變電站廢水排放分析與環(huán)保評(píng)估

陳 震，凌駕政，張群策，衛(wèi)建英，王玲秋

（1.上海市電力公司電力科學(xué)研究院，上海 200437；2.上海市電力公司檢修公司，上海 200061；3.上海電力股份有限公司閔行發(fā)電廠，上海 200245；4.上海閘電燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電有限公司，上海 200438）

1 變電站的廢水分類

變電站在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的廢水，按來源分為生活污水和生產(chǎn)污水兩種。生活污水是指變電站工作人員在運(yùn)行期間產(chǎn)生的糞池污水和生活洗滌污水，污染因子為BOD5、COD、SS、氨氮、大腸桿菌等，采用接觸氧化處理設(shè)備對(duì)產(chǎn)生的生活污水進(jìn)行處理，出水水質(zhì)能夠達(dá)到《上海市污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》DB 31／199的標(biāo)準(zhǔn)限值。生產(chǎn)污水是指變電站在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水，例如：工作人員在設(shè)備檢修時(shí)沖洗散熱器（包含主變冷卻風(fēng)扇）、沖洗絕緣瓷瓶產(chǎn)生的廢水，含油設(shè)備放油時(shí)產(chǎn)生的少量油污水以及設(shè)備突發(fā)故障時(shí)發(fā)生的漏油，污染因子主要為油類、SS等。當(dāng)油污水流入事故油坑后，用隔油設(shè)施進(jìn)行油水分離，達(dá)到《上海市污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》DB 31／199的標(biāo)準(zhǔn)限值后，排入雨水池中。

隨著設(shè)計(jì)水平、制造工藝以及設(shè)備運(yùn)行管理水平的提高，變壓器或含油電器發(fā)生事故的概率越來越低，可能20年一遇或者在極端情況下才有可能發(fā)生，而且少量的油污水經(jīng)過處理達(dá)標(biāo)后，排放不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境帶來影響。由于實(shí)際正常運(yùn)行中，是不會(huì)產(chǎn)生生產(chǎn)污水，本文研究的重點(diǎn)是變電站正常運(yùn)行中產(chǎn)生的生活污水。

按照變電站的運(yùn)行要求，對(duì)新設(shè)計(jì)的220kV及以上變電站，必須設(shè)置生活污水處理裝置?！?20kV變電站通用設(shè)計(jì)規(guī)范》Q／GDW 204—2008，第8.2.3條明確規(guī)定：變電站要設(shè)置地埋式生活污水處理裝置，生活污水必須經(jīng)過處理后達(dá)到綜合排放標(biāo)準(zhǔn)才能排至站外。

2 處理生活污水的工藝流程

處理變電站的生活污水，通常采用生物接觸氧化法。這是因?yàn)樵谖鬯幚淼谋姸喙に囍?，生物接觸氧化法由于去除率高、產(chǎn)生污泥少、生物活性強(qiáng)、工程造價(jià)低、運(yùn)行費(fèi)用低，不需要投加營養(yǎng)鹽、出水水質(zhì)穩(wěn)定和運(yùn)行管理方便等特點(diǎn)，得到各廢水處理單位的廣泛應(yīng)用。

上海地區(qū)500kV、220kV變電站的生活污水處理，分別按1m3／h和0.5m3／h流量設(shè)計(jì)。220kV中心站由于工作人員較多，可以參照500kV變電站設(shè)計(jì)處理流量。生活污水處理工藝流程如圖1所示。

