余氯的排放对环境的影响

来源:http://www.shuizhifenxi.com/ 作者:余氯检测仪 时间:2018-07-25

  1 海水冷却系统现状

  核电海水冷却系统的冷却对象主要是凝汽器,还有少部分作为密闭冷却水的冷媒水,单台机组海水循环量约为30m3/s,海水从引水口经暗渠明渠,到达旋转鼓网,然后送达各用户点。海生物/微生物控制方案由原先的电解盐水,因为诸多集中问题,改为外购次氯酸钠溶液直接投加,投加方式采用在取水口/鼓网前冲击性,每天一次,每周5次,每次每个机组5吨。

  秦山二核四台机组由于投运时间的差异,海生物/微生物污染情况有所不同。三四号机组由于运行时间相对短,从大修打开的凝汽器出水穹室看,还不算严重,海生物主要以水螅虫为主,有少量藤壶。一二号机组的情况和三四号类似,但情况相对严重些,在鼓网处就发现较多的贝类海生物,而且打开的凝汽器及管道的情况也要严重些。总体来说,除了一些局部区域,秦山二核的海生物控制是受控的。

  秦山二核的海生物/微生物控制得益于两点:1)相对高剂量的次氯酸钠投加;2)海水的高悬浮物。

  尽管我国尚未对电厂温排水余氯排放还没有制定强制性标准,但国际上,这种标准却是十分严苛的:氯会影响生物,在海水出水口不能检测到余氯

  2 国际上关于余氯对水生生物及环境的影响研究

  海洋生态系统是一个完整的动态系统,食物链交错存在,任何一个种群的变化都可能导致其他种群的巨大变化,余氯产生的影响如下:

  A.余氯对浮游生物的影响

  由于浮游植物的自我恢复能力很强,在受到外界余氯的影响后会有损失,但很快自行恢复。实验和实际运行发现,优势种群可能会发生变化。

  而余氯对浮游动物的影响则很敏感。

  B.余氯对贝类的影响

  余氯可造成贝类滤食率、足活动频率、外壳开闭频率、耗氧量、足丝分泌量、排粪量等亚致死参数的降低,从而使贝类失去附着能力。当余氯浓度低于1mgL-1时,贝类仍可以打开外壳进行摄食,但摄食速率降低;浓度更高时,贝类便被迫关闭外壳,依靠体内积蓄的能量和缺氧呼吸作用生存,直至能量完全消耗或代谢废物达到毒害水平。

  余氯对不同贝类种类,年龄,季节等方面都有不同影响。

  C.余氯对鱼类的影响

  余氯对鱼类的影响余氯对鱼鳃有损伤作用,使鱼鳃组织发生病变,从而影响并阻碍鱼鳃与水中溶解氧的交换。余氯也可能会通过鱼鳃组织渗入血液中,把血液中能携带氧的还原性血红蛋白氧化成不能携带氧的正铁血红蛋白,还可能抑制正铁血红蛋白还原性酶的活性,从而导致血液运载氧的能力下降。

  有些鱼类可以通过自身的调节,对氯产生一定的抗性,提高自身对氯的忍耐力。令人奇怪的是,鱼类群体比鱼类个体对氯更敏感。

  D.余氯的其他负面影响

  1)余氯导致的氯代烃污染

  由于海水的污染状况加剧,其本身具有的COD/TOC等都将与余氯结合成THM(三氯甲烷),这是严格控制的致癌物质。

  显然,THM的浓度与排放余氯和水体的COD/TOC有着直接的关系,尽管海水冷却系统不直接是我们的饮用水源,但THM通过直接或间接的循环,对我们的周围水体造成潜在的影响。

  2)余氯对腐蚀的影响

  余氯对于碳钢/镀锌管/铸铁管等的腐蚀在饮用水的输送过程中是经常出现的问题;在海水系统中,由于大量离子尤其是氯离子/硫酸根离子的存在,在余氯和高流速促进下,腐蚀有时将变得不可思议。从核电系统的海水冷却系统中管道和设备材质来看,很多地方采用了涂层保护,但依然在没有受到涂层保护或涂层剥落处面临强腐蚀趋势,基本上在某些特定区域,每年大修都有管道更换项目。稳定的余氯控制和恰当的投加浓度控制是减缓这种腐蚀的主要手段。

