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关于核电厂工艺废水处理的问题探讨与改进分析

作者:未知

  【摘 要】核电厂中日常产生的工艺废水为含硼、含部分化学成份,主要问题是具有放射性。这些废水如果处理不当,很可能造成对环境的误排放。对于工艺废水正常的处理流程为打循环取样,如果取样合格则直接排放。如果取样不合格,即放射性超标等,则需要经除盐床,通过交换树脂对废水中的放射离子进行去除,直到放射性达到规定的要求值以下,再进行排放。在电厂正常运行经验中发现,工艺罐打循环时存在循环不充分,处理不完全的问题。本文主要对发现的问题进行梳理,并通过试验及总结,提出改进建议。
  【关键字】工艺废水;搅拌;树脂;混合;排放
  中图分类号: X783.2 文献标识码: A 文章编号: 2095-2457(2018)09-0212-002
  DOI:10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.09.102
  Discussion on the Problem of Process Wastewater Treatment in Nuclear Power Plant and Its Improvement Analysis
  SHANG Yi-bai
  (China Nuclear Power Operation Management Co., Ltd., Haiyan, Zhejiang 314300, China)
  【Abstract】The daily process wastewater produced in nuclear power plants contains boron and contains some chemical components. The main problem is radioactive. If these waste waters are not handled properly, it is likely to cause an accidental discharge of the environment. The normal process flow for process wastewater is to cycle sampling, if the sampling is qualified, it will be discharged directly. If the sampling is unqualified, that is, if the radioactive exceeds the standard, the desalted bed shall be used to remove the radioactive ions in the waste water through exchange of the resin until the radioactivity reaches the specified value, and then discharge. In the normal operation experience of the power plant, it was found that there is a problem of insufficient circulation and incomplete treatment when the process tank is cycled. This article mainly sorts out the problems found, and proposes improvement suggestions through experiments and summaries.
  【Key words】Process wastewater; Agitation; Resin; Mixing
  1 核�厂废水处理的介绍
  压水堆核电厂正常产生的不可复用的废水根据各自性质不同、所含成分不同等分为三类,分别是地面废水、工艺废水和化学废水。由于三种废水所含成分不同,处理的方式也各不相同。地面废水处理比较简单,正常情况下放射性不高,只经过简单的过滤即可排放。化学废水正常情况下产生量非常少,由于具有化学成分复杂,放射性水平高等特点,基本是以蒸发处理为主,蒸馏液过滤排放,高放射性的浓缩液进行固化处理。本文主要讲的是工艺废水处理中的一些问题。工艺废水主要是含硼,含放射性,处理方式就以除盐为主。
  工艺废水主要来自和一回路有关的系统,比方一回路疏排水,一回路辅助系统过滤器检修、除盐床检修、乏燃料水池相关回路的检修排水等。这些废水通常的特点都是化学成分较单一、却具有高放射性,放射性的来源主要是一回路的活化产物、腐蚀产物、Ag110胶体、冲出的高放树脂等。要对这种废水处理,一般就使用除盐床对其进行净化,除盐床的原理就是通过树脂将废水中的放射性阳离子、阴离子进行去除.
  2 目前存在的问题
  2.1 Ag110胶体不易去除
  在核电厂的工艺废水中,有时会含有Ag110的胶体。这种物质以胶体状存在于工艺水中,除盐床难以去除,只有通过孔径较小的过滤器进行去除。所以秦二厂三、四号机组对原来的过滤器滤芯进行了技改,孔径由原来的5um改了现在的1um,这样便能很好的解决Ag110的去除问题。
