福建仙游抽水蓄能电站水环境保护设计

张 黎 庆（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州 310014）



福建仙游抽水蓄能电站水环境保护设计

张 黎 庆
（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州 310014）

摘 要：仙游抽水蓄能电站位于福建省木兰溪源头，拟建上、下水库，坝址下游均为当地供水水库，水环境较为敏感，工程建设对环境保护的要求较高。根据工程特点和环境状况，施工期采取了相应的水环境保护措施，包括面源污染控制，生活污水处理，砂石料、混凝土系统冲洗废水处理，机械维修废水、洗车废水处理，隧洞施工废水处理，生态流量泄放设施设置等。根据水质监测结果表明，工程所采取的环保措施是有效的。

关键词：施工污染；面源污染控制；生态流量泄放设施；水质监控

0 前 言

仙游抽水蓄能电站（以下简称仙游抽蓄）位于福建省仙游县西苑乡境内，利用木兰溪源头两条平行支流——大济溪和溪口溪筑坝形成上、下水库，高差约450 m，装机容量1 200 MW。电站任务主要为福建电网提供调峰填谷容量，承担系统调频、调相、紧急事故备用和黑启动等任务。工程枢纽主要包括上下水库、输水系统、地下厂房系统、地面开关站等。

2006年1月10日，国家环保总局以环审［2006］10号文批复了《福建仙游抽水蓄能电站工程环境影响报告书》。

2009年5月1日，仙游抽蓄主体工程正式开工建设；2012年5月8日和7月16日，上下水库分别下闸蓄水；2013年4月4日至12月19日，1～4号机组分别投入试运行。目前已进入竣工验收阶段。

1 水环境保护目标

由于工程所涉大济溪和溪口溪均位于木兰溪上游源头，拟建上、下水库坝下3 km、4 km均有供水水库，水环境较为敏感，因此，工程建设对环境保护的要求较高，需注意污染控制。工程所在流域水环境执行《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）Ⅲ类标准，施工期污废水经处理后采取回用措施，执行《污水综合排放标准》（GB8978－1996）一级标准及相关回用水标准。

2 水环境保护措施

由于施工期土石方开挖，暴雨情况下易产生水土流失，可能对下游水库水质造成影响，因此，在工程施工区下游设置了拦砂坝，控制上游面源污染。施工期各类污废水均经处理后回用：其中生活污水经隔油池、化粪池及生活污水成套设备处理；砂石料、混凝土系统冲洗废水经两级沉淀处理；机械维修废水经沉淀隔油处理；汽车冲洗废水经沉淀隔油、过滤处理；隧洞施工废水经沉淀、过滤处理。同时，在上、下水库坝下设置生态放水设施，分别泄放不低于0．048 m3／s、0．17 m3／s的生态流量。仙游抽蓄水环境保护设施布置情况见图1。

2．1 面源污染控制

在暴雨径流期间，河道周围开挖面和各临时占地的汇流将携带大量悬浮物，对河道水质造成较大影响。施工单位在下库施工区下游设置了一座拦砂溢流坝（长60 m、高2 m），可拦蓄洪水量约10 000 m3，坝前形成约0．76 hm2的小库。暴雨径流过后利用泥浆泵将库底沉积的泥沙抽排至下库弃渣场。

2．2 生活污水处理

（1）处理规模。施工区分上下库两个集中生活办公区，施工高峰人数共3 000人，其中上库800人、下库2 200人，生活污水产生量分别为115．2 m3／d、316．8 m3／d。

生活污水主要来源于食堂废水、粪便污水、洗涤污水、淋浴污水等，所含污染物主要为BOD5、CODcr、SS等。各类污水混合后，BOD5浓度约200 mg／L，COD-cr浓度约400 mg／L。

（2）处理目标。生活污水经处理，出水达到《污水综合排放标准》（GB8978－1996）中一级排放标准和《农田灌溉水质标准》（GB5084－1992）中旱作水质标准后，回用于生活办公区绿化或农田灌溉，剩余污泥干化后与生活垃圾一并处理。

图1 水环境保护设施总平面布置

（3）处理方案及工艺。在生活区每个食堂附近设置1座隔油池，收集食堂排出的含油污水去除部分浮油。

根据施工人员宿舍楼的布置情况，设置若干座化粪池，将每幢宿舍楼的生活污水就近排入化粪池。化粪池设计为粪便污水和其它生活污水合流排入式，停留时间24 h，可做为调节池。

根据生活办公区的布置情况，埋设生活区内部污水管线，将生活污水统一输送至生活污水处理站处理。每个处理站内设1座成套生活污水处理装置。生活污水处理系统工艺流程见图2。

