核电厂废水处理系统灵活运行能力研究

核电厂废水处理系统灵活运行能力研究

尹晓东

华能海南昌江核电有限公司 海南昌江 572733 

摘 要：核电厂废水处理系统具有水质和水量不稳定、含油率波动较大、有机质含量较低等特性。对常见的废水处理系统处理方法的适应性展开了研究，经过综合比较，发现粗粒化法、气浮法和萃取法都比较适用于核电厂废水处理系统的处理，因为萃取法的处理工艺流程简单，操作和维护成本低，因此可以在工艺选择时优先考虑。

关键词： 核电厂；废水处理系统；处理方法；适应性分析

在核电厂的日常运转和检修过程中，都会排放出大量的油污，而这些油污又主要来自各种石油消耗装置和系统。如果不另设一条油水分离处理流程，直接排放到工厂污水处理站，将使工厂污水处理站的处理能力和处理难度大大增加。因此，有必要在核电厂内设立一座含油水的水处理站，以减少核电厂内污水处理站的处置困难，并使含油水废水达到标准，以达到保护环境的目的

一、核电厂内废水处理系统的来源及分类

核电厂的废水处理系统主要来自变压器事故油及消防过程中的废水处理系统、开关站事故油及消防过程中的废水处理系统、汽轮机厂房中的用油设备的跑冒滴漏以及大修过程中的设备冲洗水等。所以，在含油污水处理过程中，主要使用的油类应是像变压器油、润滑油这样的轻质油类。2台1000 MW机组的核电厂，在正常生产过程中，油品排放的污水以油品的渗出和渗出为主，排放的油品数量很少。在检修期，二回路的放空量为每小时50立方米，3小时左右。灭火过程中，油污污水以灭火后的污水为主，最大排水量为230立方米/小时，最大排水量为2小时。在用油装置灭火过程中，因其必须进行放油，放油初期，放油污水含油率高，放油结束后，污水含油率明显下降。因此，核电厂的含油污水在水质和水量方面存在着很大的差异。核电厂排放的石油污水按其有无放射性可分为含放射性石油污水和无放射性石油污水。这两类含油污水是要分别收集和处理的，但是在设计的时候，为了便于操作和管理，这两类含油污水可以使用相同的除油过程来进行除油。但是，在对潜在的放射性含油污水进行除油之后，其排放的污水必须被送到放射性衰变工厂，经过放射性的检验和衰减，达到标准之后才能排放。为此，核电厂需要分别建设两个含放射线的含油污水处理厂（FX）和非放射线的含油污水处理厂（FS）。

二、核电厂废水处理系统处理方法选择  

（一）絮凝法

絮凝法处理工艺均需加入药剂进行处理，但由于核电厂中所产生的含油污水，其含油量和水量都具有很大的可变性，所以其投药量很难控制，出水的质量也很难得到保障。此外，由于絮凝过程中产生了大量的污泥，需要对其进行处理，增加了成本和运行成本，所以，絮凝法并不适用于核电含油污水处理的工艺。

（二）生物法

在利用生物方法进行处理时，由于核电厂含油污水中适宜微生物生长的有机质含量极少，很难确保微生物的正常存活，从而使处理后的污水达到标准；然而，由于微生物的筛选过程繁琐，处置结构的占用空间大，操作和管理繁琐，使得该生物方法并不适合于核电含油污水的处理。

（三）吸附法

目前常用的高表面积活性碳吸附技术虽然对石油污水有很好的治理作用，但是成本高、难以回收利用，不适合核能发电系统中的石油污水。

（四）气浮法

   采用气浮处理技术对含油量高的废水有很好的处理作用，因而适用于核电厂含油量高的废水处理，溶气压力、絮凝剂用量、溶气量、气油比、矿化度、气浮时间、废水处理系统流量等都会对此产生影响。然而，由于核电厂的含油污水水量波动较大，如果使用这种方法，为了确保污水的处理效果，就必须在其前面增设一个调节池，用于贮存大量的含油污水，缓解污水突间流量改变带来的冲击。由于其受多种因素的影响，使其在实际操作中应随进水质量的改变而不断地调节各项操作参数，使之达到最佳的处理效果。

