核电厂含油废水具有水量、水质不稳定,含油量变化范围大,有机物含量少等特点。对常用的含油废水处理方法的适应性进行了分析,通过综合比选可知,粗粒化法、气浮法及萃取法较适合在核电厂含油废水处理中应用,其中萃取法由于其处理工艺流程简单,运行维护费用低,在工艺选择时可优先考虑。
核电厂在正常运行及维修时均会产生含油废水,含油废水主要产生于各用油设备及系统。若不设置单独的油水分离处理工艺,而直接将含油废水排入厂区污水处理站,则会增加厂区污水处理站的处理量及处理难度。为此,在核电厂中设置含油废水处理站是必要的,既可降低厂区污水处理站的处理难度,也能保证含油废水达标排放,满足环境保护的要求。
1核电厂内含油废水的来源及分类
核电厂含油废水主要来源于变压器事故油及消防时产生的含油废水、开关站事故油及消防时产生的含油废水、汽轮机厂房内用油设备的跑冒滴漏、大修期间设备冲洗水等。因此,含油废水中的油主要为变压器油和润滑油等轻质油。
2台1000MW机组的核电厂在正常运行期间,含油废水主要为用油设备的跑冒滴漏,排水量较小。在大修期间,含油废水主要来源于二回路放空,其排放量约为50m3/h,持续时间约为3h。在消防时,含油废水主要来源于消防排水,其可能最大排放量约为230m3/h,持续时间约为2h。由于用油设备在消防时需要排油,因此在排水初期,含油废水的含油量较高,而在排水末期,废水中的含油量显著降低。因此,核电厂内含油废水的水质、水量变化较大。
核电厂内产生的含油废水根据其是否可能含有放射性分为:可能含有放射性含油废水和非放射性含油废水。这两种含油废水需要分开收集并处理,但为了方便运行管理,在设计时这两种含油废水可采用同种除油工艺进行除油处理,但可能含有放射性含油废水进行除油处理后,出水需要送至放射性衰变厂房进行放射性检测及衰减,达标后方能排放。因此在核电厂内需设置2座含油废水处理厂房,一座是可能含有放射性含油废水处理厂房(简称FX),另一座是非放射性含油废水处理厂房(简称FS)。
2 核电厂含油废水处理方法选择
常用的含油废水处理方法有:AOS法、絮凝法、生物法、吸附法、气浮法、粗粒化法和萃取法等。
(1)AOS法。AOS 分离设备的深基坑工程和SBM工程内包含的超高分子聚乙烯材料FILTER利用纯物理特性(动力学,静电,层流粒子的表面张力)及重力和浮力,去除90-98%以上的TSS,n-H成分,每年1-2次/利用移动式空气压缩机打入空气就可以维护、清洗,使用寿命更长,被认为是运营费用较低的经济型的处理设施。
AOS 分离设备的Adsorb-it chamber中包含的geo-textile无纺布成分的FILTER,通过在废水和污水处理设施的油水分离设备和非点污染降低设备流入的过程中利用泵的回转力和涡流现象等去除暂时乳化油成分,同时吸附重金属和PAH成分确保稳定的处理效率。特别是能再回收利用10余次,消耗残材不到1%,是环保型的原材料。
(2)絮凝法。絮凝法处理工艺都需要进行加药处理,然而核电厂内所产生的含油废水的含油量和水量变化较大,因此投药量很难控制,出水水质难以保证,同时絮凝产生的大量污泥需要处理,增加了造价及运行费用,因此絮凝法不适合应用在核电厂含油废水处理的工艺中。
(3)生物法。在采用生物法的处理工艺中,由于核电厂含油废水中适合微生物生长的有机物含量很低,难以保证微生物的正常生存,处理出水很难达标;同时,处理含油废水的菌种筛选比较复杂,处理构筑物的占地面积大,运行管理复杂,因此生物法不适用于核电厂含油废水的处理。
(4)吸附法。在采用吸附法的处理工艺中,常采用比表面积较大的活性炭作为吸附剂,该法对含油废水的处理效果极好,但其价格昂贵,再生难度大,并不适用于核电厂含油废水的处理。
(5)气浮法。气浮法处理工艺对含轻质油的废水的处理效果十分明显,因此比较适合核电厂内含油废水的处理。该工艺受到溶气压力、混凝剂投加量、溶气量、气油比、矿化度、气浮时间、含油废水流量等多种因素的影响,研究表明:处理量越大,气浮停留时间越短,气浮效率越低。而核电厂含油废水的水量变化极大,若采用该种处理方法,为保证处理效果,需要在气浮池前设置1座调节池,用以储存大量的含油废水,以减轻流量的突然变化对处理效果的影响。由于影响处理效果的因素较多,因此气浮法在运行时需要根据进水水质的变化,调整各运行参数,以便达到最好的处理效果。
(6)粗粒化法。粗粒化法是使含油废水通过一种填有粗粒化材料的装置,含油废水中的微细油珠聚结成大颗粒,从而使油水分离的方法。其技术核心是粗粒化材料,许多研究者认为材质表面的亲油疏水性能是关键。采用粗粒化法的处理工艺,能够处理高浓度含油废水;同时粗粒化除油装置可接受的介质温度最高达85℃;抗冲击负荷能力强;占地面积小;因此适合在核电厂含油废水处理工程中应用。但是为了防止除油装置堵塞,需要在其前端设置过滤设备,去除含油废水中的悬浮物。宁德核电站与红沿河核电站采用了此方法处理含油废水,出水中油的质量浓度小于5mg/L。
3结论
核电厂含油废水具有水量、水质不稳定,含油量变化范围大,有机物含量少等特点。AOS法、粗粒化法、气浮法均比较适合处理核电厂含油废水。
但就3种处理工艺而言,AOS法更优,因为AOS法的处理工艺流程简单、无能耗、无维护消耗品、占地面积小,因此在核电厂含油废水处理工艺设计时,可优先考虑该处理方法。
4 AOS应用案例
灵光核能发电站