圖1 生物接觸氧化處理技術(shù)工藝流程

生活污水處理設(shè)施主要由格柵井、調(diào)節(jié)池、沉淀池、接觸氧化池、出水池、污泥池、雨水井和風(fēng)機(jī)等設(shè)施構(gòu)成。生活污水處理采用二級(jí)接觸氧化處理工藝，氧化池中設(shè)置立體組合填料，可以附著生長大量的具有活性的生物膜，生物對(duì)水中的有機(jī)物進(jìn)行不斷降解，微生物則不斷地新陳代謝。池底設(shè)置優(yōu)質(zhì)可變孔曝氣系統(tǒng)，通過風(fēng)機(jī)對(duì)該池進(jìn)行曝氣，保證了生物膜中好氧微生物正常生長的所需氧量。隨著微生物對(duì)廢水中的有機(jī)物不斷降解，生物膜不斷變厚，由于膜的內(nèi)層變厚后得不到氧而失去粘性，隨之脫落，隨水流入二次沉淀池。新的生物膜又在填料上生成，如此周而復(fù)始，廢水中的有機(jī)物不斷得到降解。接觸氧化處理流程不僅能夠去除廢水中的有機(jī)污染物，而且還具有硝化和脫氮功能。

3 生活污水處理設(shè)備的運(yùn)行評(píng)估

日前，分別對(duì)6個(gè)500kV變電站、1座220kV中心變電站、1座220kV變電站、1座500kV換流站的生活污水處理設(shè)備，進(jìn)行了運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估。

3.1 污水處理設(shè)備的運(yùn)行狀況

1）格柵井 如圖2（a）所示，廢水經(jīng)過格柵井后，水質(zhì)較為清澈，而格柵另一邊的柵渣量也較少，說明維護(hù)良好。

如圖2（b）所示，格柵溝寬度太窄，檢修維護(hù)不方便。由于長期無人清掃格柵溝，污物堆積較多，對(duì)后續(xù)的處理造成很大壓力。

圖2 格柵溝比對(duì)

2）調(diào)節(jié)池 如圖3（a）所示，由于格柵溝的失效，大量不該流入調(diào)節(jié)池的污物進(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池上層聚集大量泡沫和漂浮物，嚴(yán)重影響出水水質(zhì)。

如圖3（b）所示，調(diào)節(jié)池的水上層較清，未見明顯的漂浮物，液位控制器經(jīng)檢驗(yàn)運(yùn)行良好，2臺(tái)泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

圖3 調(diào)節(jié)池比對(duì)

3）接觸氧化池 如圖4（a）所示，水中活性污泥太多，含有大量表面活性劑，氧化池中有大量白色泡沫，影響污水處理效果。

圖4 氧化池比對(duì)

如圖4（b）所示，氧化池的水質(zhì)較為清澈，污水處理情況良好，填料固著良好，處理后的污泥量較少。

4）出水池 如圖5（a）所示，出水池水質(zhì)清澈。如圖5（b）所示，由于格柵處理效果不好，出水中有大量漂浮的浮泥。

圖5 出水池比對(duì)

5）控制柜和風(fēng)機(jī)的布置方式 如圖6（a）所示，變電站生活污水處理設(shè)施，以往采用地埋式鋼板結(jié)構(gòu)、在地下層設(shè)置風(fēng)機(jī)，沒有顧及上海天氣潮濕、多雨的氣候因素，長時(shí)間運(yùn)行后鋼板會(huì)銹蝕，一旦氧化風(fēng)機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備損壞，生活污水處理系統(tǒng)基本處于癱瘓。

如圖6（b）所示，電氣控制室布置在地面，控制室內(nèi)安放1個(gè)電控柜和2臺(tái)風(fēng)機(jī)。電控柜上設(shè)有系統(tǒng)工藝流程圖，可以人工修改運(yùn)行參數(shù)。風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境好，電控柜與風(fēng)機(jī)下面設(shè)有高低不等的基礎(chǔ)底座，用以防止雨水較大時(shí)水澇危及風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行。

圖6 控制柜和風(fēng)機(jī)布置方式比對(duì)

3.2 污水處理設(shè)備的處理效率

檢測(cè)500kV變電站生活污水污染因子的結(jié)果匯總，如表1所示。

由表1可知，6個(gè)500kV變電站的生活污水經(jīng)過處理，除了1號(hào)站氨氮指標(biāo)超過二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)限值外，其它站出水水質(zhì)指標(biāo)都達(dá)到《上海市污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》DB31／199的標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)排放限值。

