本发明涉及含铀废水处理，具体涉及一种铀废水的生物处理装置及方法。
背景技术：
1、全球对铀的需求不断上升，导致铀矿开采规模显著扩大。常用硝酸浸提法提取铀矿中的铀，该过程产生含六价铀u(vi)和硝酸根(no3-)的酸性废水，这对人类和其他生物的健康构成重大风险。处理含铀废水的常用的方法有：化学沉淀法、氧化还原法、电解法、吸附法、离子交换树脂法、混凝沉淀、萃取、反渗透等一些传统的方法，这些方法基本上都存在它们各自的局限性，如成本相对较高，只能小规模处理，会产生需要处理二次废物等等；近年来人们在研究中发现许多微生物都能吸附或转化废水中的铀，具有效率高、成本低廉、耗能少等诸多优点，因此直接利用微生物处理铀废水已成为研究的热点。
2、目前通过微生物转化废水中的铀主要是通过微生物将可溶于水的u(vi)还原转化为不溶于水的uo2，将no3-还原为n2，从而除去铀废水中的铀。这种处理方法存在的问题是当水中存在o2，no3-，fe(iii)等氧化性物质时生成的uo2又会被氧化为u(vi)，再次释放进入水中，造成二次污染。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种铀废水的生物处理装置，将铀废水中的u(vi)转化为铵铀云母(nh4)(uo2)po4·3h2o，铵铀云母具有更高的化学稳定性，不会因为o2，no3-，fe(iii)等氧化性物质的存在再次释放进入水中。
2、本发明提供的一种铀废水的生物处理装置，包括：
3、反应器，具有供铀废水反应的内腔；
4、生物混合物，均匀填充于所述反应器内腔，包括厌氧活性污泥，零价铁和水合炭；所述厌氧活性污泥中包括还原菌和矿化菌；
5、入水口和出水口，分别连通所述内腔，所述入水口供铀废水流入所述内腔，所述出水口供处理过的铀废水流出所述内腔。
6、大多数u(vi)非还原性矿化菌属于异养微生物，而自养环境更适合反硝化细菌。构建含有异养非还原矿化细菌与自养反硝化细菌的混养生物修复系统将具有显著优势，混养系统可以同时向微生物提供电子供体和有机碳源。常见的电子供体包括氢气、硫单质和零价铁等，而乙酸钠、葡萄糖、甲醇、秸秆和锯末是常用的有机碳源，电子供体和有机碳源的组合对混养系统中的微生物群落有重大影响。厌氧活性污泥是以还原菌为主，包含矿化菌的许多微生物混杂共生的体系。
7、进一步的，所述水合炭的制备方法为：
8、将生物质材料放置于反应釜内，加入水，加热至150-250℃，水热反应1.5-2.5h；
9、将反应物冷却后，离心，将获得的沉淀洗涤，烘干，制得所述水合炭。
10、生物质材料可选自稻草，稻壳，花生壳，竹子，玉米秸秆等。生物质材料经过水热反应其中的有机质发生水解和炭化，与未经处理过的生物质材料相比，水合炭的c-c/c-h、c＝o基团增加。
11、进一步的，所述生物质材料的质量(g)与所述反应釜的体积(ml)之比为1:90-110；所述生物质材料的质量(g)与加入水的体积(ml)之比为1:45-55。
12、进一步的，所述内腔的体积：所述厌氧活性污泥的体积为30-40:1。
13、进一步的，在所述生物混合物中，所述厌氧活性污泥的体积(ml)：所述零价铁的质量(g)：所述水合炭的质量(g)为1:0.8-1.2:0.8-1.2。
14、进一步的，所述反应器竖直放置，所述入水口设置在所述反应器的下方的末端；所述出水口设置在所述反应器上方的末端。
15、这样的设置水流会向上托起生物混合物，减轻生物混合物受重力的作用而被压实，可以提高铀废水与生物混合物的接触效率。
16、本发明还提供一种铀废水的生物处理方法，采用如上文所述的铀废水的生物处理装置，将铀废水从入水口引入所述反应器的内腔，水力停留时间为1天，处理过的铀废水从出水口引出。
