除盐水生产技术在核电站中的应用

许 磊

（中国核电工程有限公司调试中心郑州分部，河南 郑州 450052）

除盐水生产技术是通过过滤及离子交换等手段去除水中杂质和盐类离子的一种水处理技术，通常用到的处理工艺有：多介质过滤、超滤、反渗透过滤、阴阳离子交换等。近年来，随着我国核电事业的快速发展，除盐水生产技术在核电站水处理中的应用也得到迅速发展。一般来说，核电站的工作区域可以划分为核岛、常规岛和BOP，核电站除盐水是为了满足这些区域用户的用水需求。根据各用户对于水质的要求不同，生产出来的除盐水分别通过核岛除盐水分配系统管网和常规岛除盐水分配系统管网分配至各个用户。核电站除盐水生产工艺采用双滤料过滤、反渗透过滤、阳阴床离子交换等工艺过程结合起来去除原水中的大部分悬浮物杂质，并将水的浊度、钠离子、硅离子、电导率等控制在一定的范围内，同时通过加氨等措施，为不同分配系统管网用户生产出不同PH值的除盐水。除盐水水质对于保证核电站一回路冷却剂和热力系统各部分具有良好的水、汽品质,防止设备的结垢、积盐和腐蚀,保证核电站的安全、经济运行具有十分重要的意义。该技术与工业常规的软化处理技术相似，但是工艺过程更为复杂，下面对该技术的工艺进行详细介绍。

1、工艺过程

核电站除盐水生产技术工艺流程为：原水→双滤料过滤器→保安过滤器→高压泵→反渗透装置→反渗透产水箱→除碳器→淡水泵→阳离子交换器→阴离子交换器→混合离子交换器 →核岛除盐水箱→加氨→常规岛除盐水箱

除盐工艺主要包括以下几个子工艺：过滤工艺、反渗透预脱盐工艺、除盐工艺（阳、阴离子交换器除盐工艺、混合离子交换器除盐工艺）。

过滤工艺：处理淡水厂来的清水，去除水中的悬浮物等杂质。过滤工艺通过双滤料过滤器来实现，其内装石英砂和无烟煤，当含有悬浮物颗粒的水进入过滤器后，滤料表面对悬浮物产生吸附作用，滤料缝隙对于悬浮物起筛滤作用。

反渗透工艺：反渗透预脱盐是在压力作用下，利用反渗透半透膜上众多的孔，这些孔的大小与水分子相当，由于细菌、病毒、大部分有机污染物和水合离子均比水分子大很多，因此不能够通过反渗透半透膜，而与透过反渗透膜的水相分离。

除盐工艺：除盐工艺的功能是处理反渗透工艺来水，以满足电站核岛、常规岛及BOP用户对除盐水水质及水量的要求。除盐工艺去除经过过滤和反渗透工艺的水中的溶解盐。水中的阳、阴离子被离子交换树脂中相应的氢离子和氢氧根离子交换，得到一级除盐水，然后一级除盐水经过混合离子交换器得到满足用户要求的除盐水。

2、核电站除盐水工艺的特点

2.1 严格控制出水水质

普通的工业水软化处理技术仅仅是降低或除去水中的钙镁离子的含量，而核电站除盐水生产工艺能够去除水中绝大部分的盐离子，并将浊度、钠离子、硅离子和电导率控制在一定的水平以内，如某核电站的原水水质指标如下表所示：

单位：色度：度；透明度：cm；电导率：μs/cm；其余以mg/1计；硬度、总碱度以CaCO3计

除盐水生产工艺出水水质指标为：电导率(25℃)<0.1μs/cm；CL 一和 F 一 <100μg/1；SiO2<20μg/1；Na+<10μg/1；悬浮物 <50μg/1；PH值=7。核岛除盐水分配管网用户的水质与上述水质要求相同。常规岛除盐水分配管网用户的水质指标为：电导率=4μs/cm；PH值=9；氨=0.5mg/1除上述指标外其余指标与除盐水生产工艺的出水水质相同。由此可见，核电站除盐水生产工艺对于出水水质的要求明显要更加严格。