  2.2 目前三、四号机工艺废水中,含有少量的废树脂及其它难溶物
  核电厂为了清除废水中的一些难溶物,防止长期过度聚集,采用半年一个周期对工艺废水罐进行清淤。定期清淤能有效减少残留在罐底的可见难溶物,但吸附在罐壁的高放残留物并未考虑。且在工作中发现,虽然历次清淤去除了可见固体废物,但罐子本身的放射性水平并未明显降低,而且往往会导致新接收的废液放射性异常高,怀疑这与清理导致高放残留物剥离壁面有关。而工艺废水中为何会有如此多的放射固体残留物,是否能够避免,还需要进一步研究。   2.3 高放废水误排放
  工艺废水的处理,如果放射性满足要求,即小于1MBq/立方米,将按照规定先排至TER(核岛废液排放系统),而TER系统的罐子每个为500立方米。如果发生高放工艺废水误排放,将会导致整个TER罐子遭到污染,处理起来非常棘手。因为500立方米的废水要降低放射性,基本需要放置进行自然衰变,少则半年,多则需要数年。秦二厂历史上发生过两次误排事件,最终使用长期自然衰变的方法,将放射性衰变到满足排放标准以下进行排放处理。
  2.4 实际工作中的异常发现
  在正常处理的实际工作中,经常发现一个异常现象。一种现象是工艺罐进行排空清淤,但接收一罐低放的废水后,循环取样发现该罐废水放射性水平异常升高;另一种现象是对一罐完全取样合格的废水进行排放,排到低液位,再次接收低放射性废水后,总体放射性又会异常升高。这一现象的出现,不满足设计要求,且对废水的顺利处理形成障碍。
  3 试验取样数据
  2017年9月10日,处理8TEU001BA,并通过该罐进行主动排氚,即接收低放废水进行排放,低放废水取样放射性浓度为0.31MBq/立方米。
  为验证放射性来源2017年12月10日,再次试验。此次是将废液罐中的废液完全处理合格,取样小于0.25 MBq/立方米,然后接收低放废液(小于0.25 MBq/立方米)。
  从上面的取样数据可以看出,(1)罐内高放废液从初始取样高浓度,处理排放后,接收低放废水后,无法稀释;(2)罐内高放废液完全除盐处理合格后,接收低放废液后反而变为高放射性废液。如此,有这么几种解释可能:一是打循环不充分,取样不具有代表性,二是接收低放废液后,使得罐子内壁上附着的或是底部附着的高放残留物再次释放到水中,增加了放射性;三是处理过程中,高放物进一步沉积到罐子底部,高放物质实际并没有处理。上面种种原因,总概括其实是一种原因,就是循环不充分。
  4 问题的根源分析
  高放废水的处理,理论上进行打循环,通过过滤器及除盐床,能完全将废水处理至合格的程度。如果取样合格,不存在误排放的可能。那么问题来自哪里呢?首先就是取样是否具有代表性。目前面的情况,工艺罐容积为35立方米,循环泵的额定流量为14立方米/小时,正常打循环时间为3小时。按照时间计算,完全打循环混合的时间足够。秦二厂的工艺废水罐均采用底部�h管入水,利用循环泵出口压力使罐内废液形成循环,从而达到搅拌混合的目的。但是由于如之前分析及结合工作实际,罐内废水存在着废树脂等固体颗粒。因此,这种工况的混合不单是液-液之间的混合,而是存在着液固混合的问题,如果废树脂无法搅拌混合,进而悬浮起来,就无法循环进入管道进而利用过滤器进行清除。
  查找文献资料,液固混合的问题一直是个难点,国内也缺乏对液固混合过程本质特征深入、细致的研究。而在低粘度液体中的液固混合,大多数采用的是机械搅拌混合。利用机械搅拌装置,在高速旋转搅拌浆的推动下,具有足够大的惯性,使得液体达到一定速度的湍流,从而实现对流、流动混合。那么这种混合,对于搅拌浆的形状及转速就有一定的要求[1].从我们处理废液中树脂的角度看,只要求搅拌能达到临界悬浮混合即可,也就是说能让沉积在罐子底部的固体小颗粒达到完全悬浮的状态便可以了。如此,虽然废液未达到完全的轴向均匀混合,但由于取样管也位于罐子底部,取出的分析样品其放射性是偏于保守的,这符合核电厂处理废液的原则。
  5 结论及改进建议
  那么,经过本文的分析,核电厂工艺罐的设计不够合理,在本质上无法起到搅拌混合的目的。尤其在罐底存在固体小颗粒时,无法达到固体临界悬浮。而且,目前的设计是利用循环泵的动力,使得工艺罐内形成内循环进行搅拌,该工况如果循环速度达不到要求,长时间会更进一步导致高放残留物粘附在罐壁。日常对工艺罐的清淤,仅仅是对罐子底部废固物的去除,对罐壁从未清理。如果工艺罐采用工业上更为合理,且广泛应用的机械搅拌浆,那么循环处理问题将迎刃而解。正常的机械搅拌浆需增加动力装置,改造难度比较大。目前,罐内已有循环泵喷射环管装置,可以直接加以利用。在罐子底部加装一个搅拌浆装置,搅拌浆利用涡轮带动,涡轮就利用循环泵出口流体驱动。当然,目前循环泵的动力能否驱动还需要进一步计算才能明确。从本文的分析看,如此改造可以实现对罐内废液的悬浮混合,充分改善目前废固物在罐内底部沉积无法去除的状况。
  【参考文献】
  [1]王聪慧.《稠密液固两相湍流混合的数值分析及应用》,吉林大学博士论文,2010.6.7.
  [2]《秦山第二核电厂中级运行培训教材》.


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