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福建仙游抽水蓄能電站水環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)

2016-04-14 08:21:20中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司浙江杭州310014

水電站設(shè)計(jì) 2016年1期

張黎慶（中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江杭州 310014）

張黎慶
（中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江杭州 310014）

摘要：仙游抽水蓄能電站位于福建省木蘭溪源頭，擬建上、下水庫(kù)，壩址下游均為當(dāng)?shù)毓┧畮?kù)，水環(huán)境較為敏感，工程建設(shè)對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求較高。根據(jù)工程特點(diǎn)和環(huán)境狀況，施工期采取了相應(yīng)的水環(huán)境保護(hù)措施，包括面源污染控制，生活污水處理，砂石料、混凝土系統(tǒng)沖洗廢水處理，機(jī)械維修廢水、洗車(chē)廢水處理，隧洞施工廢水處理，生態(tài)流量泄放設(shè)施設(shè)置等。根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，工程所采取的環(huán)保措施是有效的。

關(guān)鍵詞：施工污染；面源污染控制；生態(tài)流量泄放設(shè)施；水質(zhì)監(jiān)控

0 前言

仙游抽水蓄能電站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)仙游抽蓄）位于福建省仙游縣西苑鄉(xiāng)境內(nèi)，利用木蘭溪源頭兩條平行支流——大濟(jì)溪和溪口溪筑壩形成上、下水庫(kù)，高差約450 m，裝機(jī)容量1 200 MW。電站任務(wù)主要為福建電網(wǎng)提供調(diào)峰填谷容量，承擔(dān)系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用和黑啟動(dòng)等任務(wù)。工程樞紐主要包括上下水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下廠(chǎng)房系統(tǒng)、地面開(kāi)關(guān)站等。

2006年1月10日，國(guó)家環(huán)保總局以環(huán)審［2006］10號(hào)文批復(fù)了《福建仙游抽水蓄能電站工程環(huán)境影響報(bào)告書(shū)》。

2009年5月1日，仙游抽蓄主體工程正式開(kāi)工建設(shè)；2012年5月8日和7月16日，上下水庫(kù)分別下閘蓄水；2013年4月4日至12月19日，1～4號(hào)機(jī)組分別投入試運(yùn)行。目前已進(jìn)入竣工驗(yàn)收階段。

1 水環(huán)境保護(hù)目標(biāo)

由于工程所涉大濟(jì)溪和溪口溪均位于木蘭溪上游源頭，擬建上、下水庫(kù)壩下3 km、4 km均有供水水庫(kù)，水環(huán)境較為敏感，因此，工程建設(shè)對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求較高，需注意污染控制。工程所在流域水環(huán)境執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838－2002）Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，施工期污廢水經(jīng)處理后采取回用措施，執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978－1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)回用水標(biāo)準(zhǔn)。

2 水環(huán)境保護(hù)措施

由于施工期土石方開(kāi)挖，暴雨情況下易產(chǎn)生水土流失，可能對(duì)下游水庫(kù)水質(zhì)造成影響，因此，在工程施工區(qū)下游設(shè)置了攔砂壩，控制上游面源污染。施工期各類(lèi)污廢水均經(jīng)處理后回用：其中生活污水經(jīng)隔油池、化糞池及生活污水成套設(shè)備處理；砂石料、混凝土系統(tǒng)沖洗廢水經(jīng)兩級(jí)沉淀處理；機(jī)械維修廢水經(jīng)沉淀隔油處理；汽車(chē)沖洗廢水經(jīng)沉淀隔油、過(guò)濾處理；隧洞施工廢水經(jīng)沉淀、過(guò)濾處理。同時(shí)，在上、下水庫(kù)壩下設(shè)置生態(tài)放水設(shè)施，分別泄放不低于0．048 m3／s、0．17 m3／s的生態(tài)流量。仙游抽蓄水環(huán)境保護(hù)設(shè)施布置情況見(jiàn)圖1。

