变电站污水治理调查评价与研究

2022-02-23刘建国丁祥浩郭留明朱栩辉马智明

电力科技与环保 2022年1期

关键词：化粪池氨氮污水处理

刘建国，武晟，丁祥浩，郭留明，朱栩辉，马智明

(1.中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，陕西西安 710075；2.国网青海省电力公司检修公司，青海西宁 810021)

1 引言

我国变电站大多建设在市政不发达地区[1]，基础设施可依托性较差，而随着国家电网有限公司“两型一化”的普及，变电站及附属设施建设越来越多采用通用设计[2]，变电站污水处理不规范或效果不理想将会对周围的环境产生一定的影响。

我国西北地区气候干旱、蒸发量大、水资源匮乏[3]，变电站内污水排放量本身较少，同时随着变电站智能化水平的提升，站内工作人员逐渐减少，甚至无人值守[4-5]，通用的污水处理工艺是否能达到预期的治理效果需要进一步研究和探讨。

选取青海省境内不同地区不同电压等级的16个变电站为研究对象，对其污水治理设施的建设、运行和管理状况进行了调查研究，并对站内污水进行检测分析，在此基础上对变电站污水治理现状、实际运行效果等进行综合分析和评价，提出对策及建议。以期为我国输变电工程环保工作的不断完善提供基础性的事实依据。

2 研究方法

2.1 研究区概况

本次调查研究的16个变电站全部位于青海省境内。青海省深居中国西北内陆，属于高原大陆性气候区，年降水量总的分布趋势是由东南向西北逐渐减少，境内绝大部分地区年降水量在400mm以下，年平均温度在-5.1～9.0℃之间。境内高原、盆地、平原等地貌变化多样，总体呈西高东低、南北高中部低的态势，全省平均海拔在3000m以上[6]。青海省植被类型以高寒草原和高寒荒漠为主，境内水资源总量丰富，是长江、黄河、澜沧江的发源地，有“中华水塔”之称，是全国重要的水源涵养生态功能区[7]。青海因地处青藏高原腹地，生态环境敏感、脆弱，是我国生态治理重点地区之一，近年来已采取多途径、多渠道方式进行了生态环境保护。

2.2 采样和分析

2.2.1 数据及来源

变电站污水取样及检测工作委托西安瑞谱检测技术有限公司进行，研究区内不同地区选取16个不同电压等级变电站，在每个变电站污水处理设施末端各取样检测1次，共选取水样检测点16个，检测点位置分布如图1所示。

图1 研究区位置及取样点分布图

取样及检测时间为2018年11月，根据《国家电网公司关于印发(国家电网公司科技工作管理办法)等7项通用制度的通知》(国家电网企管[2014]1465号文)[8]，分析指标包括pH值、排水量、COD、BOD5、SS、石油类、氨氮、总磷共八项。现场调查变电站定员、污水处理方式、污水排放量、排放去向、环保设施设备运行及日常管理记录、变电站例行监测数据和台账信息等，由有经验的专业人员进行调查，并进行统一质控和整理分析，得出调查结论。调查及检测结果如表1、表2所示。表1中排水方式共3种：①为通过化粪池沉淀后定期清排，②为通过化粪池沉淀后排入市政(园区)管网，③为通过化粪池沉淀后排入地埋式污水处理设施后处理。表2中为便于统计分析，标准值统一采用《污水综合排放标准》(GB8978-1996)第二时段一级标准[9]。

表1 变电站调查结果统计Tab.1 Statistic results of substation survey results

表2 水质检测结果统计Tab.2 Statistic results of water quality monitoring

2.2.2 样品分析

样品的采集、保存、处理、分析严格按照《水与废水监测分析方法(第四版)》[10]进行。pH采用酸度计测定；悬浮物采用重量法测定；COD采用重铬酸盐滴定法测定；BOD5采用稀释与接种法测定；氨氮和总磷采用紫外可见分光光度计测定；石油类采用红外分光光度法测定；排水量较小无法量测，通过定员与定额[11]进行计算。不同项目采取不同的检测方法，具体如表3所示。

表3 检测项目水质指标及其检测方法Tab.3 Water quality monitoring indexes and monitoring methods

2.2.3 评价方法及标准

根据检测结果，采用单因子标准指数法[19]进行评价。该方法简单明了，可直接了解水质状况与评价标准之间的关系，并且给出了各评价因子的达标率、超标率以及超标倍数等特征值[20-24]。

