變電站廢水排放分析與環保評估

陳 震，凌駕政，張群策，衛建英，王玲秋

（1.上海市電力公司電力科學研究院，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電廠，上海 200245；4.上海閘電燃氣輪機發電有限公司，上海 200438）

1 變電站的廢水分類

變電站在運行時產生的廢水，按來源分為生活污水和生產污水兩種。生活污水是指變電站工作人員在運行期間產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備對產生的生活污水進行處理，出水水質能夠達到《上海市污水綜合排放標準》DB 31／199的標準限值。生產污水是指變電站在生產過程中產生的污水，例如：工作人員在設備檢修時沖洗散熱器（包含主變冷卻風扇）、沖洗絕緣瓷瓶產生的廢水，含油設備放油時產生的少量油污水以及設備突發故障時發生的漏油，污染因子主要為油類、SS等。當油污水流入事故油坑后，用隔油設施進行油水分離，達到《上海市污水綜合排放標準》DB 31／199的標準限值后，排入雨水池中。

隨著設計水平、制造工藝以及設備運行管理水平的提高，變壓器或含油電器發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生，而且少量的油污水經過處理達標后，排放不會對周邊環境帶來影響。由于實際正常運行中，是不會產生生產污水，本文研究的重點是變電站正常運行中產生的生活污水。

按照變電站的運行要求，對新設計的220kV及以上變電站，必須設置生活污水處理裝置。《220kV變電站通用設計規范》Q／GDW 204—2008，第8.2.3條明確規定：變電站要設置地埋式生活污水處理裝置，生活污水必須經過處理后達到綜合排放標準才能排至站外。

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。這是因為在污水處理的眾多工藝中，生物接觸氧化法由于去除率高、產生污泥少、生物活性強、工程造價低、運行費用低，不需要投加營養鹽、出水水質穩定和運行管理方便等特點，得到各廢水處理單位的廣泛應用。

上海地區500kV、220kV變電站的生活污水處理，分別按1m3／h和0.5m3／h流量設計。220kV中心站由于工作人員較多，可以參照500kV變電站設計處理流量。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工藝流程

生活污水處理設施主要由格柵井、調節池、沉淀池、接觸氧化池、出水池、污泥池、雨水井和風機等設施構成。生活污水處理采用二級接觸氧化處理工藝，氧化池中設置立體組合填料，可以附著生長大量的具有活性的生物膜，生物對水中的有機物進行不斷降解，微生物則不斷地新陳代謝。池底設置優質可變孔曝氣系統，通過風機對該池進行曝氣，保證了生物膜中好氧微生物正常生長的所需氧量。隨著微生物對廢水中的有機物不斷降解，生物膜不斷變厚，由于膜的內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，如此周而復始，廢水中的有機物不斷得到降解。接觸氧化處理流程不僅能夠去除廢水中的有機污染物，而且還具有硝化和脫氮功能。

3 生活污水處理設備的運行評估

日前，分別對6個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備，進行了運行狀態的評估。

3.1 污水處理設備的運行狀況

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

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

圖2 格柵溝比對

2）調節池 如圖3（a）所示，由于格柵溝的失效，大量不該流入調節池的污物進入調節池，調節池上層聚集大量泡沫和漂浮物，嚴重影響出水水質。

如圖3（b）所示，調節池的水上層較清，未見明顯的漂浮物，液位控制器經檢驗運行良好，2臺泵運轉正常。

圖3 調節池比對

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

如圖4（b）所示，氧化池的水質較為清澈，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

5）控制柜和風機的布置方式 如圖6（a）所示，變電站生活污水處理設施，以往采用地埋式鋼板結構、在地下層設置風機，沒有顧及上海天氣潮濕、多雨的氣候因素，長時間運行后鋼板會銹蝕，一旦氧化風機等關鍵設備損壞，生活污水處理系統基本處于癱瘓。

如圖6（b）所示，電氣控制室布置在地面，控制室內安放1個電控柜和2臺風機。電控柜上設有系統工藝流程圖，可以人工修改運行參數。風機運轉環境好，電控柜與風機下面設有高低不等的基礎底座，用以防止雨水較大時水澇危及風機安全運行。

圖6 控制柜和風機布置方式比對

3.2 污水處理設備的處理效率

檢測500kV變電站生活污水污染因子的結果匯總，如表1所示。

由表1可知，6個500kV變電站的生活污水經過處理，除了1號站氨氮指標超過二級排放標準限值外，其它站出水水質指標都達到《上海市污水綜合排放標準》DB31／199的標準二級排放限值。