图2 生活污水处理工艺流程

2．3 砂石料、混凝土系统冲洗废水处理

2．3．1 处理规模

上、下库砂石料系统和混凝土系统均布置在一起，两系统冲洗废水性质相似，均含有高浓度的悬浮物，其中以砂石料系统冲洗废水为主，混凝土系统冲洗废水为间歇性排水，且水量少，因此，上、下库混凝土系统冲洗废水均分别纳入砂石料系统冲洗废水中统一处理。其中上、下库整个系统高峰日用水量分别为1 650／2 360 m3，高峰时用水量为210／300 m3，折污率取90%，则上、下库高峰日排水量为1 485／2 124 m3，高峰时排水量为189／270 m3。

根据水电站经验数据，砂石料冲洗废水中悬浮物含量最高可达60 000 mg／L；混凝土系统冲洗废水中悬浮物含量约10 000 mg／L，ρH值在11～12之间。

2．3．2 处理目标

砂石料、混凝土系统冲洗废水经处理后回用于砂石料系统冲洗。目前，砂石料冲洗对水质的要求尚无明确规定，由于砂石料主要用于混凝土拌和，根据混凝土拌和用水水质要求，并结合水电工程砂石料冲洗实际用水情况，暂定处理目标为SS≤800 mg／L。

2．3．3 处理工艺

根据砂石料、混凝土系统冲洗废水的特点，采用预沉＋絮凝＋沉淀法，处理流程见图3。废水从筛分楼流出先经预沉池把大部分悬浮物除去后，再进入絮凝池、沉淀池，对混凝反应产生的絮体进行沉淀。沉淀池上清液排至清水池，供砂石料加工回用。

混凝土系统冲洗废水具有水量少、瞬时排放的特点，因此在搅拌罐附近设简易调节池一座，其容积应可容纳搅拌罐一次冲洗的水量。简易调节池用于调节水量，并加酸调节pH值，出水接入砂石加工废水预沉池。预沉池的泥渣可由挖掘机直接清理，装车后运至弃渣场；沉淀池的污泥经浓缩贮泥池浓缩和污泥干化场干化后，装车运至弃渣场，上清液回流到预沉池。污泥在装运过程中注意防止泄漏，可用槽罐车运输，运至弃渣场处设立专区堆放，并采取拦挡措施。

图3 砂石料、混凝土系统冲洗废水处理工艺流程

2．4 机械维修废水处理

（1）处理规模。机械维修废水主要来源于机械修配厂和汽车保养站，两处排水性质相似，均含高浓度的石油类，浓度可达100 mg／L。上、下库区的机械修配厂和汽车保养站均紧靠在一起，折污率取90%，则上、下库机械维修废水产生量分别达22．5 m3／d、45．9 m3／d。

（2）处理目标。机械维修废水经处理后应满足《污水排放综合标准》一级排放标准中石油类小于5 mg／L。同时，考虑出水回用于道路浇洒，也应满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB T18920 －2002）中道路清扫杂用水水质控制指标中的浊度≤10NTU。

（3）处理工艺。机械维修废水选用简易调节沉淀池＋废水除油设备工艺，废水先进入调节沉淀池，沉淀固体颗粒，同时起到调节作用，调节沉淀池的清掏可在机修站、汽保站运行的间歇进行；然后进入废水除油设备，去除乳化油和悬浮颗粒，废水经除油设备处理后回用于道路浇洒；剩余污泥运往弃渣场，浮油回收。

2．5 洗车废水处理

（1）处理规模。洗车废水主要来源于停车场，各类车辆在停车场定期冲洗，洗车频率平均为2天一次。洗车废水污染物主要含泥沙和石油类。根据停车数量和冲洗水量，上、下库停车场洗车废水分别达到16．3 m3／d、43．5 m3／d。

（2）处理目标。汽车冲洗废水具有瞬时排放且排放时间不确定的特点，汽车冲洗废水经处理后应满足《污水排放综合标准》中一级标准SS≤70 mg／L，石油类≤5 mg／L。同时，考虑出水回用于汽车冲洗，也应满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB T18920－2002）中汽车冲洗用水水质控制指标浊度≤5NTU。

（3）处理方案及工艺。由于洗车废水含油量较低，参照同类工程，选用标准隔油沉淀池，后接砂滤沟和清水池，废水经处理后循环回用于汽车冲洗。废水在标准隔油沉淀池中的停留时间为10 min。按车辆每2～3天冲洗一次，4 h内全部车辆冲洗完成，设计冲洗时间为10 min／辆·次。

2．6 隧洞施工废水处理

（1）处理规模。隧洞施工废水主要由隧洞开挖废水和洞室渗水构成，隧洞开挖的用水主要包括机械（如手风钻等）用水、洞室开凿降尘用水和混凝土浇筑养护用水等，该部分水量比较固定，废水具有SS浓度高、水量小的特点；而洞室渗水则是水质较好的地下水，渗水量由地质条件、开挖强度决定。因此，二者混合后SS浓度有所降低，但水量增大。

