变电站废水排放分析与环保评估

2013-10-15凌驾政张群策卫建英王玲秋

电力与能源 2013年1期

陈震，凌驾政，张群策，卫建英，王玲秋

（1.上海市电力公司电力科学研究院，上海 200437；2.上海市电力公司检修公司，上海 200061；3.上海电力股份有限公司闵行发电厂，上海 200245；4.上海闸电燃气轮机发电有限公司，上海 200438）

1 变电站的废水分类

变电站在运行时产生的废水，按来源分为生活污水和生产污水两种。生活污水是指变电站工作人员在运行期间产生的粪池污水和生活洗涤污水，污染因子为BOD5、COD、SS、氨氮、大肠杆菌等，采用接触氧化处理设备对产生的生活污水进行处理，出水水质能够达到《上海市污水综合排放标准》DB 31／199的标准限值。生产污水是指变电站在生产过程中产生的污水，例如：工作人员在设备检修时冲洗散热器（包含主变冷却风扇）、冲洗绝缘瓷瓶产生的废水，含油设备放油时产生的少量油污水以及设备突发故障时发生的漏油，污染因子主要为油类、SS等。当油污水流入事故油坑后，用隔油设施进行油水分离，达到《上海市污水综合排放标准》DB 31／199的标准限值后，排入雨水池中。

随着设计水平、制造工艺以及设备运行管理水平的提高，变压器或含油电器发生事故的概率越来越低，可能20年一遇或者在极端情况下才有可能发生，而且少量的油污水经过处理达标后，排放不会对周边环境带来影响。由于实际正常运行中，是不会产生生产污水，本文研究的重点是变电站正常运行中产生的生活污水。

按照变电站的运行要求，对新设计的220kV及以上变电站，必须设置生活污水处理装置。《220kV变电站通用设计规范》Q／GDW 204—2008，第8.2.3条明确规定：变电站要设置地埋式生活污水处理装置，生活污水必须经过处理后达到综合排放标准才能排至站外。

2 处理生活污水的工艺流程

处理变电站的生活污水，通常采用生物接触氧化法。这是因为在污水处理的众多工艺中，生物接触氧化法由于去除率高、产生污泥少、生物活性强、工程造价低、运行费用低，不需要投加营养盐、出水水质稳定和运行管理方便等特点，得到各废水处理单位的广泛应用。

上海地区500kV、220kV变电站的生活污水处理，分别按1m3／h和0.5m3／h流量设计。220kV中心站由于工作人员较多，可以参照500kV变电站设计处理流量。生活污水处理工艺流程如图1所示。

图1 生物接触氧化处理技术工艺流程

生活污水处理设施主要由格栅井、调节池、沉淀池、接触氧化池、出水池、污泥池、雨水井和风机等设施构成。生活污水处理采用二级接触氧化处理工艺，氧化池中设置立体组合填料，可以附着生长大量的具有活性的生物膜，生物对水中的有机物进行不断降解，微生物则不断地新陈代谢。池底设置优质可变孔曝气系统，通过风机对该池进行曝气，保证了生物膜中好氧微生物正常生长的所需氧量。随着微生物对废水中的有机物不断降解，生物膜不断变厚，由于膜的内层变厚后得不到氧而失去粘性，随之脱落，随水流入二次沉淀池。新的生物膜又在填料上生成，如此周而复始，废水中的有机物不断得到降解。接触氧化处理流程不仅能够去除废水中的有机污染物，而且还具有硝化和脱氮功能。