  3 对策

  从前面部分的阐述我们总结如下:

  1)在目前次氯酸钠溶液剂量条件和海水水质条件下,海水冷却系统的海生物/微生物基本可控;

  2)3/4号机组由于投运时间短,海生物/微生物控制情况好于1/2号机组;

  3)余氯排放将对周围水系的水生物产生诸多负面影响,这是毋庸置疑的,而实际影响程度需要数据来评估;

  4)目前的余氯排放水平从次氯酸钠溶液投加剂量和类似系统的经验来看是过量的。余氯的检测需要常态化;

  5)高余氯将导致系统潜在的高腐蚀速率,影响设备和管道寿命;

  6)高余氯导致高THM,影响环境安全;

  7)我们国家暂时没有强制性的余氯排放标准,但我们需要未雨绸缪,为将来面临的瓶颈做好充分的技术储备。

  为此,我们我们将来的工作计划围绕着:

  A.如何降低余氯的排放

  从次氯酸钠溶液实际使用来看,基本满足了对系统海生物/微生物的控制,但我们缺乏对系统各监测点余氯的监测,这种监测是应该常规监测;监测点的设立包括凝汽器海水进水,凝汽器海水出水,海水排放口。通过这些数据,可以大致了解余氯在系统内的衰减曲线,为次氯酸钠溶液的投加浓度提供依据。

  1)海水冷却进水:从加药点5ppm浓度,到凝汽器进水可以考察余氯的基础消耗,主要被系统的COD和悬浮物消耗;

  2)海水冷却出水:经过凝汽器的温升,余氯的消耗;

  3)海水排放口:这点数据是最重要的,因为这直接关系到对环境的影响,也是未来环保监测点。

  现在,我们有了专利的次氯酸钠溶液增效剂技术Act-Brom活性溴技术,通过将次氯酸钠溶液中的氯部分转化成溴,从而显著提升其整体杀菌效率;从另一方面来讲,同等效率的杀菌效率,次氯酸钠溶液的用量理论上可以降低80%。从大量实际使用业绩来看,大约可以降低50%。

  我们知道,次氯酸钠溶液的杀菌能力主要是由次氯酸钠水解产生的次氯酸贡献的,pH越高,它的杀菌能力越差,因为次氯酸的产生越少。通过将次氯酸钠转化为次溴酸钠,杀菌效率显著提升是因为次溴酸的杀菌效率明显高于次氯酸,更为重要的是次溴酸根也是有杀菌作用的,而次氯酸跟是没有杀菌作用的。

  我们的水体pH一般接近8,在这种条件下,次氯酸钠溶液的杀菌效率几乎已经损失了80%。这是ActiBrom活性溴技术为什么显著提升次氯酸钠溶液效率的根本原因。在实际应用中,氯转化为溴的效率不可能是100%的,这取决于ActiBrom产品与次氯酸钠溶液的配比投加浓度,所以实际使用中,杀菌作用的是次溴酸、次溴酸根、次氯酸的混合物;实际监测中,我们依然测定余氯,即使海水冷却进水的余氯目标浓度降到0.1-0.3ppm时,实际使用经验告诉我们足以满足系统的微生物/海生物控制,可以放心地将次氯酸钠溶液的使用量降低一半。

  B.如何对现在余氯排放对水生物的影响进行评估

  大亚湾核电曾经在2000年对大亚湾周围水系进行过类似研究,当时由中科院南海海洋研究所、中国水产科学研究院南海水产研究所联合完成,余氯排放在0.01-0.02低位,每天60分钟的排放对选定的一些水生物没有明显影响。(现在大亚湾核电有时采用连续加氯,且投加浓度较以前也明显上升)

  秦山核电没有对排放口进行余氯监测,所以当务之急是建立这种常规监测体系。

  【参考文献】

  [1]张穗,黄洪辉,陈浩如,等.大亚湾核电余氯排放对邻近海域环境的影响[J].海洋环境科学,2000,5,19(2).

  [责任编辑:田吉捷]

余氯二氧化氯的检测

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