2．1 面源污染控制

在暴雨徑流期間，河道周?chē)_(kāi)挖面和各臨時(shí)占地的匯流將攜帶大量懸浮物，對(duì)河道水質(zhì)造成較大影響。施工單位在下庫(kù)施工區(qū)下游設(shè)置了一座攔砂溢流壩（長(zhǎng)60 m、高2 m），可攔蓄洪水量約10 000 m3，壩前形成約0．76 hm2的小庫(kù)。暴雨徑流過(guò)后利用泥漿泵將庫(kù)底沉積的泥沙抽排至下庫(kù)棄渣場(chǎng)。

2．2 生活污水處理

（1）處理規(guī)模。施工區(qū)分上下庫(kù)兩個(gè)集中生活辦公區(qū)，施工高峰人數(shù)共3 000人，其中上庫(kù)800人、下庫(kù)2 200人，生活污水產(chǎn)生量分別為115．2 m3／d、316．8 m3／d。

生活污水主要來(lái)源于食堂廢水、糞便污水、洗滌污水、淋浴污水等，所含污染物主要為BOD5、CODcr、SS等。各類(lèi)污水混合后，BOD5濃度約200 mg／L，COD-cr濃度約400 mg／L。

（2）處理目標(biāo)。生活污水經(jīng)處理，出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978－1996）中一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)和《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB5084－1992）中旱作水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后，回用于生活辦公區(qū)綠化或農(nóng)田灌溉，剩余污泥干化后與生活垃圾一并處理。

圖1 水環(huán)境保護(hù)設(shè)施總平面布置

（3）處理方案及工藝。在生活區(qū)每個(gè)食堂附近設(shè)置1座隔油池，收集食堂排出的含油污水去除部分浮油。

根據(jù)施工人員宿舍樓的布置情況，設(shè)置若干座化糞池，將每幢宿舍樓的生活污水就近排入化糞池。化糞池設(shè)計(jì)為糞便污水和其它生活污水合流排入式，停留時(shí)間24 h，可做為調(diào)節(jié)池。

根據(jù)生活辦公區(qū)的布置情況，埋設(shè)生活區(qū)內(nèi)部污水管線(xiàn)，將生活污水統(tǒng)一輸送至生活污水處理站處理。每個(gè)處理站內(nèi)設(shè)1座成套生活污水處理裝置。生活污水處理系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 生活污水處理工藝流程

2．3 砂石料、混凝土系統(tǒng)沖洗廢水處理

2．3．1 處理規(guī)模

上、下庫(kù)砂石料系統(tǒng)和混凝土系統(tǒng)均布置在一起，兩系統(tǒng)沖洗廢水性質(zhì)相似，均含有高濃度的懸浮物，其中以砂石料系統(tǒng)沖洗廢水為主，混凝土系統(tǒng)沖洗廢水為間歇性排水，且水量少，因此，上、下庫(kù)混凝土系統(tǒng)沖洗廢水均分別納入砂石料系統(tǒng)沖洗廢水中統(tǒng)一處理。其中上、下庫(kù)整個(gè)系統(tǒng)高峰日用水量分別為1 650／2 360 m3，高峰時(shí)用水量為210／300 m3，折污率取90%，則上、下庫(kù)高峰日排水量為1 485／2 124 m3，高峰時(shí)排水量為189／270 m3。

根據(jù)水電站經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，砂石料沖洗廢水中懸浮物含量最高可達(dá)60 000 mg／L；混凝土系統(tǒng)沖洗廢水中懸浮物含量約10 000 mg／L，ρH值在11～12之間。

2．3．2 處理目標(biāo)

砂石料、混凝土系統(tǒng)沖洗廢水經(jīng)處理后回用于砂石料系統(tǒng)沖洗。目前，砂石料沖洗對(duì)水質(zhì)的要求尚無(wú)明確規(guī)定，由于砂石料主要用于混凝土拌和，根據(jù)混凝土拌和用水水質(zhì)要求，并結(jié)合水電工程砂石料沖洗實(shí)際用水情況，暫定處理目標(biāo)為SS≤800 mg／L。

