直流工程換流站廢水零排放系統(tǒng)淺析

劉超 張偉麗

（1 中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院有限公司 北京 100120 2 中環(huán)聯(lián)新（北京）環(huán)境保護(hù)有限公司 北京 100028）

0 引言

隨著國(guó)家提出加快“新基建”建設(shè)進(jìn)度，特高壓直流輸電工程建設(shè)力度日益加大，然而工程建設(shè)造成的生態(tài)環(huán)境影響不容忽視。換流站作為直流輸電工程中的點(diǎn)式工程，其廢水處理及排放環(huán)節(jié)具有其他污染行業(yè)的普遍性和特殊性。

換流站廢水主要包括生產(chǎn)廢水和生活污水，其中生產(chǎn)廢水包含換流閥水冷系統(tǒng)循環(huán)冷卻水、事故油池油污水及設(shè)備檢修沖洗水等。與變電站廢水相似，換流站同樣存在日常站內(nèi)工作人員產(chǎn)生的生活污水及事故或檢修狀態(tài)下的油污水，且排水量不大［1］。換流閥水冷系統(tǒng)作為電網(wǎng)項(xiàng)目換流站工程的特定系統(tǒng)，主要用于換流閥散熱，運(yùn)行時(shí)需要消耗大量的工業(yè)用水，同時(shí)產(chǎn)生的循環(huán)冷卻水排水量較大［2］。

近年來(lái)，廢水零排放系統(tǒng)在各行業(yè)領(lǐng)域逐漸施行，通過(guò)全面水務(wù)管理和平衡，實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水、一水多用、綜合利用，并通過(guò)各種零排放處理工藝，最終實(shí)現(xiàn)廢水零排放。針對(duì)換流站廢水特點(diǎn)，結(jié)合目前廢水處理現(xiàn)狀，探討分析換流站廢水零排放系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)途徑，為提高換流站環(huán)境管理質(zhì)量，建設(shè)新型綠色環(huán)保換流站工程具有重大意義。

1 廢水處理及零排放分析

1.1 生活污水

與變電站工程一樣，換流站生活污水來(lái)源主要是運(yùn)行檢修工作人員日常產(chǎn)生的生活污水，正常情況下?lián)Q流站工作人員數(shù)量一般20 人～50 人，生活污水產(chǎn)生量不超過(guò)10 m3/d。變電站生活污水處理及排放主要有：①生活污水→化糞池→市政污水管網(wǎng)系統(tǒng)或外排水體；②生活污水→調(diào)節(jié)池→地埋式污水處理系統(tǒng)→站區(qū)排水系統(tǒng)或集水池［3］。

換流站與位于城區(qū)變電站的選址不同，一般無(wú)發(fā)達(dá)的市政污水管網(wǎng)，通過(guò)化糞池處理的生活污水若不達(dá)標(biāo)無(wú)法外排，因此絕大多數(shù)換流站采用地埋式生活污水處理裝置。地埋式污水處理裝置一般采用生物接觸氧化技術(shù)處理?yè)Q流站生活污水，運(yùn)行穩(wěn)定可靠且費(fèi)用低，采用微機(jī)自動(dòng)控制，管理要求低，工藝耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，污泥產(chǎn)量少，并且整個(gè)系統(tǒng)埋于地下，不占用額外用地，無(wú)臭味及噪聲，不產(chǎn)生二次污染，與站周?chē)h(huán)境相協(xié)調(diào)，對(duì)周?chē)h(huán)境影響小［4］。

生活污水由廠區(qū)污水管網(wǎng)匯集至污水調(diào)節(jié)池，經(jīng)污水升壓泵流入地埋式污水處理裝置生化處理。為達(dá)到生活污水零排放且滿(mǎn)足換流站回用要求，可進(jìn)一步采用過(guò)濾、消毒或膜處理等深度處理方法，達(dá)到 《城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 18920—2002）要求，利用回用水池收集后用于站區(qū)綠化、噴灑或清洗。圖1 為某換流站地埋式污水處理流程示意圖，處理能力為1 m3/h。