表1 6個500kV變電站生活污水進出口檢測結果

220kV變電站生活污水處理設施不全，如220kV中心變電站沒有設置生活污水處理系統，僅有化糞池，基本無處理能力。1、5、6號500kV變電站的生活污水經過污水處理后，如氨氮、BOD5濃度的出口水質遠高于進口，COD指標也有出口濃度高于進口現象，污水污染更嚴重。原因是生活污水處理設施中污泥沉淀池長時間沒有排污，機械格柵沒有清理和維護。進入處理系統的污水先被機械格柵污染，在氧化池進行了生化處理，由于沉淀池中污物過多，長時間運行后，沉淀池中污泥發酵、上浮，導致出水水質比進水水質更差。

新改造的變電站污水處理系統較完善，但仍有不足之處，如部分反應池的蓋板是厚重水泥板，給日常的管理和維護帶來不便。新設計污水處理系統增設了廢水貯水系統，進行廢水回用，符合國家節能減排的設計思路，回收廢水主要用于澆灌綠化，但是在設計中未設置澆灌設施，廢水回用未充分利用。

污水處理系統的處理效果，取決于接觸氧化過程是否完全徹底，即氧化風機能否正常運行。通過調研發現，凡是設計時將鼓風機置于地埋式結構中，氧化風機損壞現象十分普遍。因此，要設置必要的排水系統，加大檢查和維護力度，遇到上海多暴雨天氣，要確保氧化風機正常運行。

通過故障排除以及故障原因分析和總結，建議上海地區的氧化風機放置在地面上，設地基底座，易于日常運行維護。污水處理系統的格柵，無論是機械格柵、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，通過排摸缺陷發現，大多數污水處理設施一方面存在系統設計缺陷，另一方面是未正常開展日常維護工作。例如：對格柵的日常清理、沉淀池的排泥，都沒有按設備操作規程執行，因此污水處理效果未能達到最佳運行水平。

3.3 提高污水處理能力的建議與措施

3.3.1 竣工驗收的建議

1）生物接觸氧化法污水處理工程的竣工驗收的具體要求，應參照《城市污水處理廠工程質量驗收規范》GB 50334執行。

2）變電站的最大單臺設備油量，事故油池的尺寸（容量）、事故油進口孔底面標高、事故油池底部連通孔頂面標高以及進出口標高，是事故油池環保效能核查的主要參數，也是防止事故油污染環境的重要反事故措施，在日常必須嚴格按照技術要求核查實施項目。

3.3.2 運行控制的建議

1）在事故油池設計滿足規程要求的情況下，維持事故油池日常預充水不低于設計標高，是防止含油污水外泄的關鍵運行措施。

2）操作人員應嚴格執行變電站運行設備操作規程，定時巡視生活污水處理設備的運轉是否正常，包括溫升、響聲、振動、電壓、電流，發現問題應該盡快排除。

3）開展定期水質檢測工作，變電站排放污水要滿足《上海市污水綜合排放標準》DB 31／199的相關指標要求。

4）冬季水溫偏低時，污水處理效果較差，生物菌種容易死亡。應該采取適當延長曝氣時間、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。

3.3.3 對污泥的處置與使用

1）生活污水處理裝置產生的污泥量很小，容易被忽略。污泥的合理處置是變電站污水處理設施評價的重要內容，不能隨意丟棄污染周邊環境，可以委托市政衛生部門進行回收利用。

2）由于沒有污染的工業廢水排入，生活污水產生的污泥，其污泥的有機質含量在50%以上，富含有效的氮、磷、鉀，污泥中重金屬含量均在標準范圍之內，可以作農田基肥施用。

3.3.4 加強日常維護工作

1）不論是機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，會嚴重污染進入的污水。

2）1年內應該檢查整個污水處理的運行狀況2～3次，主要以非日常檢查內容為主。污水處理設備每年大修1次，清理沉淀池1～2次。

3）氧化風機要保證完好運行。4）落實維修資金，按要求實施設備維護和大修。5）適當配置一些容易損壞的風機皮帶、潤滑油等。

6）生活污水處理系統應配置程控系統，需設定液位運行，低液位時泵不工作，中液位時泵自動開啟1臺，高液位時泵自動開啟2臺。單泵運行8h后需自動切換另1泵運行。

4 結語

1）變電站的運行控制將向著無人、智能化發展，變電站內日常工作人員會越來越少，甚至無人值班。為了保證變電站的污水處理設備高效運行，其格柵、調節池、接觸氧化池等反應設備采取地埋式布置，而在地面上實施綠化，節約土地資源。鼓風機和電控柜設置于地面板房中，滿足日常容易維護和控制的運行要求。

2）變電站必須執行無廢水外排設計，生活污水和生產污水必須實行回收利用，實現廢水零排放，雨水單獨排放的綠色理念。

3）進一步提高變電站生活污水處理系統的處理效率，做到污水處理系統設計合理、維護資金到位、設備維護有效。