2．3．3 處理工藝

根據(jù)砂石料、混凝土系統(tǒng)沖洗廢水的特點(diǎn)，采用預(yù)沉＋絮凝＋沉淀法，處理流程見(jiàn)圖3。廢水從篩分樓流出先經(jīng)預(yù)沉池把大部分懸浮物除去后，再進(jìn)入絮凝池、沉淀池，對(duì)混凝反應(yīng)產(chǎn)生的絮體進(jìn)行沉淀。沉淀池上清液排至清水池，供砂石料加工回用。

混凝土系統(tǒng)沖洗廢水具有水量少、瞬時(shí)排放的特點(diǎn)，因此在攪拌罐附近設(shè)簡(jiǎn)易調(diào)節(jié)池一座，其容積應(yīng)可容納攪拌罐一次沖洗的水量。簡(jiǎn)易調(diào)節(jié)池用于調(diào)節(jié)水量，并加酸調(diào)節(jié)pH值，出水接入砂石加工廢水預(yù)沉池。預(yù)沉池的泥渣可由挖掘機(jī)直接清理，裝車(chē)后運(yùn)至棄渣場(chǎng)；沉淀池的污泥經(jīng)濃縮貯泥池濃縮和污泥干化場(chǎng)干化后，裝車(chē)運(yùn)至棄渣場(chǎng)，上清液回流到預(yù)沉池。污泥在裝運(yùn)過(guò)程中注意防止泄漏，可用槽罐車(chē)運(yùn)輸，運(yùn)至棄渣場(chǎng)處設(shè)立專(zhuān)區(qū)堆放，并采取攔擋措施。

圖3 砂石料、混凝土系統(tǒng)沖洗廢水處理工藝流程

2．4 機(jī)械維修廢水處理

（1）處理規(guī)模。機(jī)械維修廢水主要來(lái)源于機(jī)械修配廠(chǎng)和汽車(chē)保養(yǎng)站，兩處排水性質(zhì)相似，均含高濃度的石油類(lèi)，濃度可達(dá)100 mg／L。上、下庫(kù)區(qū)的機(jī)械修配廠(chǎng)和汽車(chē)保養(yǎng)站均緊靠在一起，折污率取90%，則上、下庫(kù)機(jī)械維修廢水產(chǎn)生量分別達(dá)22．5 m3／d、45．9 m3／d。

（2）處理目標(biāo)。機(jī)械維修廢水經(jīng)處理后應(yīng)滿(mǎn)足《污水排放綜合標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)中石油類(lèi)小于5 mg／L。同時(shí)，考慮出水回用于道路澆灑，也應(yīng)滿(mǎn)足《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB T18920 －2002）中道路清掃雜用水水質(zhì)控制指標(biāo)中的濁度≤10NTU。

（3）處理工藝。機(jī)械維修廢水選用簡(jiǎn)易調(diào)節(jié)沉淀池＋廢水除油設(shè)備工藝，廢水先進(jìn)入調(diào)節(jié)沉淀池，沉淀固體顆粒，同時(shí)起到調(diào)節(jié)作用，調(diào)節(jié)沉淀池的清掏可在機(jī)修站、汽保站運(yùn)行的間歇進(jìn)行；然后進(jìn)入廢水除油設(shè)備，去除乳化油和懸浮顆粒，廢水經(jīng)除油設(shè)備處理后回用于道路澆灑；剩余污泥運(yùn)往棄渣場(chǎng)，浮油回收。

