變電站污水治理調(diào)查評(píng)價(jià)與研究

劉建國(guó)，武 晟，丁祥浩，郭留明，朱栩輝，馬智明

(1.中國(guó)電力工程顧問集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院有限公司，陜西 西安 710075；2.國(guó)網(wǎng)青海省電力公司檢修公司，青海 西寧 810021)

1 引言

我國(guó)變電站大多建設(shè)在市政不發(fā)達(dá)地區(qū)[1]，基礎(chǔ)設(shè)施可依托性較差，而隨著國(guó)家電網(wǎng)有限公司“兩型一化”的普及，變電站及附屬設(shè)施建設(shè)越來越多采用通用設(shè)計(jì)[2]，變電站污水處理不規(guī)范或效果不理想將會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。

我國(guó)西北地區(qū)氣候干旱、蒸發(fā)量大、水資源匱乏[3]，變電站內(nèi)污水排放量本身較少，同時(shí)隨著變電站智能化水平的提升，站內(nèi)工作人員逐漸減少，甚至無人值守[4-5]，通用的污水處理工藝是否能達(dá)到預(yù)期的治理效果需要進(jìn)一步研究和探討。

選取青海省境內(nèi)不同地區(qū)不同電壓等級(jí)的16個(gè)變電站為研究對(duì)象，對(duì)其污水治理設(shè)施的建設(shè)、運(yùn)行和管理狀況進(jìn)行了調(diào)查研究，并對(duì)站內(nèi)污水進(jìn)行檢測(cè)分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)變電站污水治理現(xiàn)狀、實(shí)際運(yùn)行效果等進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià)，提出對(duì)策及建議。以期為我國(guó)輸變電工程環(huán)保工作的不斷完善提供基礎(chǔ)性的事實(shí)依據(jù)。

2 研究方法

2.1 研究區(qū)概況

本次調(diào)查研究的16個(gè)變電站全部位于青海省境內(nèi)。青海省深居中國(guó)西北內(nèi)陸，屬于高原大陸性氣候區(qū)，年降水量總的分布趨勢(shì)是由東南向西北逐漸減少，境內(nèi)絕大部分地區(qū)年降水量在400mm以下，年平均溫度在-5.1～9.0℃之間。境內(nèi)高原、盆地、平原等地貌變化多樣，總體呈西高東低、南北高中部低的態(tài)勢(shì)，全省平均海拔在3000m以上[6]。青海省植被類型以高寒草原和高寒荒漠為主，境內(nèi)水資源總量豐富，是長(zhǎng)江、黃河、瀾滄江的發(fā)源地，有“中華水塔”之稱，是全國(guó)重要的水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)[7]。青海因地處青藏高原腹地，生態(tài)環(huán)境敏感、脆弱，是我國(guó)生態(tài)治理重點(diǎn)地區(qū)之一，近年來已采取多途徑、多渠道方式進(jìn)行了生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

2.2 采樣和分析

2.2.1 數(shù)據(jù)及來源

變電站污水取樣及檢測(cè)工作委托西安瑞譜檢測(cè)技術(shù)有限公司進(jìn)行，研究區(qū)內(nèi)不同地區(qū)選取16個(gè)不同電壓等級(jí)變電站，在每個(gè)變電站污水處理設(shè)施末端各取樣檢測(cè)1次，共選取水樣檢測(cè)點(diǎn)16個(gè)，檢測(cè)點(diǎn)位置分布如圖1所示。

圖1 研究區(qū)位置及取樣點(diǎn)分布圖

取樣及檢測(cè)時(shí)間為2018年11月，根據(jù)《國(guó)家電網(wǎng)公司關(guān)于印發(fā)(國(guó)家電網(wǎng)公司科技工作管理辦法)等7項(xiàng)通用制度的通知》(國(guó)家電網(wǎng)企管[2014]1465號(hào)文)[8]，分析指標(biāo)包括pH值、排水量、COD、BOD5、SS、石油類、氨氮、總磷共八項(xiàng)?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查變電站定員、污水處理方式、污水排放量、排放去向、環(huán)保設(shè)施設(shè)備運(yùn)行及日常管理記錄、變電站例行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和臺(tái)賬信息等，由有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員進(jìn)行調(diào)查，并進(jìn)行統(tǒng)一質(zhì)控和整理分析，得出調(diào)查結(jié)論。調(diào)查及檢測(cè)結(jié)果如表1、表2所示。表1中排水方式共3種：①為通過化糞池沉淀后定期清排，②為通過化糞池沉淀后排入市政(園區(qū))管網(wǎng)，③為通過化糞池沉淀后排入地埋式污水處理設(shè)施后處理。表2中為便于統(tǒng)計(jì)分析，標(biāo)準(zhǔn)值統(tǒng)一采用《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[9]。

表1 變電站調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistic results of substation survey results

表2 水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)Tab.2 Statistic results of water quality monitoring

