寧德核電除鹽水系統(tǒng)強(qiáng)堿性陰樹脂早期失效原因分析及防范措施

韓彥寧,馮　巍,胡素靜（中廣核工程公司調(diào)試中心,廣東　深圳　518124）

寧德核電除鹽水系統(tǒng)強(qiáng)堿性陰樹脂早期失效原因分析及防范措施

韓彥寧,馮巍,胡素靜
（中廣核工程公司調(diào)試中心,廣東深圳518124）

離子交換樹脂是化學(xué)除鹽用的主要介質(zhì)，樹脂的質(zhì)量直接決定除鹽水的品質(zhì)，防止樹脂的變質(zhì)和污染，延長使用壽命，提高經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果。寧德核電除鹽水系統(tǒng)在運(yùn)行不足一年便出現(xiàn)強(qiáng)堿性陰樹脂早期失效報(bào)廢，給安全生產(chǎn)帶來巨大損失，因此分析強(qiáng)堿性陰樹脂早期失效原因及防范措施，具有重大的理論意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)；強(qiáng)堿性陰樹脂；污染；失效；原因分析；防治；措施

0　引言

在核電廠水處理中廣泛使用化學(xué)除鹽介質(zhì)為離子交換樹脂。離子交換樹脂的優(yōu)劣將直接影響除鹽水的品質(zhì)及除鹽設(shè)備的運(yùn)行周期，影響核電站一回路，二回路設(shè)備的腐蝕結(jié)垢，安全運(yùn)行。一般來說，裝填的新樹脂，剛投入使用時不會出現(xiàn)水質(zhì)問題，但隨著使用時間的增長和其它因素的影響，就會出現(xiàn)運(yùn)行壓差增大，出水質(zhì)量差，工作交換容量降低，再生酸堿消耗增大。因此解決離子交換樹脂污染失效問題，對核電站生產(chǎn)運(yùn)行有著重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

除鹽水系統(tǒng)中陽離子交換樹脂相對比較穩(wěn)定，不像強(qiáng)堿陰離子交換樹脂那樣易被污染，以下本文就對堿性陰離子交換樹脂的污染與防治進(jìn)行論述。

1　寧德核電除鹽水工藝流程

寧德核電站除鹽水原水分兩路進(jìn)水，一路進(jìn)水來自寧德核電站十公里外密云水庫，水庫水經(jīng)管道輸送至核電站自來水廠，在自來水廠經(jīng)過過濾加氯后送往廠區(qū)二級淡水箱，另一路進(jìn)水取自海淡系統(tǒng)，經(jīng)過一二級反滲透后送往二級淡水箱，除鹽水系統(tǒng)（SDA）生產(chǎn)所需水源均取自二級淡水箱。但是在SDA制水初期階段，由于海淡系統(tǒng)仍處于建設(shè)安裝階段一直不可用，所以SDA所需水源均來自自來水廠。圖1除鹽水裝置工藝流程圖。

2　寧德核電除鹽水強(qiáng)堿性陰樹脂失效原因分析

在2011年11月份，在寧德除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)SDA運(yùn)行6個月后，發(fā)現(xiàn)淺黃色的陰樹脂變?yōu)榘岛稚糠殖屎谏?，陰床出水水質(zhì)惡化，經(jīng)檢測電導(dǎo)率升高，漏硅量增大，pH值降低，周期制水批量明顯減小，再生正洗量增大，正洗時間明顯延長。雖反復(fù)再生也無明顯改善陰床出水水質(zhì)。正常水質(zhì)與惡化時的水質(zhì)比較見表1。

污染樹脂送至蘇州熱工院化學(xué)檢驗(yàn)，經(jīng)各參數(shù)分析比對，發(fā)現(xiàn)陰樹脂有機(jī)物污染嚴(yán)重，陽樹脂未發(fā)生明顯污染。陰陽樹脂化學(xué)分析見表2。