3 生活污水处理设备的运行评估

日前，分别对6个500kV变电站、1座220kV中心变电站、1座220kV变电站、1座500kV换流站的生活污水处理设备，进行了运行状态的评估。

3.1 污水处理设备的运行状况

1）格栅井如图2（a）所示，废水经过格栅井后，水质较为清澈，而格栅另一边的栅渣量也较少，说明维护良好。

如图2（b）所示，格栅沟宽度太窄，检修维护不方便。由于长期无人清扫格栅沟，污物堆积较多，对后续的处理造成很大压力。

图2 格栅沟比对

2）调节池如图3（a）所示，由于格栅沟的失效，大量不该流入调节池的污物进入调节池，调节池上层聚集大量泡沫和漂浮物，严重影响出水水质。

如图3（b）所示，调节池的水上层较清，未见明显的漂浮物，液位控制器经检验运行良好，2台泵运转正常。

图3 调节池比对

3）接触氧化池如图4（a）所示，水中活性污泥太多，含有大量表面活性剂，氧化池中有大量白色泡沫，影响污水处理效果。

图4 氧化池比对

如图4（b）所示，氧化池的水质较为清澈，污水处理情况良好，填料固着良好，处理后的污泥量较少。

4）出水池如图5（a）所示，出水池水质清澈。如图5（b）所示，由于格栅处理效果不好，出水中有大量漂浮的浮泥。

图5 出水池比对

5）控制柜和风机的布置方式如图6（a）所示，变电站生活污水处理设施，以往采用地埋式钢板结构、在地下层设置风机，没有顾及上海天气潮湿、多雨的气候因素，长时间运行后钢板会锈蚀，一旦氧化风机等关键设备损坏，生活污水处理系统基本处于瘫痪。

如图6（b）所示，电气控制室布置在地面，控制室内安放1个电控柜和2台风机。电控柜上设有系统工艺流程图，可以人工修改运行参数。风机运转环境好，电控柜与风机下面设有高低不等的基础底座，用以防止雨水较大时水涝危及风机安全运行。

图6 控制柜和风机布置方式比对

3.2 污水处理设备的处理效率

检测500kV变电站生活污水污染因子的结果汇总，如表1所示。

由表1可知，6个500kV变电站的生活污水经过处理，除了1号站氨氮指标超过二级排放标准限值外，其它站出水水质指标都达到《上海市污水综合排放标准》DB31／199的标准二级排放限值。

表1 6个500kV变电站生活污水进出口检测结果

220kV变电站生活污水处理设施不全，如220kV中心变电站没有设置生活污水处理系统，仅有化粪池，基本无处理能力。1、5、6号500kV变电站的生活污水经过污水处理后，如氨氮、BOD5浓度的出口水质远高于进口，COD指标也有出口浓度高于进口现象，污水污染更严重。原因是生活污水处理设施中污泥沉淀池长时间没有排污，机械格栅没有清理和维护。进入处理系统的污水先被机械格栅污染，在氧化池进行了生化处理，由于沉淀池中污物过多，长时间运行后，沉淀池中污泥发酵、上浮，导致出水水质比进水水质更差。

新改造的变电站污水处理系统较完善，但仍有不足之处，如部分反应池的盖板是厚重水泥板，给日常的管理和维护带来不便。新设计污水处理系统增设了废水贮水系统，进行废水回用，符合国家节能减排的设计思路，回收废水主要用于浇灌绿化，但是在设计中未设置浇灌设施，废水回用未充分利用。

污水处理系统的处理效果，取决于接触氧化过程是否完全彻底，即氧化风机能否正常运行。通过调研发现，凡是设计时将鼓风机置于地埋式结构中，氧化风机损坏现象十分普遍。因此，要设置必要的排水系统，加大检查和维护力度，遇到上海多暴雨天气，要确保氧化风机正常运行。

通过故障排除以及故障原因分析和总结，建议上海地区的氧化风机放置在地面上，设地基底座，易于日常运行维护。污水处理系统的格栅，无论是机械格栅、人工格栅，都要做好定期清理工作。如果格栅被污染，除污效果大大降低，甚至反过来污染进入的污水。沉淀池定期的清污工作十分重要，过多的池中沉淀物，会污染处理过的污水，使处理污水二次污染。

另外，通过排摸缺陷发现，大多数污水处理设施一方面存在系统设计缺陷，另一方面是未正常开展日常维护工作。例如：对格栅的日常清理、沉淀池的排泥，都没有按设备操作规程执行，因此污水处理效果未能达到最佳运行水平。