500kV變電站事故油池油水分離性能及處理研究

李 輝朱 敏劉曉華陶子夜

（1湖北安源安全環保科技有限公司 湖北武漢 430000 2武漢市環境保護科學研究院 湖北武漢 430000 3國網湖北省電力有限公司檢修分公司 湖北武漢 430000）

1 研究背景

《國家危險廢物名錄》（2016版）中明確“變壓器維護、更換和拆解過程中產生的廢變壓器油”為危險廢物，廢物類別為“HW08廢礦物油與含礦物油廢物”，廢物代碼為900-220-08，危險特性包括毒性（Toxicity,T）和易燃性（Ignitability,I）[1]。2016年 12月，最高法、最高檢發布《關于辦理環境污染刑事案件適用法律若干問題的解釋》中把“非法排放、傾倒、處置危險廢物三噸以上的”認定為“嚴重污染環境”[2]，如發生事故廢油收集、暫存及處置不當可能遭受刑事處罰；變壓器油事故風險防范已成為變電站環境管理的關鍵一環。

由于變電站事故油池多以防火規范為設計依據，其容積大多為最大單臺變壓器油量的60%[3,4]。事故油池容積不足則造成其防范強降雨天氣下泄露環境風險較弱，同時由于結構尺寸過小，影響事故狀態時的油水分離效率。

為了研究當前500kV變電站事故油池的環境風險應急防范能力，掌握事故油池的油水分離性能，更好指導變電站事故油池設計和運維管理，對湖北省相關變電站開展了調查研究。

2 研究對象

本次研究選取湖北省潛江市500kV興隆變電站，該變電站位于潛江市總口管理區，占地面積105.2畝，于2003年11月18日動工建設，2005年1月21日正式并網運行。站內安裝500kV單相自耦無載調壓變壓器3組，總容量250萬kVA，安裝500kV高抗組，總容量90萬kF，并設置3個事故油池，其中#1組、#2組變壓器共用一個油池，#3組變壓器和高抗組分別配備1個事故油池。

在日常運轉檢修以及事故狀態下，廢變壓器油會經底部集油坑匯集，通過管道流入事故油池。下雨時，雨水也會經過底部集油坑匯集流入事故集油池。

3 事故油池油水分離性能數值模擬

為了解目前事故油池的油水分離能力，利用ANSYS軟件模擬了事故油池的油水分離情況。ANSYS軟件是美國ANSYS公司研制的大型通用有限元分析(FEA)軟件，是世界范圍內增長最快的計算機輔助工程(CAE)軟件，能與多數計算機輔助設計(CAD，computer Aided design)軟件接口，實現數據的共享和交換，是融結構、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。

本次模擬情景設置為穩態，油滴粒徑選擇50μm，流速0.1m/s。由圖1可見，目前事故油池在一定程度上實現了油水分離，但是尾水中存在油粒。

圖1 ANSYS模擬的事故油池油水分離示意圖

4 事故油池含油廢水排放現狀調查

4.1 水樣監測

為獲取水質數據，于2017年8月對潛江市興隆500kV變電站事故油池下層水體水質進行采樣檢測。

經檢測分析，各采樣點水質數據如下表：

表1 水樣監測數據一覽表

4.2 結果分析

從水質監測數據和《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準、《農田灌溉水質標準》（GB5084-2005）的對比可以發現，#1組、#2組變壓器共用油池、#3組變壓器油池和高抗組油池尾水都存在不同程度的超標，其中，#1組、#2組變壓器共用油池超標情況最為嚴重，經咨詢了解到#1組變壓器在2017年初發生過檢修。監測數據證實目前事故油池的重力隔油法只能初步實現浮油與水的分離，水中仍含有可溶油，可溶油也會隨水外排。

5 事故油池含油廢水處理方案研究

目前常用的油水分離法主要有三種：氣浮法、過濾法、重力式油水分離法。氣浮池表面負荷高，水力停留時間短，池深淺，體積小，去油效率高，但起泡浮耗能大，運營費用偏高，且需投藥，日常管理要求高；過濾法采用石棉纖維等過濾介質將油攔截，從而實現油水分離。其優點是過濾效果好，出水含油量極少，缺點是需要定期更換過濾介質。重力式油水分離法利用油不溶于水、油比水輕、易浮于水表面的特性，將油水分離，該方法操作簡單、造價經濟、運行費用低、維護簡單。

變電站事故油池含油廢水是雨水進入事故集油池，導致油污進入管網形成的含油廢水，其特點是時效短、速度快、污染大，特別在暴雨情況下，油污大量進入管網，污染更嚴重。另外由于水中存在可溶油會造成COD超標。

根據該污水產生的特點，從節約投資成本、運行費用出發，對該站含油廢水處理采用物理除油。首先采用湖北安源安全環保科技有限公司自主研發的FS-50油水分離器分離。其主要工藝原理如下：

含油污水進入隔油池時，通過斜板延長停留時間，然后通過擋板，把油隔離于油水分離器的前段，然后通過中部集油槽收集，再通過排油管排入集油桶得以去除；而底部的不含油（或含有微量油）的污水則自流流入后段的水池，再通過管道自流流入吸附過濾器進行過濾吸附處理。在吸附過濾器中，污水經過布置于過濾器內部的細密過濾棉吸附，初步去除污水中剩余的少量油；再經過二級布置的活性炭深度吸附，從而深度去除水中COD等有機化合物，從而使污水達標排放。

該油水分離器含有結構簡單，操作方便，處理效果高效等優點，用以快速去除表面大部分浮油；然后再通過吸附過濾器二級吸附過濾，用以去除剩余的少量油；此工藝能使興隆500kV變電站達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準。

結語

（一）結論

（1）數值模擬表明，事故油池在一定程度上實現了油水分離，但是尾水中存在油粒；與現場調研的事故油池下游管道存在浮油現象吻合，現有事故油池確難以實現油水高效完全分離，存在風險隱患；

（2）實測結果表明雨季紊流狀態油水分離不徹底，會導致油類直接外排；事故油池簡單的重力隔油法只能初步實現浮油與水的分離，水中仍含有可溶油，可溶油也會隨水外排，造成油及COD超標排放。

（3）為了防止該類環境事故的發生，管理責任單位應對排水系統進行改造，使處理后的含油廢水完全穩定達標。

（4）基于淺池理論設計的斜板隔油沉淀處理裝置具有占地小、運維方便、運維成本低、風險防范能力強等特點，能為變電站事故油風險防范和達標排放提供保障。

（二）建議

（1）對事故油池含油廢水排放情況進行全面調查分析，特別是石油類、COD等重要指標，全面評估存在的環境隱患。

（2）研究起草變電站事故油池設計規范，完善變電站給排水設計規范，將事故油池的事故油收集儲存、油水分離、達標排放等功能要素系統研究并加以規范，防范系統性風險。

（3）對已有變電站宜盡量采用末端處理方式，解決含油廢水超標排放隱患，斜板隔油沉淀池具備的占地省、效果優等特點將有助于化解風險，保障電網綠色發展、健康運營。