巴基斯坦海邊電廠港區(qū)含油海水取水設(shè)計

(中國電建集團(tuán)河北省電力勘測設(shè)計研究院有限公司，河北 石家莊 050031)

1 概述

隨著“一帶一路”市場的開拓，電力勘測設(shè)計進(jìn)入了印尼、印度、孟加拉、巴基斯坦、摩洛哥、厄立特里亞、波黑等發(fā)展中國家?？紤]建廠條件，目前建設(shè)的海外電廠多數(shù)位于海邊港區(qū)，因此海水的取水及預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計研究是保證電廠安全穩(wěn)定運行的一個重要課題。

“一帶一路”建設(shè)參與國有的處于發(fā)展中階段，其國內(nèi)環(huán)境立法及監(jiān)督體系還處于探索階段，環(huán)境監(jiān)督體系有待健全，在工業(yè)園區(qū)及港區(qū)附近海域存在企業(yè)排放污染物的風(fēng)險，且隨著當(dāng)?shù)毓I(yè)企業(yè)的發(fā)展，在一定時期內(nèi)污染物不達(dá)標(biāo)排放的風(fēng)險也逐漸上升。巴基斯坦卡西姆港2×660 MW燃煤電站于2014年開展前期工作，并連續(xù)監(jiān)測了半年的水質(zhì)，雖然在前期資料收集階段海水水質(zhì)全分析沒有發(fā)現(xiàn)油類成分，但是考慮取水區(qū)域位于巴基斯坦最大的港務(wù)區(qū)以及取水口和輸煤碼頭同區(qū)域布置，存在碼頭船舶燃油泄漏的風(fēng)險，工程設(shè)計中采取了明渠引水、水下布置進(jìn)水窗口取水和網(wǎng)格絮凝池+斜板沉淀的海水預(yù)處理方案，取水方案和預(yù)處理方案均能通過水的上下層流動來截流部分漂浮物質(zhì)。

卡西姆項目取水和預(yù)處理系統(tǒng)于2017年4月通水調(diào)試，在調(diào)試期間監(jiān)測到海水中含有0～12 mg/L的微量浮油，經(jīng)過調(diào)試后，水系統(tǒng)于2017年4月26號出合格水，海水預(yù)處理系統(tǒng)出水濁度控制在2NTU以內(nèi)，出水含油量為零，實際運行結(jié)果證明取水及預(yù)處理方案有效地攔截了海面微量的浮油。

2 卡西姆電廠取水口周邊環(huán)境

卡西姆港燃煤電站位于巴基斯坦卡西姆工業(yè)園區(qū)，西側(cè)緊鄰KE燃油電廠，南側(cè)為紅樹林保護(hù)區(qū)，電廠距離卡西姆碼頭3.5 km，見圖1。取水海域水流為典型的退漲潮驅(qū)動往復(fù)流，在漲潮期間海水主要從碼頭區(qū)域往電廠方向流動。

圖1 電廠位置圖

2015年4月水系統(tǒng)通水后發(fā)現(xiàn)取水明渠入口監(jiān)測含有微量油，見圖2。不同時間濃度范圍為0～12 mg/L。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，巴基斯坦的工業(yè)今年來有較大發(fā)展，港區(qū)一方面?？康拇按罅吭黾?，燃油泄漏偶有發(fā)生；另一方面工業(yè)園區(qū)發(fā)展較快，部分工廠存在廢水不達(dá)標(biāo)排放的問題，企業(yè)排放含油廢水問題比較嚴(yán)重。

圖2 取水明渠油污

3 取水系統(tǒng)及預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計

卡西姆工程設(shè)置一條取水明渠，將海水引至位于廠區(qū)南側(cè)的海水取水泵房前池。海水通過取水泵升壓后，經(jīng)過2根DN1200玻璃鋼管送至海水預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，海水通過絮凝澄清預(yù)處理后作為海水淡化及循環(huán)水的補(bǔ)水。

3.1 取水口設(shè)計

卡西姆工程設(shè)置一條取水明渠，取水明渠位于煤碼頭的西側(cè)，將海水引至位于廠區(qū)南側(cè)的海水取水泵房前池。在取水泵站，設(shè)置3×50%立式斜流泵，2運1備，配置2臺變頻器，露天安裝。每臺水泵設(shè)置獨立的進(jìn)水流道，在進(jìn)水流道上分別設(shè)置檢修鋼閘門、攔污柵和旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)，見圖3。

圖3 取水泵房平剖面圖

取水明渠入口處設(shè)圍油欄，可攔截、圍控、導(dǎo)流水面油污，減少水面浮油進(jìn)入取水泵房，降低取水系統(tǒng)海水中油的含量。取水泵房沉砂池入口和泵房流道入口均采用了下進(jìn)水窗口設(shè)計，既能阻擋漂浮物又起到攔截少量漂浮油污的作用。

海水在作為冷卻水之前，需要過濾掉海水中的水生生物和雜物，防止設(shè)備堵塞，所以海水過濾系統(tǒng)是電廠可靠運行的重要安全屏障，考慮到海水中漂浮物種類繁多、大小形狀不均的特點，卡西姆工程利用格柵攔截海域內(nèi)大塊的樹木、雜草和漂浮物，利用濾網(wǎng)攔截細(xì)小的懸浮物、水草、海生物等雜物。從設(shè)備選型及運行維修便利考慮，板框式旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)具有占地面積小，土建費用低，設(shè)備加工制作相對簡單的優(yōu)勢，本工程選用帶移動清污機(jī)的攔污柵+板框旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的清污方式。