2.2 高安全性要求

由于核电站的设计安全性要求很高，除盐水生产工艺作为全电站的除盐水来源，在设计上，该工艺系统一般采用的是冗余设计，除盐生产工艺分为两列，每一列都包含有相应的双滤料过滤器、反渗透装置、阴阳床和混床等除盐工艺装置，这样就能够保证在一列除盐装置由于进入再生或其他原因停运时 另一列仍然可以继续运行。

3、生产工艺的运行与控制

在正常运行期间，各工艺装置的运行是完全自动化的，同时操作人员也可以通过程控对工艺的各部分实行手动控制。

3.1 过滤部分。当双滤料过滤器达到设定的制水量时，该设备自动退出，停止运行，进行反冲洗恢复其过滤能力，备用设备自动投入运行以满足生产需要。

3.2 除盐部分。当某列除盐装置达到设定的制水量或出水水质不符合要求时，该列停止运行，如果该列达到设定制水量，则开始再生；如果未达到设定制水量，但出水水质不合格，则由操作人员确定如何处理。在再生时，可以对阳离子交换器和阴离子交换器再生；或者对阳离子交换器、阴离子交换器和一级混合离子交换器再生；或者对阳离子交换器、阴离子交换器和一、二级混合离子交换器再生。

这三种再生的运行是根据该系列制水量设定值和初次运行开始停运再生的次数自动确定的。阳离子交换器和阴离子交换器再生约10次后，一级混合离子交换器再生一次，一级混合离子交换器再生2次后，二级混合离子交换器再生一次。这三部分之间按倍数关系确定，但各部分再生是相互独立并依次进行的。

3.3 废液中和排放。离子交换器再生产生的废液依靠重力自动地排至两个中和池中的一个，当一个池充满后关闭进水阀，废液被引入另一个中和池，充满废液的中和池开始进行中和排放。首先由鼓风机提供压缩空气对废液进行空气搅拌，然后用排水泵使废液打循环，检测PH值是否合格，满足国家排放标准后排至排水管网。若检测PH值不合格，则偏酸加碱，偏碱加酸，然后再通过鼓风机搅拌、排水泵打循环，检测PH值是否合格。经过反复，达到国家排放标准后，排入排水管网。

3.4 加氨。加氨设备采用的是两泵两箱式，加氨部分为自动控制，配氨部分为手动控制，配液浓度为0.5%。

4、应注意事项

⑴加酸碱时，工艺系统设计的是没有低位酸碱槽的，酸碱直接由槽车打到高位酸碱槽。若槽车没有自带的计量泵，酸碱量则无法控制。因此，系统中最好加设低位酸碱槽或是槽车自带计量泵。⑵送往常规岛除盐水分配管网的除盐水需要加氨，加氨量要求除盐水在常温25℃时PH值为9，一般设计是直接测PH值，但也可以通过测电导率来确定，水的PH值与电导率之间存在对应的函数关系，并且电导率受温度等外部条件的影响较小。⑶如取水水质较好的地区可以用超滤装置代替双滤料和反渗透装置，同时，可以采用两级混床代替阴阳混床搭配的工艺结构，这样就能够明显降低运行成本，以使得电站运行更加经济。⑷不同厂家的不同材质的反渗透膜在抗污染能力、去除污染物的能力、产水量等方面的性能会有所不同，应根据原水水质合理选择。

结论。除盐水生产技术在核电站除盐水供应中发挥了重要的作用，其工艺简单明了，操作方便，但它也具有一些自身的特点，在实际应用中应注意灵活运用，合理选择除盐水处理工艺，可以延长除盐装置的使用寿命，降低水处理成本，提高水处理水质。

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