2.2.2 樣品分析

樣品的采集、保存、處理、分析嚴(yán)格按照《水與廢水監(jiān)測(cè)分析方法(第四版)》[10]進(jìn)行。pH采用酸度計(jì)測(cè)定；懸浮物采用重量法測(cè)定；COD采用重鉻酸鹽滴定法測(cè)定；BOD5采用稀釋與接種法測(cè)定；氨氮和總磷采用紫外可見分光光度計(jì)測(cè)定；石油類采用紅外分光光度法測(cè)定；排水量較小無法量測(cè)，通過定員與定額[11]進(jìn)行計(jì)算。不同項(xiàng)目采取不同的檢測(cè)方法，具體如表3所示。

表3 檢測(cè)項(xiàng)目水質(zhì)指標(biāo)及其檢測(cè)方法Tab.3 Water quality monitoring indexes and monitoring methods

2.2.3 評(píng)價(jià)方法及標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，采用單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法[19]進(jìn)行評(píng)價(jià)。該方法簡(jiǎn)單明了，可直接了解水質(zhì)狀況與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系，并且給出了各評(píng)價(jià)因子的達(dá)標(biāo)率、超標(biāo)率以及超標(biāo)倍數(shù)等特征值[20-24]。

對(duì)于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為定值的水質(zhì)因子，其標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)(Pi)計(jì)算公式為：

(1)

式中：Pi為第i個(gè)水質(zhì)因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，無量綱；Ci為第i個(gè)水質(zhì)因子監(jiān)測(cè)濃度值，mg/L；Csi為第i個(gè)水質(zhì)因子標(biāo)準(zhǔn)濃度值，mg/L。

對(duì)于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為區(qū)間值的水質(zhì)因子pH值，其標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)PpH計(jì)算公式為：

式中：PpH為pH的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，無量綱；pH為取樣點(diǎn)pH檢測(cè)值；pHsu為標(biāo)準(zhǔn)中pH的上限值；pHsd為標(biāo)準(zhǔn)中pH的下限值。

采用《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)，若某水質(zhì)評(píng)價(jià)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)P>1，表明該水質(zhì)參數(shù)超過了規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限制[25]，已經(jīng)不能滿足水質(zhì)功能要求。水質(zhì)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)越大，說明該水質(zhì)參數(shù)超標(biāo)越嚴(yán)重。

3 結(jié)果與討論

3.1 調(diào)查結(jié)果及分析

變電站內(nèi)不同污水處理方式如圖2所示。

圖2 變電站內(nèi)不同污水處理方式

調(diào)查結(jié)果顯示：

(1)變電站污水產(chǎn)生量有限，污水來源主要為站內(nèi)工作人員洗滌、沖廁、淋浴等生活污水，主要污染因子為COD、氨氮、BOD，污水中基本無生產(chǎn)設(shè)施經(jīng)常性排水(如事故含油廢水、設(shè)備沖洗廢水)，污水產(chǎn)生量與工作人員數(shù)量及變電站規(guī)模成正相關(guān)。

(2)變電站均采用化糞池裝置對(duì)污水進(jìn)行預(yù)處理，池內(nèi)沉渣均采取定期清掏，其上清液處理方式不一，其中6.3%的上清液與化糞池沉渣一起由吸糞車定期清排(圖2a)；12.5%的上清液排入市政(園區(qū))管網(wǎng)(圖2b)進(jìn)行統(tǒng)一處理(位于管網(wǎng)發(fā)達(dá)區(qū))；81.2%的上清液采用地埋式污水處理設(shè)施進(jìn)行進(jìn)一步處理(圖2c)，處理達(dá)標(biāo)后排入站區(qū)排水系統(tǒng)或通過排水溝(管)外排(圖2d)。

(3)變電站均未建立完整有效的管理臺(tái)賬信息，污水處理設(shè)施在日常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中普遍缺乏有效的管理及質(zhì)量管控；變電站檔案資料完整，但僅有750kV高電壓等級(jí)變電站保存有例行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

(4)調(diào)查過程中有31.3%(5座)變電站的污水處理設(shè)施未正常運(yùn)轉(zhuǎn)，其中3*、4*變電站污水產(chǎn)生量過少且不穩(wěn)定，不滿足污水處理設(shè)施處理要求；8*、11*變電站污水處理設(shè)施未定期維護(hù)導(dǎo)致閑置和損壞，無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)；15*變電站位于高寒高海拔地區(qū)，排水管內(nèi)污水常年被凍結(jié)導(dǎo)致無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

(5)變電站有關(guān)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)文件中均對(duì)其廢水提出有明確的處理處置方法，其環(huán)評(píng)審批批復(fù)文件或者竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收意見亦有明確的管理要求，75.0%的變電站考慮站內(nèi)電氣設(shè)備的運(yùn)行安全，站內(nèi)未設(shè)綠化措施，站內(nèi)處理后污水難以達(dá)到環(huán)評(píng)或驗(yàn)收文件中用于站內(nèi)綠化、灑水抑塵等管理要求。

3.2 檢測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果

變電站污水采用單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果見表4，各檢測(cè)點(diǎn)的超標(biāo)檢測(cè)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)如圖3所示。

