核電廠冷源系統(tǒng)化學(xué)加藥法海生物防治方法建議

林政霖，余遠(yuǎn)紅，張術(shù)勇

（臺(tái)山核電合營(yíng)有限公司化學(xué)環(huán)保部，廣東 臺(tái)山 529200）

引言

濱海核電廠循環(huán)水系統(tǒng)一般采用開放式海水直流循環(huán)冷卻方式，直流式海水冷卻系統(tǒng)的最大問題是海生物的附著污染。海生物的種類視海域分布而有所不同，但主要是牡蠣、藤壺、貽貝、藻類等，其主要危害有：

1）循環(huán)水取水涵道、入口隔柵及攔污柵上容易生長(zhǎng)大量生物，從而造成管線、設(shè)備及冷卻系統(tǒng)的堵塞、結(jié)垢和腐蝕；

2）旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)和循環(huán)水取管道也易積聚大量貝類及藤壺等，清理工作量極大，時(shí)間較長(zhǎng)，費(fèi)用較高[1]；

3）凝汽器海水側(cè)鈦管會(huì)被生物附著堵塞，造成進(jìn)出口壓差升高，降低機(jī)組效率，影響機(jī)組正常運(yùn)行安全。

為防止海生物附著污染，核電廠目前常用的方法是通過建造制氯站或購(gòu)買工業(yè)成品次氯酸鈉溶液，往海水循環(huán)水系統(tǒng)中投加大量的次氯酸鈉，利用其強(qiáng)氧化性對(duì)海生物的孢子和幼蟲進(jìn)行殺滅，從而達(dá)到抑制海生物生長(zhǎng)的目的。次氯酸鈉雖然對(duì)于藻類、貝類等海生物有較好的控制作用，并且能較好的對(duì)污染海生物進(jìn)行剝離和清潔，但因投加的濃度不同，某些海生物遇到次氯酸鈉后可暫時(shí)停止活動(dòng)，之后又可持續(xù)生長(zhǎng)，且長(zhǎng)期使用會(huì)造成抗藥性。持續(xù)投加次氯酸鈉消耗量大，對(duì)環(huán)境影響大[2]。

1 核電站加氯防治海生物污損現(xiàn)狀

1.1 核電取水隧洞加氯

國(guó)內(nèi)某核電站建有長(zhǎng)距離的取水隧洞，夏季時(shí)海水溫度較高，海生物生長(zhǎng)較快，為防止海生物附著，在隧洞入口上設(shè)計(jì)有加氯裝置，外購(gòu)10%濃度的次氯酸鈉，從取水隧洞進(jìn)水口加入構(gòu)筑物內(nèi)，流量大約為5 m3/h，沖擊性加藥質(zhì)量濃度為1 mg/L。即便如此，隧洞前1 000 m 海生物生長(zhǎng)得比較少，而1 000 m 后隧洞內(nèi)海生物逐漸增多，在大修期間還是需要增加人工清理海生物的方式，這大大增加了大修時(shí)間和核電站的冷源安全風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 低鹽度海水電解制氯

某核電對(duì)海水水質(zhì)進(jìn)行了大量分析工作，全年雨水較多且排至制氯系統(tǒng)取水區(qū)域，造成全年約1/3 以上時(shí)間制氯用海水的氯離子質(zhì)量濃度小于15 000 mg/L，而正常海水的氯離子質(zhì)量濃度值在19 000 mg/L 以上。

表1 為某電解海水制氯站廠家標(biāo)準(zhǔn)，可以看出制氯站廠家對(duì)低鹽度的海水制氯持謹(jǐn)慎態(tài)度。

表1 某電解海水制氯廠家標(biāo)準(zhǔn)

低氯海水直接影響制氯系統(tǒng)的電解槽產(chǎn)量，引起制氯系統(tǒng)不穩(wěn)定或出力不足，若是強(qiáng)行提高電流以達(dá)到產(chǎn)量，勢(shì)必會(huì)造成電解槽陽(yáng)極板及其它部件的加速損耗。若產(chǎn)氯量不足導(dǎo)致加藥濃度偏低未能對(duì)海水中的海生物幼體完全殺滅時(shí)，這樣就提高了海生物在系統(tǒng)內(nèi)附著的風(fēng)險(xiǎn)。

2 核電站CTE 系統(tǒng)運(yùn)維現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)核電站大都建設(shè)有制氯站（CTE 系統(tǒng)），目前各電廠制氯站出現(xiàn)的運(yùn)行缺陷問題較多，主要有四個(gè)方面的問題：電解槽產(chǎn)生電火花；電解槽陽(yáng)極壽命過短；電解槽漏液?jiǎn)栴}；電解槽頻繁槽壓高問題。

如圖1 所示，為典型的電解制氯陽(yáng)極板問題，左圖為陰陽(yáng)極板搭接產(chǎn)生電火花缺陷問題，右圖為陽(yáng)極涂層脫落導(dǎo)致壽命變短。雖然核電站目前冷源的加藥方式基本保障了核電的冷源安全，但隨著制氯系統(tǒng)的逐漸老化，制氯效率逐漸下降，設(shè)備維護(hù)成本已呈逐年上升趨勢(shì)。