表1 6個(gè)500kV變電站生活污水進(jìn)出口檢測(cè)結(jié)果

220kV變電站生活污水處理設(shè)施不全，如220kV中心變電站沒有設(shè)置生活污水處理系統(tǒng)，僅有化糞池，基本無處理能力。1、5、6號(hào)500kV變電站的生活污水經(jīng)過污水處理后，如氨氮、BOD5濃度的出口水質(zhì)遠(yuǎn)高于進(jìn)口，COD指標(biāo)也有出口濃度高于進(jìn)口現(xiàn)象，污水污染更嚴(yán)重。原因是生活污水處理設(shè)施中污泥沉淀池長時(shí)間沒有排污，機(jī)械格柵沒有清理和維護(hù)。進(jìn)入處理系統(tǒng)的污水先被機(jī)械格柵污染，在氧化池進(jìn)行了生化處理，由于沉淀池中污物過多，長時(shí)間運(yùn)行后，沉淀池中污泥發(fā)酵、上浮，導(dǎo)致出水水質(zhì)比進(jìn)水水質(zhì)更差。

新改造的變電站污水處理系統(tǒng)較完善，但仍有不足之處，如部分反應(yīng)池的蓋板是厚重水泥板，給日常的管理和維護(hù)帶來不便。新設(shè)計(jì)污水處理系統(tǒng)增設(shè)了廢水貯水系統(tǒng)，進(jìn)行廢水回用，符合國家節(jié)能減排的設(shè)計(jì)思路，回收廢水主要用于澆灌綠化，但是在設(shè)計(jì)中未設(shè)置澆灌設(shè)施，廢水回用未充分利用。

污水處理系統(tǒng)的處理效果，取決于接觸氧化過程是否完全徹底，即氧化風(fēng)機(jī)能否正常運(yùn)行。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，凡是設(shè)計(jì)時(shí)將鼓風(fēng)機(jī)置于地埋式結(jié)構(gòu)中，氧化風(fēng)機(jī)損壞現(xiàn)象十分普遍。因此，要設(shè)置必要的排水系統(tǒng)，加大檢查和維護(hù)力度，遇到上海多暴雨天氣，要確保氧化風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行。

通過故障排除以及故障原因分析和總結(jié)，建議上海地區(qū)的氧化風(fēng)機(jī)放置在地面上，設(shè)地基底座，易于日常運(yùn)行維護(hù)。污水處理系統(tǒng)的格柵，無論是機(jī)械格柵、人工格柵，都要做好定期清理工作。如果格柵被污染，除污效果大大降低，甚至反過來污染進(jìn)入的污水。沉淀池定期的清污工作十分重要，過多的池中沉淀物，會(huì)污染處理過的污水，使處理污水二次污染。

另外，通過排摸缺陷發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)污水處理設(shè)施一方面存在系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷，另一方面是未正常開展日常維護(hù)工作。例如：對(duì)格柵的日常清理、沉淀池的排泥，都沒有按設(shè)備操作規(guī)程執(zhí)行，因此污水處理效果未能達(dá)到最佳運(yùn)行水平。

3.3 提高污水處理能力的建議與措施

3.3.1 竣工驗(yàn)收的建議

1）生物接觸氧化法污水處理工程的竣工驗(yàn)收的具體要求，應(yīng)參照《城市污水處理廠工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50334執(zhí)行。

2）變電站的最大單臺(tái)設(shè)備油量，事故油池的尺寸（容量）、事故油進(jìn)口孔底面標(biāo)高、事故油池底部連通孔頂面標(biāo)高以及進(jìn)出口標(biāo)高，是事故油池環(huán)保效能核查的主要參數(shù)，也是防止事故油污染環(huán)境的重要反事故措施，在日常必須嚴(yán)格按照技術(shù)要求核查實(shí)施項(xiàng)目。