對(duì)于南方地區(qū)換流站，因其自然條件優(yōu)勢(shì)，可選用“生物+生態(tài)”的組合技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)生活污水零排放，厭氧池與人工濕地結(jié)合具有處理效果穩(wěn)定、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便、低造價(jià)、低能耗、生態(tài)化等特點(diǎn)［5］。另外與一般深度處理方法不同，人工濕地內(nèi)種植本地植物具有一定的景觀價(jià)值。

1.2 換流閥水冷系統(tǒng)循環(huán)冷卻水排污水

換流站中換流閥冷卻系統(tǒng)是由2 個(gè)冷卻循環(huán)系統(tǒng)組成：①內(nèi)冷水循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)低含氧量的去離子水對(duì)閥進(jìn)行冷卻；②外冷水循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)冷卻塔對(duì)內(nèi)冷水進(jìn)行冷卻。其中北方地區(qū)換流站外冷水循環(huán)系統(tǒng)冷卻塔一般采用空冷，無(wú)循環(huán)冷卻水排放，僅在極端高溫情況下短時(shí)間開(kāi)啟水冷，產(chǎn)生少量循環(huán)冷卻水排水；南方地區(qū)換流站基本采用水冷，隨著系統(tǒng)運(yùn)行，循環(huán)冷卻水電導(dǎo)率升高，懸浮物增多，導(dǎo)致循環(huán)水無(wú)法重復(fù)使用，同時(shí)加上循環(huán)水補(bǔ)水回路反洗排水，換流閥水冷系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生大量循環(huán)冷卻水排污水，例如某換流站最大排放量可達(dá)480 m3/d。目前大部分換流站循環(huán)冷卻水排水采用蒸發(fā)池自然蒸發(fā)（排水少量時(shí)）或外排至自然水體或附近污水管網(wǎng)（排水大量時(shí)）的方式，在消耗大量工業(yè)水水源的同時(shí)，排污水排放量過(guò)多，造成水資源嚴(yán)重浪費(fèi)。

近些年關(guān)于循環(huán)冷卻水零排放系統(tǒng)研究較多，其中火力發(fā)電廠作為工業(yè)用水大戶(hù)，其循環(huán)冷卻水用水量和廢水量占據(jù)了總用水量和總廢水量的80%～90%，循環(huán)冷卻水減排回收意義重大。實(shí)現(xiàn)循環(huán)冷卻水零排放一般有2 種途徑：①優(yōu)選藥劑，大幅提高循環(huán)冷卻水濃縮倍率，最高可達(dá)10 倍～12 倍，減少排污水產(chǎn)生量；②對(duì)循環(huán)冷卻水排水進(jìn)行脫鹽處理，增大循環(huán)冷卻水回收率［6］。

與傳統(tǒng)火電廠相比，換流閥水冷系統(tǒng)循環(huán)冷卻水排水水質(zhì)較好，補(bǔ)水水質(zhì)要求更高，可在一定程度上借鑒火電廠循環(huán)冷卻水處理工藝及技術(shù)方法。采用1 套預(yù)處理+反滲透（RO）除鹽處理裝置處理循環(huán)冷卻水，達(dá)到循環(huán)冷卻水直接回用，利用率大于70%，且水質(zhì)優(yōu)于原有的循環(huán)水補(bǔ)水系統(tǒng)，出水電導(dǎo)率小于0.10 S/m，大大降低了污水排放量，僅存在一定量的預(yù)處理過(guò)濾器反洗水、反滲透裝置濃水［2］。針對(duì)反滲透濃水水質(zhì)特點(diǎn)和回用要求，進(jìn)一步選擇濃水反滲透（RO）+超頻振動(dòng)膜（DM）濃縮+機(jī)械蒸汽壓縮（MVR）蒸發(fā)結(jié)晶工藝深度處理，產(chǎn)水可繼續(xù)回用，無(wú)其他廢水排放［7］。循環(huán)冷卻水排污水處理流程見(jiàn)圖2。

南方地區(qū)換流站因其大多采用換流閥水冷系統(tǒng)，一方面可使用循環(huán)冷卻水新型高效藥劑，提高循環(huán)冷卻水濃縮倍率，減少排污水產(chǎn)生量；另一方面應(yīng)用循環(huán)冷卻水排污水脫鹽回收工藝，實(shí)現(xiàn)零排放。