17、进一步的，铀废水的进水阶段分为四个阶段，每个阶段为40天。
18、进一步的，第一阶段，进水的铀废水中六价铀的含量小于等于10mg/l，no3-的浓度小于等于10mg/l；第二阶段，进水的铀废水中六价铀的含量小于等于10mg/l，no3-的浓度小于等于50mg/l；第三阶段，进水的铀废水中六价铀的含量小于等于50mg/l，no3-的浓度小于等于10mg/l；第四阶段，进水的铀废水中六价铀的含量小于等于50mg/l，no3-的浓度小于等于50mg/l。
19、进一步的，第一阶段，所述六价铀和所述no3-的去除率达到100％；第二阶段，所述六价铀的去除率为99％以上，所述no3-的去除率为94％以上；第三阶段，所述六价铀的去除率为94％以上，所述no3-的去除率为99％以上；第四阶段，所述六价铀的去除率为89％以上，所述no3-的去除率为91％以上。
20、本发明提供一种零价铁-水合炭-厌氧活性污泥混养处理铀废水的生物处理装置，其中零价铁作为微生物的电子供体，水合炭作为微生物的碳源和电子受体，两者的协同作用促进了厌氧活性污泥种还原菌和矿化菌的生长。还原菌将no3-还原为nh4+，同时矿化菌将nh4+和u(vi)和自身释放的po43-矿化为化学性质比uo2更稳定的铵铀云母(nh4)(uo2)po4·3h2o。
1.一种铀废水的生物处理装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种铀废水的生物处理装置，其特征在于，所述水合炭的制备方法为：
3.根据权利要求2所述的一种铀废水的生物处理装置，其特征在于，所述生物质材料的质量与所述反应釜的体积之比为1:90-110；所述生物质材料的质量与加入水的体积之比为1:45-55。
4.根据权利要求1所述的一种铀废水的生物处理装置，其特征在于，所述内腔的体积：所述厌氧活性污泥的体积为30-40:1。
5.根据权利要求4所述的一种铀废水的生物处理装置，其特征在于，在所述生物混合物中，所述厌氧活性污泥的体积：所述零价铁的质量：所述水合炭的质量为1:0.8-1.2:0.8-1.2。
6.根据权利要求1所述的一种铀废水的生物处理装置，其特征在于，所述反应器竖直放置，所述入水口设置在所述反应器的下方的末端；所述出水口设置在所述反应器上方的末端。
7.一种铀废水的生物处理方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的铀废水的生物处理装置，将铀废水从入水口引入所述反应器的内腔，水力停留时间为1天，处理过的铀废水从出水口引出。
8.根据权利要求7所述的一种铀废水的生物处理方法，其特征在于，铀废水的进水阶段分为四个阶段，每个阶段为40天。
9.根据权利要求8所述的一种铀废水的生物处理方法，其特征在于，第一阶段，进水的铀废水中六价铀的含量小于等于10mg/l，no3-的浓度小于等于10mg/l；第二阶段，进水的铀废水中六价铀的含量小于等于10mg/l，no3-的浓度小于等于50mg/l；第三阶段，进水的铀废水中六价铀的含量小于等于50mg/l，no3-的浓度小于等于10mg/l；第四阶段，进水的铀废水中六价铀的含量小于等于50mg/l，no3-的浓度小于等于50mg/l。
10.根据权利要求9所述的一种铀废水的生物处理方法，其特征在于，第一阶段，所述六价铀和所述no3-的去除率达到100％；第二阶段，所述六价铀的去除率为99％以上，所述no3-的去除率为94％以上；第三阶段，所述六价铀的去除率为94％以上，所述no3-的去除率为99％以上；第四阶段，所述六价铀的去除率为89％以上，所述no3-的去除率为91％以上。