对于评价标准为定值的水质因子，其标准指数(Pi)计算公式为：

(1)

式中：Pi为第i个水质因子标准指数，无量纲；Ci为第i个水质因子监测浓度值，mg/L；Csi为第i个水质因子标准浓度值，mg/L。

对于评价标准为区间值的水质因子pH值，其标准指数PpH计算公式为：

式中：PpH为pH的标准指数，无量纲；pH为取样点pH检测值；pHsu为标准中pH的上限值；pHsd为标准中pH的下限值。

采用《污水综合排放标准》(GB8978-1996)第二时段一级标准为基准，若某水质评价参数的标准指数P>1，表明该水质参数超过了规定的水质标准限制[25]，已经不能满足水质功能要求。水质参数的标准指数越大，说明该水质参数超标越严重。

3 结果与讨论

3.1 调查结果及分析

变电站内不同污水处理方式如图2所示。

图2 变电站内不同污水处理方式

调查结果显示：

(1)变电站污水产生量有限，污水来源主要为站内工作人员洗涤、冲厕、淋浴等生活污水，主要污染因子为COD、氨氮、BOD，污水中基本无生产设施经常性排水(如事故含油废水、设备冲洗废水)，污水产生量与工作人员数量及变电站规模成正相关。

(2)变电站均采用化粪池装置对污水进行预处理，池内沉渣均采取定期清掏，其上清液处理方式不一，其中6.3%的上清液与化粪池沉渣一起由吸粪车定期清排(图2a)；12.5%的上清液排入市政(园区)管网(图2b)进行统一处理(位于管网发达区)；81.2%的上清液采用地埋式污水处理设施进行进一步处理(图2c)，处理达标后排入站区排水系统或通过排水沟(管)外排(图2d)。

(3)变电站均未建立完整有效的管理台账信息，污水处理设施在日常运转过程中普遍缺乏有效的管理及质量管控；变电站档案资料完整，但仅有750kV高电压等级变电站保存有例行监测数据。

(4)调查过程中有31.3%(5座)变电站的污水处理设施未正常运转，其中3*、4*变电站污水产生量过少且不稳定，不满足污水处理设施处理要求；8*、11*变电站污水处理设施未定期维护导致闲置和损坏，无法正常运转；15*变电站位于高寒高海拔地区，排水管内污水常年被冻结导致无法正常运转。

(5)变电站有关的环境影响评价文件中均对其废水提出有明确的处理处置方法，其环评审批批复文件或者竣工环境保护验收意见亦有明确的管理要求，75.0%的变电站考虑站内电气设备的运行安全，站内未设绿化措施，站内处理后污水难以达到环评或验收文件中用于站内绿化、洒水抑尘等管理要求。

3.2 检测评价结果

变电站污水采用单因子标准指数法评价结果见表4，各检测点的超标检测指标统计如图3所示。

图3 各检测点的超标检测指标统计

表4 水质检测标准指数计算结果Tab.4 Calculation results of standard indexes of water quality monitoring

研究区检测点水样pH值范围为7.48～8.53，均值为7.98，整体上呈弱碱性。以《污水综合排放限值》(GB3838-2002)中第二时段一级标准为基准，采用单因子标准指数法对其进行达标评价，结果表明：经地埋式污水处理设施处理后，61.5%的变电站污水水质检测指标出现不同程度超标，超标因子主要为氨氮、总磷和生化需氧量，超标倍数分别为0.27～10.33、0.86～10.20、0.62～6.65，超标率均为38.5%；其次为化学需氧量，超标倍数为1.47～2.04，超标率为23.1%；最后为悬浮物，超标倍数为0.83，超标率为7.7%；除此外石油类也有不同程度超标。

结合调查研究结果，污水处理设施未正常有效运转是所有污染物超标的根本原因。依据变电站的现状情况，分析不同污染物超标原因为：①氨氮超标原因为变电站冲厕、淋浴等生活污水未能有效处理；②总磷氨氮超标原因为站内工作人员洗涤污水未能有效处理；③生化需氧量及化学需氧量超标原因主要是环境条件、处理设施损坏等导致污水未能有效处理，其次环保设施管理不规范，变电站设备清洗水等外部污染物与处理废水混合导致污染；④石油类超标原因为污水处理设施故障维修时施工废水未能及时清理导致混合污染。