（五）粗粒化法

 粗粒化技术是将含油污水经过一台装有粗粒化物料的设备后，其中细小的油滴聚集在一起，形成较大的颗粒，达到油水分离的目的，粗粒物质是其核心技术，很多研究人员都认为其表面的亲油性和疏水性是决定其技术核心。粗粒化处理技术可以有效地处理高含量的油污；同时，该粗粒化除油器可以承受最高达到85℃的高温介质；具有很好的抗冲击性；占据的空间很小；结果表明，该工艺适用于核电厂含油污的治理工艺。但为避免脱油器发生阻塞，必须在脱油器的前端加装一套滤芯，以除去油污中的悬浮物质。宁德核电厂和红沿江核电厂均使用该工艺，出水含油量均低于5 mg/L。

（六）萃取法

  提取方法是根据不同成分在萃取剂中的溶解性不同，对不同成分的混合液进行分离。利用提取技术对含油污水进行处理，对含油污水的水质和水量变化很大。在此过程中，最重要的问题是如何选择萃取剂，要选择性好、层析效果好、容易循环使用的萃取剂。

三、曝气生物滤池（BAF）组合工艺

BAF是一种融合了过滤与生物氧化法的主流除油方法，可高效地脱除固体悬浮物、化学需氧量、氮、磷等有害物质，适合于含油污水的深度处理，通常被用作联合流程的终端处理，用于处理剩余的溶解油与微细颗粒的乳化油。与常规的活性污泥工艺比较，该工艺具有较高的氧气传导率，较高的有机负荷，并且占地少，无污泥膨胀现象。然而，由于该过程对进水中 SS的要求很高，通常要求 SS<100 mg>与其他技术相结合，方可获得良好的除油效果。

（一）高级氧化法（AOPs）组合工艺

由于普通污水的可生物降解性小于0.2，所以几乎没有对其进行生物降解，而在0.2~0.3范围内，通过 AOPs技术对其进行处理，可以明显地改善其可生物降解性[49]。AOPs是一种对微量和难降解的工业石油污水进行深度氧化法处理的新方法，可以在该组合过程中任意一个过程中，按照具体要求进行筛选。常用的 AOPs联合处理方法包括混凝−芬顿法，混凝−臭氧催化氧化法，光电－高级氧化法，以及声光－高级氧化法。

（二）厌氧－好氧联合处理

A2O体系是有机污水处理过程中的一个关键环节，常被用来进行乳化、溶解性原油的预处理。在此体系中，以厌氧水解酸解为前处理，将难于处理的、具有抑制性的有机物部分转变成易被生物降解的中间产物，从而改善了其可生化性能；大多数有机物质和氮化物随后被一个包括一个缺氧反应器和一个氧气反应器的一个预脱硝工艺所降解；但是，因为存在着生物难降解的有机污染物和水质波动较大的问题，最后的污水很难达到排放标准(GB 8978—1996)，因此还需要进一步地去除工艺。其中，A2O与 MBR （MBR）耦合过程最具代表性。当前，这种方法被广泛地应用于脱除煤气化和焦化污水。这两种污水均为典型的油污，特征类似，主要含有多酚类有机物(TOC)，并含有高毒性、高毒性的氰化物、多环芳香烃及含氮杂环化合物。

（三）复合树脂法

树脂吸附法具有吸附效率高、可重复利用、种类多、适用范围广等优点，在石油化工领域具有广阔的应用前景。在石油化工行业中，对石油化工行业中应用的树脂进行了分类。按其吸收机理的不同，可将其分为离子交换树脂与吸附树脂。在离子交换树脂的手性框架中，引入了不同的活性官能团，这些官能团带有不同的电荷，也叫可交换离子。在离子交换树脂除油过程中，由于吸附物质间的电荷差异，使其与树脂发生了相互作用，结果表明，在离子交换树脂与吸附剂之间存在着3种离子交换作用。由于以上两种反应都是可逆的，因此，离子交换树脂能被回收利用。

结语

综上所述，核电厂的石油废水具有水质和水量不稳定、含油率波动较大、有机质含量较低等特征，采用粗粒化、气浮法、浸提法等方法对核电厂含油污水进行处理，效果较好。但是，在这三种处理工艺中，萃取法是最好的，它具有处理工艺流程简单、电耗低、不需要填料和预处理、运行和维护费用低、占地面积小等优点，所以，在设计核电厂含油污水处理工艺时，可以将其作为首选。

参考文献

[1]王金辉. 三维碳基复合材料的制备及其对废水处理系统处理机制的研究[D].浙江理工大学,2022.

[2]杨赛国. 基于电化学中电场及电控膜分离技术处理废水处理系统的研究[D].西安建筑科技大学,2021.

[3]刘钰龙. 铁基非晶处理废水处理系统行为研究[D].沈阳大学,2021.