圖3 各檢測(cè)點(diǎn)的超標(biāo)檢測(cè)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

表4 水質(zhì)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)計(jì)算結(jié)果Tab.4 Calculation results of standard indexes of water quality monitoring

研究區(qū)檢測(cè)點(diǎn)水樣pH值范圍為7.48～8.53，均值為7.98，整體上呈弱堿性。以《污水綜合排放限值》(GB3838-2002)中第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)，采用單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法對(duì)其進(jìn)行達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：經(jīng)地埋式污水處理設(shè)施處理后，61.5%的變電站污水水質(zhì)檢測(cè)指標(biāo)出現(xiàn)不同程度超標(biāo)，超標(biāo)因子主要為氨氮、總磷和生化需氧量，超標(biāo)倍數(shù)分別為0.27～10.33、0.86～10.20、0.62～6.65，超標(biāo)率均為38.5%；其次為化學(xué)需氧量，超標(biāo)倍數(shù)為1.47～2.04，超標(biāo)率為23.1%；最后為懸浮物，超標(biāo)倍數(shù)為0.83，超標(biāo)率為7.7%；除此外石油類也有不同程度超標(biāo)。

結(jié)合調(diào)查研究結(jié)果，污水處理設(shè)施未正常有效運(yùn)轉(zhuǎn)是所有污染物超標(biāo)的根本原因。依據(jù)變電站的現(xiàn)狀情況，分析不同污染物超標(biāo)原因?yàn)椋孩侔钡瑯?biāo)原因?yàn)樽冸娬緵_廁、淋浴等生活污水未能有效處理；②總磷氨氮超標(biāo)原因?yàn)檎緝?nèi)工作人員洗滌污水未能有效處理；③生化需氧量及化學(xué)需氧量超標(biāo)原因主要是環(huán)境條件、處理設(shè)施損壞等導(dǎo)致污水未能有效處理，其次環(huán)保設(shè)施管理不規(guī)范，變電站設(shè)備清洗水等外部污染物與處理廢水混合導(dǎo)致污染；④石油類超標(biāo)原因?yàn)槲鬯幚碓O(shè)施故障維修時(shí)施工廢水未能及時(shí)清理導(dǎo)致混合污染。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

(1)變電站污水產(chǎn)生量有限，水環(huán)境管理重點(diǎn)為生活污水，16個(gè)變電站污水治理方式主要包括化糞池預(yù)處理及地埋式污水處理設(shè)施深度處理。

(2)化糞池作為變電站預(yù)處理設(shè)施具有一定的懸浮物、有機(jī)物及可沉淀物去除能力，但無法做到達(dá)標(biāo)排放，在園區(qū)或市政管網(wǎng)不發(fā)達(dá)地區(qū)仍需進(jìn)一步處理；地埋式污水處理設(shè)施是變電站常見的污水處理工藝，正常運(yùn)行下可做到變電站污水達(dá)標(biāo)排放。

(3)變電站(地埋式)污水處理設(shè)施擁有率達(dá)到81.2%，污水經(jīng)治理后的檢測(cè)合格率僅為38.5%，研究區(qū)變電站采用污水處理裝置運(yùn)行的效果較差。

(4)變電站廢水超標(biāo)因子中氨氮、總磷和生化需氧量超標(biāo)率均為38.5%，化學(xué)需氧量超標(biāo)率為23.1%，變電站污水處理設(shè)施未正常運(yùn)轉(zhuǎn)、缺乏有效的質(zhì)量管控是導(dǎo)致其超標(biāo)的主要原因。

4.2 建議

為進(jìn)一步提高變電站污水治理效果，提出設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維全過程的管控建議：

(1)優(yōu)化污水治理設(shè)施設(shè)計(jì)，變電站污水治理設(shè)施的設(shè)置應(yīng)起到保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源的目的，其設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合變電站自身運(yùn)行模式、排水情況、環(huán)境特點(diǎn)、基礎(chǔ)設(shè)施條件等進(jìn)行綜合考慮，如在滿足條件的地區(qū)可設(shè)集水池、蒸發(fā)池等措施。

(2)提高環(huán)保設(shè)施建設(shè)質(zhì)量，建設(shè)單位在建設(shè)管理過程中可通過例行檢查、質(zhì)量抽查、驗(yàn)評(píng)驗(yàn)測(cè)等多種形式加強(qiáng)環(huán)保設(shè)施的建設(shè)管理工作，確保污水處理設(shè)施的質(zhì)量滿足后續(xù)長(zhǎng)期運(yùn)行要求。

(3)加強(qiáng)污水治理設(shè)施運(yùn)維管控，環(huán)保設(shè)施投入運(yùn)行后，應(yīng)定期對(duì)環(huán)保設(shè)施進(jìn)行管護(hù)，對(duì)污染物定期清理、轉(zhuǎn)運(yùn)和處理，做好臺(tái)賬記錄，避免污水處理設(shè)施的無效運(yùn)行；定期開展變電站污水的理化生物指標(biāo)檢測(cè)，確保污水排放符合環(huán)境管理要求。