1.3 事故油池油污水

換流站正常運(yùn)行中電氣設(shè)備（如換流變壓器）不會(huì)產(chǎn)生生產(chǎn)廢水。當(dāng)設(shè)備檢修或事故排油時(shí)，特別是發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)消防廢水會(huì)與事故油混合，通過(guò)油坑經(jīng)地下排油系統(tǒng)排入事故油池。事故油池內(nèi)部設(shè)有油水分離裝置，隔油處理后事故油作為危險(xiǎn)固廢由環(huán)保單位回收處理。

由于換流站事故發(fā)生概率小且設(shè)備檢修周期較長(zhǎng)，一般2年～3 年檢修1 次，油污水產(chǎn)生量及頻次不大。油污水污染因子主要是石油類(lèi)、懸浮物等，通過(guò)隔油工藝處理后，石油類(lèi)可降低到30 mg/L 以下，油污水可進(jìn)一步收集，經(jīng)加藥混凝沉淀、澄清深度處理后，滿(mǎn)足 《城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 18920—2002）要求，回用于換流站噴灑或沖洗，不外排。同時(shí)換流站在設(shè)備檢修時(shí)沖洗散熱器（如換流變壓器冷卻風(fēng)扇）、沖洗絕緣瓷瓶時(shí)產(chǎn)生的沖洗廢水，污染因子主要是懸浮物，可與經(jīng)隔油處理后的油污水一并深度處理后回用。

2 水務(wù)管理

廢水零排放處理工藝應(yīng)用主要是解決廢水外排問(wèn)題，而運(yùn)行管理才是長(zhǎng)久之計(jì)，換流站廢水零排放實(shí)踐離不開(kāi)有力的水務(wù)管理措施。依據(jù)換流站各用水系統(tǒng)的現(xiàn)狀，做好每個(gè)系統(tǒng)的用水量、排水量、水質(zhì)監(jiān)測(cè)與調(diào)控，對(duì)換流站水量平衡進(jìn)行分析，提高復(fù)用水率和廢水回收率，同時(shí)加強(qiáng)節(jié)水措施，最終達(dá)到廢水零排放的目的。

（1）目前換流站運(yùn)行人員較多，未來(lái)必將向著無(wú)人化、智能化發(fā)展，換流站日常工作人員會(huì)越來(lái)越少，甚至做到“無(wú)人值守”，生活用水及排放量減少可提高換流站節(jié)水管理水平。

（2）減少換流閥水冷系統(tǒng)循環(huán)冷卻水的總?cè)芙夤腆w和濁度，使?jié)饪s倍數(shù)增加，關(guān)鍵在于藥劑應(yīng)具有優(yōu)良除垢阻垢、緩蝕、預(yù)膜和抑制菌藻生長(zhǎng)的作用，同時(shí)通過(guò)合理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，配備合理設(shè)備后，實(shí)現(xiàn)排污水產(chǎn)生量減少，循環(huán)水質(zhì)量改善及節(jié)水目的［8］。

（3）換流站各用水系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，不宜將不同污染程度的廢水混合處理，換流閥水冷系統(tǒng)循環(huán)冷卻水排污水應(yīng)優(yōu)先考慮在本系統(tǒng)內(nèi)處理回用，符合“清污分流”原則。同時(shí)換流站廢水類(lèi)型較少，落實(shí)“雨污分流”措施更為重要，應(yīng)嚴(yán)禁廢水直接接入雨水排水管道。

3 結(jié)論與展望

換流站廢水零排放系統(tǒng)并非簡(jiǎn)單的技術(shù)應(yīng)用，而是一個(gè)需統(tǒng)籌規(guī)劃的系統(tǒng)工程。通過(guò)全面水務(wù)管理、零排放處理工藝應(yīng)用，建立完善的換流站水管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)真正意義的零排放。換流站具有用水點(diǎn)少、排放量大、回用點(diǎn)少的特點(diǎn)，廢水零排放難度較大，但實(shí)施廢水零排放系統(tǒng)不僅能提高換流站環(huán)境管理質(zhì)量，同時(shí)保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，還節(jié)約了水資源，勢(shì)必為企業(yè)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益。