寧德核電除鹽水系統強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（中廣核工程公司調試中心,廣東　深圳　518124）

寧德核電除鹽水系統強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
（中廣核工程公司調試中心,廣東深圳518124）

離子交換樹脂是化學除鹽用的主要介質，樹脂的質量直接決定除鹽水的品質，防止樹脂的變質和污染，延長使用壽命，提高經濟運行效果。寧德核電除鹽水系統在運行不足一年便出現強堿性陰樹脂早期失效報廢，給安全生產帶來巨大損失，因此分析強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濟價值。

除鹽水生產系統；強堿性陰樹脂；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除鹽介質為離子交換樹脂。離子交換樹脂的優劣將直接影響除鹽水的品質及除鹽設備的運行周期，影響核電站一回路，二回路設備的腐蝕結垢，安全運行。一般來說，裝填的新樹脂，剛投入使用時不會出現水質問題，但隨著使用時間的增長和其它因素的影響，就會出現運行壓差增大，出水質量差，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，對核電站生產運行有著重大經濟價值。

除鹽水系統中陽離子交換樹脂相對比較穩定，不像強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水，一路進水來自寧德核電站十公里外密云水庫，水庫水經管道輸送至核電站自來水廠，在自來水廠經過過濾加氯后送往廠區二級淡水箱，另一路進水取自海淡系統，經過一二級反滲透后送往二級淡水箱，除鹽水系統（SDA）生產所需水源均取自二級淡水箱。但是在SDA制水初期階段，由于海淡系統仍處于建設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，在寧德除鹽水生產系統SDA運行6個月后，發現淺黃色的陰樹脂變為暗褐色，部分呈黑色，陰床出水水質惡化，經檢測電導率升高，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。雖反復再生也無明顯改善陰床出水水質。正常水質與惡化時的水質比較見表1。

污染樹脂送至蘇州熱工院化學檢驗，經各參數分析比對，發現陰樹脂有機物污染嚴重，陽樹脂未發生明顯污染。陰陽樹脂化學分析見表2。

表1　正常水質與惡化時的水質比較

經化學取樣分析，陰樹脂發生明顯有機物污染造成產水水質下降。究其原因是陰樹脂污染后，極性基團減少，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生交換，從而又增加了交換容量；污染物占據強堿基團使硅漏提早；積聚的有機物和鈉在運行過程中不斷釋放，使產水電導增加。由于陰樹脂再生復蘇所需要的現場設備、條件不具備，故寧德核電除鹽水系統陰樹脂做報廢處理，給公司造成了巨大經濟損失。介于更換新陰樹脂后，為確保除鹽水系統可靠穩定運行，故需拿出切實可行方案及防范措施避免污染事件的再次發生。

3　陰樹脂污染預防措施

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

3.1混凝沉淀過濾法

水中的有機物大部分都以膠體的形態存在于水中，因此可以通過混凝沉淀池過濾方法除去。據報道，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。所以根據水質情況不定期的對混凝沉淀池反洗清理將有效避免有機物對下游系統污染。

3.2加氯氧化處理法

原水經過混凝沉淀池和過濾處理后進行加氯氧化處理，可以有效的去除水中的有機物。因為氯氣是一種強氧化劑，它們可以將水中的有機物氧化成二氧化碳，反應式如下：

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，經過加氯處理的出水在進入陽離子交換器前，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物都是疏水性物質，其都具有較強的吸附力，加上活性炭表面積大，可以強烈地吸附水中的有機物。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物，可以防止陰樹脂被有機物污染，但是活性炭去除水中的有機物往往是一種不可逆的吸附過程，化學再生效果差。只有根據運行周期進行定期更換處理，才有效提高進入陰樹脂水質。

表2　陰陽樹脂化學分析

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

3.4反滲透法

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

4　結論

針對陰樹脂污染原因應加強防范措施，嚴格控制工藝指標，發現有機物含量高于4mg/L時，及時調節水質。對陰樹脂被有機物污染情況進行監測，一旦發現陰床周期制水量下降，出水硅含量增大，及時進行體外擦洗復蘇。在配合除鹽水生產過程中積極使用海淡反滲透水，極大地提高除鹽水出水質量，降低樹脂失效。

[1]任玉玲,周海濱,張東明,林少平.凝結水精處理技術的應用及發展[J].中國環保產業,2011(02).

[2]李潔.陰床樹脂有機物污染原因分析及復蘇處理[J].中國科技信息,2011(02).

[3]何勇.混床運行中出現的問題及解決辦法[J].廣東科技,2011(12).

[4]李愛陽,曲慧.離子交換樹脂在工業水處理中的應用及再生[J].化工時刊,2002(11).

[5]梅勝,陳小華.陰樹脂老化導致的問題及其處理方法[J].工業用水與廢水,2002(04).

[6]陳志和.運行條件對弱堿性陰樹脂交換容量利用率的影響[J].工業水處理,1996(01).

[7]李廷微.化學水處理系統存在問題分析及優化運行[J].工業用水與廢水2011(03).