3.3.2 運(yùn)行控制的建議

1）在事故油池設(shè)計(jì)滿足規(guī)程要求的情況下，維持事故油池日常預(yù)充水不低于設(shè)計(jì)標(biāo)高，是防止含油污水外泄的關(guān)鍵運(yùn)行措施。

2）操作人員應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行變電站運(yùn)行設(shè)備操作規(guī)程，定時(shí)巡視生活污水處理設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，包括溫升、響聲、振動(dòng)、電壓、電流，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)該盡快排除。

3）開展定期水質(zhì)檢測(cè)工作，變電站排放污水要滿足《上海市污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》DB 31／199的相關(guān)指標(biāo)要求。

4）冬季水溫偏低時(shí)，污水處理效果較差，生物菌種容易死亡。應(yīng)該采取適當(dāng)延長曝氣時(shí)間、提高污泥濃度、增加泥齡或其他方法，保證污水的處理效果。如果污水處理無效，生物菌種需要重新接種培養(yǎng)。

3.3.3 對(duì)污泥的處置與使用

1）生活污水處理裝置產(chǎn)生的污泥量很小，容易被忽略。污泥的合理處置是變電站污水處理設(shè)施評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容，不能隨意丟棄污染周邊環(huán)境，可以委托市政衛(wèi)生部門進(jìn)行回收利用。

2）由于沒有污染的工業(yè)廢水排入，生活污水產(chǎn)生的污泥，其污泥的有機(jī)質(zhì)含量在50%以上，富含有效的氮、磷、鉀，污泥中重金屬含量均在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，可以作農(nóng)田基肥施用。

3.3.4 加強(qiáng)日常維護(hù)工作

1）不論是機(jī)械格柵還是人工格柵，都要做好定期清理工作，一旦格柵被污染，會(huì)嚴(yán)重污染進(jìn)入的污水。

2）1年內(nèi)應(yīng)該檢查整個(gè)污水處理的運(yùn)行狀況2～3次，主要以非日常檢查內(nèi)容為主。污水處理設(shè)備每年大修1次，清理沉淀池1～2次。

3）氧化風(fēng)機(jī)要保證完好運(yùn)行。4）落實(shí)維修資金，按要求實(shí)施設(shè)備維護(hù)和大修。5）適當(dāng)配置一些容易損壞的風(fēng)機(jī)皮帶、潤滑油等。

6）生活污水處理系統(tǒng)應(yīng)配置程控系統(tǒng)，需設(shè)定液位運(yùn)行，低液位時(shí)泵不工作，中液位時(shí)泵自動(dòng)開啟1臺(tái)，高液位時(shí)泵自動(dòng)開啟2臺(tái)。單泵運(yùn)行8h后需自動(dòng)切換另1泵運(yùn)行。

4 結(jié)語

1）變電站的運(yùn)行控制將向著無人、智能化發(fā)展，變電站內(nèi)日常工作人員會(huì)越來越少，甚至無人值班。為了保證變電站的污水處理設(shè)備高效運(yùn)行，其格柵、調(diào)節(jié)池、接觸氧化池等反應(yīng)設(shè)備采取地埋式布置，而在地面上實(shí)施綠化，節(jié)約土地資源。鼓風(fēng)機(jī)和電控柜設(shè)置于地面板房中，滿足日常容易維護(hù)和控制的運(yùn)行要求。

2）變電站必須執(zhí)行無廢水外排設(shè)計(jì)，生活污水和生產(chǎn)污水必須實(shí)行回收利用，實(shí)現(xiàn)廢水零排放，雨水單獨(dú)排放的綠色理念。

3）進(jìn)一步提高變電站生活污水處理系統(tǒng)的處理效率，做到污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、維護(hù)資金到位、設(shè)備維護(hù)有效。