该工程隧洞排列及施工顺序复杂，各隧洞出口的废水排放量可能会根据施工进程而改变。

（2）处理目标。隧洞施工废水主要污染物为SS，经处理后应满足《污水综合排放标准》中一级标准SS≤70 mg／L，回用于隧洞用水。

（3）处理工艺。根据隧洞施工废水特性，拟采用预沉＋重力过滤法进行处理。重力滤池型采用矩形，滤料可选取砂石加工厂骨料，人工定期清渣。重力滤池具有以下优点：

① 减少了一般滤池排渣管件和反冲洗设备，施工简单，造价低，没有机械养护修理的麻烦；

② 对冲击负荷适应能力较强，可适应隧洞施工废水水质变化大的特点，达到很好处理效果；

③ 滤后泥渣含水率较低，可直接外运，简化了沉渣处理流程。

针对隧洞施工废水产生量变化较大的特点，拟将重力滤池设备化，使其具有运输方便、可重复使用的特点，可节省投资。

2．7 生态流量泄放设施

为确保上、下库下游的生态流量，分别在上、下库导流洞内设置放水钢管，管径分别为194 mm、400 mm。钢管在导流洞堵头后设一个检修闸阀，在出口设一个工作闸阀。上、下库放水钢管最大控制流量为0．08 m3／s、2 m3／s，可满足下游0．048 m3／s、0．17 m3／s的生态流量要求。平时可根据天然来水情况通过闸阀开启或控制开度进行流量调节。

3 水质保护措施效果分析

3．1 水质监测结果及分析

通过对施工期污废水和地表水水质监控，可及时掌握工程建设对大济溪和溪口溪的水质影响。各类施工污废水经处理，出水水质基本可满足《污水综合排放标准》一级标准后进行回用，不排放，未对下游水质造成污染，使工程所在区域上、下游各断面水质满足地表水Ⅲ类标准。

3．1．1 污废水监控

本工程施工期间各类污废水水质监测结果见表1～3。

表1 生活污水处理站出水水质监测

表2 砂石料、混凝土系统冲洗废水出水水质监测

表3 机械维修废水和洗车废水出水水质监测

根据表1～3可知，施工期上、下库生活污水，上、下库砂石料、混凝土系统冲洗废水，上、下库机械维修废水经处理后，出水水质均满足《污水综合排放标准》（GB8978－1996）一级标准，上、下库洗车废水出水中仅SS指标偶有超标，其余指标均达标。

3．1．2 地表水监控

本工程施工期间地表水水质监测结果见表4，水质变化趋势见图4。

根据表4和图1可知，工程在建设过程中各断面CODMn、总磷、总氮指标监测值变化不大，且均满足地表水Ⅲ类标准，仅SS个别断面、个别时段有所升高，但变化值也不大。

可见，工程建设对所涉水域的水质影响不大，工程所采取的水环境保护措施效果良好。

3．2 措施效果分析及建议

根据该工程所采取的水环境保护措施，对其效果进行分析，并提出相关建议，具体内容详见表5。

表4 地表水水质监测mg／L

表5 施工期水环境保护措施实施效果

4 结语及建议

综上所述，仙游抽蓄工程建设所采取的水环境保护措施切实可行，考虑较为全面，不仅考虑对各类污废水的处理回用，并结合工程设置生态流量泄放设施，还针对水电工程建设的特点，对施工开挖面源污染进行防治，有效减缓了对下游水环境的影响，保护下游水库水质。

由于工程在环保设计中未对回用水系统进行设计，可能造成污废水回用水系统的不确定性，建议今后可结合工程施工用水设施进行回用水系统设计，将环保设施纳入主体工程设计中，合理利用水资源，大大降低施工用水量，对水资源保护措施进一步明确化、合理化。同时，针对各类措施提出了进一步完善建议，有利于更好地发挥水环境保护措施的实施效果。

图4 仙游抽蓄水质变化趋势

参考文献：

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［2］ 金弈．板桥峪抽水蓄能电站的水环境保护［J］．水电站设计，2002，18（4）：37－41．

［3］ 李进．广东清远抽水蓄能电站水环境保护设计［J］．水电站设计，2011，27（2）：62－67．

［4］ 楚凯锋，傅利，王俊，陈鑫．溧阳抽水蓄能电站污废水处理设计［J］．水力发电，2013，39（3）：12－15．

作者简介：张黎庆（1969－），女，浙江杭州人，高级工程师，研究方向为水利水电环境保护。

收稿日期：2014-08-07

中图分类号：TV222，X322

文献标志码：B

文章编号：1003－9805（2016）01－0057－06