圖1 電解制氯系統(tǒng)陽(yáng)極板典型問題

3 非氧化殺生劑輔助加藥

3.1 非氧化殺生劑種類

從目前殺生劑的應(yīng)用來(lái)看，氯氣和氯化產(chǎn)物為主的氧化性殺生劑應(yīng)用較為廣泛，但存在易造成海洋環(huán)境污染，長(zhǎng)期使用會(huì)導(dǎo)致海生物產(chǎn)生抗藥性等問題。非氧化性殺生劑對(duì)貝類、蛤類等有獨(dú)特的殺滅效果，試劑對(duì)設(shè)備沒有腐蝕，加藥設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)量極少。因此，在濱?；痣姀S或液化天然氣生產(chǎn)單位的循環(huán)水系統(tǒng)中，常采取氧化性殺生劑與非氧化性殺生劑交替使用的方案防治海生物污染，可防止冷卻水系統(tǒng)中的海生物產(chǎn)生抗藥性，從而取得良好的效果。

目前已有應(yīng)用的典型非氧化殺生劑種類有季銨鹽、季膦鹽、有機(jī)胺類[3]等，季銨鹽類以十二烷基二甲基芐基氯化銨為代表，但藥劑持續(xù)時(shí)間短，細(xì)菌易對(duì)其產(chǎn)生抗藥性且使用時(shí)泡沫多、不易清除等缺點(diǎn)。為了克服上述缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外又開發(fā)出了雙烷基季銨鹽、雙季銨鹽、聚季銨鹽等。

季膦鹽類產(chǎn)品的出現(xiàn)是目前殺生劑最新進(jìn)展之一。這類化合物與季銨鹽有著相似的結(jié)構(gòu)，只是以磷陽(yáng)離子代替氮陰離子。迄今雖然對(duì)它的各種性能參數(shù)認(rèn)識(shí)并不全面，但它用于工業(yè)水處理及油田水處理確實(shí)具有高效、快速、廣譜，對(duì)環(huán)境、魚類具有低毒，易生物降解和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

有機(jī)胺類非氧化防污劑，主要為有機(jī)脂肪胺乳液，其在海生物表面形成一層分子薄膜，具有分散和剝離生物粘泥，驅(qū)離和防止海生物附著的作用，可以大幅減少次氯酸鈉的使用。

主要非氧化殺生劑（抑制劑）及其優(yōu)缺點(diǎn)，如表2所示。

表2 不同殺生劑（抑制劑）的優(yōu)缺點(diǎn)

3.2 生物監(jiān)測(cè)聯(lián)用

非氧化殺生劑在加藥過程當(dāng)中，可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凝汽器進(jìn)出水溫差、凝汽器進(jìn)出水壓差、凝汽器真空度、汽輪機(jī)排氣溫度等，除此之外還可以對(duì)冷源海生物生長(zhǎng)情況也進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

監(jiān)測(cè)設(shè)備，如圖2 所示。附著在設(shè)備上的生物膜會(huì)產(chǎn)生微小的直流生物電流，通過對(duì)直流電流的測(cè)量即可對(duì)生物附著情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并可借此判斷加藥是否有效，并對(duì)加藥量進(jìn)行控制。

圖2 微生物監(jiān)測(cè)儀設(shè)備及數(shù)據(jù)分析案例

4 總結(jié)建議

長(zhǎng)期依靠次氯酸鈉殺滅海生物，會(huì)使海生物產(chǎn)生抗藥性，導(dǎo)致該方法對(duì)部分海生物殺滅不徹底。為確保核電站冷源安全，推薦采用定期投加非氧化性殺生藥劑和次氯酸鈉相結(jié)合的新方式，則可以有效地解決該問題，保證系統(tǒng)中海生物的殺滅效果。詳細(xì)建議如下：

1）非氧化殺生劑不具備廣譜殺生效果，是否能殺死特定核電海域的不同種類的海生物，需要在核電現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證；

2）宜在核電現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架，并根據(jù)核電現(xiàn)場(chǎng)制氯站的運(yùn)行性能，以得出詳細(xì)的且適用于核電的不同時(shí)段、季節(jié)、氣候、潮位的聯(lián)合加藥(次氯酸鈉+非氧化殺生劑）方案；

3）臺(tái)架實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，方可進(jìn)行非氧化殺生劑的冷源投加應(yīng)用。不同時(shí)間海生物的生長(zhǎng)周期變化較大，每年的生物周期和生長(zhǎng)特點(diǎn)均略有差異，需要根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整海生物控制策略；

4）現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)合加藥時(shí)，應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)冷源海生物生長(zhǎng)情況、凝汽器進(jìn)出水溫差、凝汽器進(jìn)出水壓差、凝汽器真空度、汽輪機(jī)排氣溫度等。