表1　正常水質(zhì)與惡化時的水質(zhì)比較

經(jīng)化學(xué)取樣分析，陰樹脂發(fā)生明顯有機(jī)物污染造成產(chǎn)水水質(zhì)下降。究其原因是陰樹脂污染后，極性基團(tuán)減少，樹脂含水量下降，污染物的羥基在堿再生后成為鈉鹽，淋洗中不斷釋放鈉離子，使水耗不斷增加，延長了清洗時間，正洗時水中的陰離子還會與陰樹脂發(fā)生交換，從而又增加了交換容量；污染物占據(jù)強(qiáng)堿基團(tuán)使硅漏提早；積聚的有機(jī)物和鈉在運(yùn)行過程中不斷釋放，使產(chǎn)水電導(dǎo)增加。由于陰樹脂再生復(fù)蘇所需要的現(xiàn)場設(shè)備、條件不具備，故寧德核電除鹽水系統(tǒng)陰樹脂做報(bào)廢處理，給公司造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失。介于更換新陰樹脂后，為確保除鹽水系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運(yùn)行，故需拿出切實(shí)可行方案及防范措施避免污染事件的再次發(fā)生。

3　陰樹脂污染預(yù)防措施

陰樹脂被有機(jī)物污染后將嚴(yán)重惡化樹脂的離子交換性能，如何防止陰樹脂的有機(jī)物污染，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率，歸納起來主要有以下幾種方法：

3.1混凝沉淀過濾法

水中的有機(jī)物大部分都以膠體的形態(tài)存在于水中，因此可以通過混凝沉淀池過濾方法除去。據(jù)報(bào)道，如果混凝沉淀過濾處理效果好，可以除去50%-80%原水中的有機(jī)物，除去效果主要取決于混凝時pH值，一般最佳混凝時的pH值在5-6之間。所以根據(jù)水質(zhì)情況不定期的對混凝沉淀池反洗清理將有效避免有機(jī)物對下游系統(tǒng)污染。

3.2加氯氧化處理法

原水經(jīng)過混凝沉淀池和過濾處理后進(jìn)行加氯氧化處理，可以有效的去除水中的有機(jī)物。因?yàn)槁葰馐且环N強(qiáng)氧化劑，它們可以將水中的有機(jī)物氧化成二氧化碳，反應(yīng)式如下：

在加氯過程中，一般需保持水中余氯濃度為0.1mg/L，但要注意的，經(jīng)過加氯處理的出水在進(jìn)入陽離子交換器前，必須除去水中殘存的余氯。

3.3活性炭吸附法

活性炭和水中的有機(jī)物都是疏水性物質(zhì)，其都具有較強(qiáng)的吸附力，加上活性炭表面積大，可以強(qiáng)烈地吸附水中的有機(jī)物。因此，在自來水廠安裝活性炭過濾器，可以有效去除水中的有機(jī)物，可以防止陰樹脂被有機(jī)物污染，但是活性炭去除水中的有機(jī)物往往是一種不可逆的吸附過程，化學(xué)再生效果差。只有根據(jù)運(yùn)行周期進(jìn)行定期更換處理，才有效提高進(jìn)入陰樹脂水質(zhì)。

表2　陰陽樹脂化學(xué)分析

在自來水廠安裝活性炭過濾器，可以有效去除水中的有機(jī)物，可以防止陰樹脂被有機(jī)物污染，但是活性炭去除水中的有機(jī)物往往是一種不可逆的吸附過程，化學(xué)再生效果差。只有根據(jù)運(yùn)行周期進(jìn)行定期更換處理，才有效提高進(jìn)入陰樹脂水質(zhì)。

3.4反滲透法

原水經(jīng)過反滲透后可以去除98%左右的離子和有機(jī)物。經(jīng)過實(shí)踐證明在寧德除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)中采用海淡來水，除鹽水的品質(zhì)有了極大地提高，并且陰樹脂的再生周期也從之前2周延長至4周，再生堿消耗量也發(fā)生明顯減少。

4　結(jié)論

針對陰樹脂污染原因應(yīng)加強(qiáng)防范措施，嚴(yán)格控制工藝指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)有機(jī)物含量高于4mg/L時，及時調(diào)節(jié)水質(zhì)。對陰樹脂被有機(jī)物污染情況進(jìn)行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)陰床周期制水量下降，出水硅含量增大，及時進(jìn)行體外擦洗復(fù)蘇。在配合除鹽水生產(chǎn)過程中積極使用海淡反滲透水，極大地提高除鹽水出水質(zhì)量，降低樹脂失效。

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