3.2 預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計

原水經(jīng)混合器進(jìn)入絮凝沉淀池，在混合器處投加混凝劑，在絮凝池第一格內(nèi)投加助凝劑，原水經(jīng)絮凝沉淀處理后，去除大部分懸浮物。沉淀池出水一部分進(jìn)入循環(huán)水預(yù)處理清水池，一部分進(jìn)入海水淡化預(yù)處理清水池。絮凝池、沉淀池的排泥水先進(jìn)入污泥調(diào)節(jié)池儲存，再提升至污泥濃縮池濃縮處理，濃縮后的污泥進(jìn)入離心脫水機(jī)進(jìn)一步濃縮脫水，泥餅儲存在電動泥斗內(nèi)，由污泥車外運；濃縮池上清液及離心脫水機(jī)脫水儲存至排水池，并回流至總進(jìn)水管重新利用。

絮凝采用星形冀片絮凝設(shè)備，設(shè)計絮凝時間為19 min，水力分級為3 級。一級流速為0.14 m/s，二級流速為0.12 m/s，三級流速為0.10 m/s。絮凝池尺寸為10.45 m×12.00 m×7.65 m，見圖4。

圖4 網(wǎng)格絮凝池平剖面圖

4 調(diào)試效果

經(jīng)過半個月的調(diào)試后根據(jù)實際監(jiān)測數(shù)據(jù)證實，在前期調(diào)試階段海面聚集了比較高濃度的油污，且前期施工過程中沒有注意防護(hù)，取水泵房進(jìn)入了部分浮油，造成調(diào)試初期預(yù)處理出水含有最高約0.6 mg/L的含油量，見表1。隨著調(diào)試時間的延長，清水池含油量降低到了0.1 mg/L，到調(diào)試中期監(jiān)測到絮凝池入口含油量降低到0.2 mg/L，清水出口含油量為0 mg/L，見表2。

表1 調(diào)試初期含油量監(jiān)測(2018年4月19日)

表2 調(diào)試中期含油量監(jiān)測(2018年4月21日)

通過實際的調(diào)試結(jié)果可以看出網(wǎng)格式絮凝沉淀池能有效去除微量的浮油，水流通過在網(wǎng)格內(nèi)上下往復(fù)流把部分油污隔離在絮凝池內(nèi)，池中加絮凝劑形成的絮體吸附、網(wǎng)捕卷掃微量油后取到了一定的去除作用，實際進(jìn)水水質(zhì)分析證明下進(jìn)水方式對于海水中的漂浮油質(zhì)具有良好的隔離攔截作用。對調(diào)試的結(jié)果進(jìn)行分析得出海水中油污以浮油為主，為了增強(qiáng)系統(tǒng)對波浪的適應(yīng)能力，在調(diào)試后期增加設(shè)置了圍油欄來增強(qiáng)取水系統(tǒng)攔截浮油的能力，見圖5。

圖5 圍油欄

巴基斯坦卡西姆港2×660 MW燃煤電站1號機(jī)組于2017年11月22日順利通過168小時試運行，2號機(jī)組于2018年1月24日順利通過168小時試運行，經(jīng)過幾個月的滿負(fù)荷運行證明在增加設(shè)置了圍油欄后系統(tǒng)的運行更加平穩(wěn)，絮凝池入口含油量明顯下降，多數(shù)時間段在預(yù)處理入口處監(jiān)測不到浮油，預(yù)處理出口處一直未檢測到油類物質(zhì)，運行結(jié)果表明在調(diào)試后期增設(shè)的圍油欄也起到了很好的增強(qiáng)攔截浮油作用，效果明顯。

5 結(jié)語

本工程所處海域在2014年項目前期未發(fā)現(xiàn)浮油，2017年調(diào)試時監(jiān)測到了微量的浮油，說明海水污染物發(fā)生變化，驗證了發(fā)展中國家在工業(yè)發(fā)展的初期污染物排放量增加的一般邏輯，因此在一帶一路國家港區(qū)或工業(yè)區(qū)近海的取水工程設(shè)計時需要考慮船舶燃油泄漏及工業(yè)企業(yè)排放廢水污染的潛在風(fēng)險。

下進(jìn)水取水口可以很好的物理隔離取水明渠海水中的浮油和大部分漂浮物；圍油欄對波浪具有良好的適應(yīng)性能，降低取水明渠入口的含油量；而網(wǎng)格上下往復(fù)式絮凝池實際上是絮體上下往復(fù)的在絮凝池內(nèi)緩慢流動，一方面隔離截流了部分浮油取到了一定隔油作用，另一方面網(wǎng)格內(nèi)形成的大絮體也吸附、網(wǎng)捕、卷掃了微量的油污取到了一定的去除作用，卡西姆項目的實際工程經(jīng)驗表明在水體含油量在0～12 mg/L范圍時只采取針對性的下進(jìn)水、絮凝處理措施后也能達(dá)到去除微量油污的顯著效果。