核电站循环冷却水系统一氯胺消毒影响因素试验研究

摘要

能源是社会发展的重要支柱，核电以其消耗少、产能大、对环境的污染少的优点作为重要的新兴能源。冷却循环系统是核电站稳定运行的保障，在该系统内存在大量的微生物和金属离子等腐蚀系统、恶化水质的问题，抑制微生物和金属离子的影响是目前研究的热点。本研究以丹皮尔核电站为研究对象，利用丹皮尔核电站的冷却塔模型，对采用一氯胺消毒剂进行研究试验，分析一氯胺的稳定性、动力学方程以及生物膜和金属元素影响等问题。
　　考察一氯胺的稳定性影响因素。使用空白水样和冷却原水，采用DPD显色分析方法对即时的剩余一氯胺浓度进行分析。结果表明：一氯胺的稳定性受到N/Cl2、温度、pH和蒸发的影响。N/Cl2越大，温度越低，pH越高，会使一氯胺越稳定。但是考虑到经济效益等因素，核电站采用的一氯胺条件为：N/Cl2=1.05，系统内平均温度为35℃，原水pH约为8.5。以天然原水为循环水介质的一氯胺消耗动力学符合一级反应的动力学模型，其反应速率常数为0.002 min-1。
　　对核电站冷却水循环系统中微生物进行分析，培养填料表面的生物粘膜七天可稳定，并且其微生物生长曲线特征为：开始培养后三天生物粘泥进入对数期，七天后成形，十天后稳定；经平板培养法及菌落群体和个体的观察进行菌种鉴定试验得知，生物粘泥的细菌包含假单胞菌属、葡萄球菌属、短芽孢杆菌属的菌类；一氯胺的消耗主要来于固相（填料表面）和液相两部分，不放置填料时，6小时液相消耗一氯胺18.8％；放置填料时，固液两相共同消耗一氯胺60.3%，固相消耗是液相的两倍以上；在一氯胺循环投加时间为6～8小时时，塔前加氯发挥的效能好于池中加氯。
　　由于管道通常采用金属管道，因此进行金属元素的影响研究。在固相中（填料表面），铁元素对一氯胺有一定分解作用，并且一氯胺的消耗量与填料表面的铁元素比重呈正比关系，符合关系式：y=0.359x+57.7；液相中的铁在系统条件下不会影响一氯胺的分解；在液相中，铜离子会与一氯胺发生反应，从而影响一氯胺的消毒效率，一氯胺分解量与液相中铜离子的浓度成正比关系，关系式为：y=0.013x+21.21；锌、锰离子在液相中不会对一氯胺分解造成影响。
　　对核电站冷却水消毒剂一氯胺的研究，可以对核电站的稳定运行提供保障，对我国核电水系统的设计与运行管理提供技术支持与指导。

目录

核电站循环冷却水系统一氯胺消毒影响因素试验研究

ResearcResearch On Disinfection Factors Of MonochloramineIn Circulating Cooling Water System Of NuclearPower Plant

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1课题研究的背景及目的和意义

1.1.1课题研究的背景

1.1.2课题研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1消毒机理

1.2.2国内研究现状

1.2.3国外研究现状

1.3存在问题分析及未来发展趋势

1.3.1存在问题分析

1.3.2未来发展趋势

1.4课题来源及主要研究内容

第2章实验材料及方法

2.1实验地介绍

2.1.1实验设备

2.1.2实验用水水质

2.2实验仪器和试剂

2.3实验方法

2.3.1填料的处理

2.3.2一氯胺的消耗

2.4分析方法

2.4.1消毒剂定量

2.4.2离子定量

2.4.3原水参数测定

2.4.4ICP-OES联合分析

第3章循环冷却水中一氯胺影响因素与动力学分析

3.1核电站循环冷却水中一氯胺的稳定性研究

3.1.1N/Cl2摩尔比影响

3.1.2温度影响

3.1.3pH影响

3.1.4蒸发影响

3.1.5循环冷却水模型的最终条件

3.2一氯胺的动力学研究

3.3本章小结

第4章核电站冷却循环水系统消毒研究

4.1冷却水原水水质分析

4.2填料表面生物粘泥的生长过程

4.2.1生物粘泥的定义和产生

4.2.2生物粘泥的成因分析

4.2.3生物粘泥的组成与特点

4.2.4生物粘泥的危害

4.2.5实验准备

4.2.6生物粘泥剥落实验步骤

4.2.7生物粘泥微生物活性的测定方法

4.2.8生物粘泥微生物生长过程

4.2.9生物粘泥菌种鉴定

4.3一氯胺的消耗状况

4.3.1不放置填料情况下一氯胺的消耗状况

4.3.2放置填料情况下一氯胺的消耗状况

4.4投加位置对消毒效能的影响

4.5本章小结

第5章核电站冷却循环水系统中金属离子对一氯胺消耗的影响

5.1铁和铜离子对一氯胺分解的原理

5.2生物膜内金属离子参数分析

5.3在金属离子存在时一氯胺的实际消耗状况

5.3.1铁对一氯胺消耗的影响

5.3.2铜对一氯胺消耗的影响

5.3.3锰对一氯胺消耗的影响

5.4本章小结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