2．5 洗車(chē)廢水處理

（1）處理規(guī)模。洗車(chē)廢水主要來(lái)源于停車(chē)場(chǎng)，各類(lèi)車(chē)輛在停車(chē)場(chǎng)定期沖洗，洗車(chē)頻率平均為2天一次。洗車(chē)廢水污染物主要含泥沙和石油類(lèi)。根據(jù)停車(chē)數(shù)量和沖洗水量，上、下庫(kù)停車(chē)場(chǎng)洗車(chē)廢水分別達(dá)到16．3 m3／d、43．5 m3／d。

（2）處理目標(biāo)。汽車(chē)沖洗廢水具有瞬時(shí)排放且排放時(shí)間不確定的特點(diǎn)，汽車(chē)沖洗廢水經(jīng)處理后應(yīng)滿(mǎn)足《污水排放綜合標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)SS≤70 mg／L，石油類(lèi)≤5 mg／L。同時(shí)，考慮出水回用于汽車(chē)沖洗，也應(yīng)滿(mǎn)足《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB T18920－2002）中汽車(chē)沖洗用水水質(zhì)控制指標(biāo)濁度≤5NTU。

（3）處理方案及工藝。由于洗車(chē)廢水含油量較低，參照同類(lèi)工程，選用標(biāo)準(zhǔn)隔油沉淀池，后接砂濾溝和清水池，廢水經(jīng)處理后循環(huán)回用于汽車(chē)沖洗。廢水在標(biāo)準(zhǔn)隔油沉淀池中的停留時(shí)間為10 min。按車(chē)輛每2～3天沖洗一次，4 h內(nèi)全部車(chē)輛沖洗完成，設(shè)計(jì)沖洗時(shí)間為10 min／輛·次。

2．6 隧洞施工廢水處理

（1）處理規(guī)模。隧洞施工廢水主要由隧洞開(kāi)挖廢水和洞室滲水構(gòu)成，隧洞開(kāi)挖的用水主要包括機(jī)械（如手風(fēng)鉆等）用水、洞室開(kāi)鑿降塵用水和混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)用水等，該部分水量比較固定，廢水具有SS濃度高、水量小的特點(diǎn)；而洞室滲水則是水質(zhì)較好的地下水，滲水量由地質(zhì)條件、開(kāi)挖強(qiáng)度決定。因此，二者混合后SS濃度有所降低，但水量增大。

該工程隧洞排列及施工順序復(fù)雜，各隧洞出口的廢水排放量可能會(huì)根據(jù)施工進(jìn)程而改變。

（2）處理目標(biāo)。隧洞施工廢水主要污染物為SS，經(jīng)處理后應(yīng)滿(mǎn)足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)SS≤70 mg／L，回用于隧洞用水。

（3）處理工藝。根據(jù)隧洞施工廢水特性，擬采用預(yù)沉＋重力過(guò)濾法進(jìn)行處理。重力濾池型采用矩形，濾料可選取砂石加工廠(chǎng)骨料，人工定期清渣。重力濾池具有以下優(yōu)點(diǎn)：

① 減少了一般濾池排渣管件和反沖洗設(shè)備，施工簡(jiǎn)單，造價(jià)低，沒(méi)有機(jī)械養(yǎng)護(hù)修理的麻煩；

② 對(duì)沖擊負(fù)荷適應(yīng)能力較強(qiáng)，可適應(yīng)隧洞施工廢水水質(zhì)變化大的特點(diǎn)，達(dá)到很好處理效果；

③ 濾后泥渣含水率較低，可直接外運(yùn)，簡(jiǎn)化了沉渣處理流程。

針對(duì)隧洞施工廢水產(chǎn)生量變化較大的特點(diǎn)，擬將重力濾池設(shè)備化，使其具有運(yùn)輸方便、可重復(fù)使用的特點(diǎn)，可節(jié)省投資。

2．7 生態(tài)流量泄放設(shè)施

為確保上、下庫(kù)下游的生態(tài)流量，分別在上、下庫(kù)導(dǎo)流洞內(nèi)設(shè)置放水鋼管，管徑分別為194 mm、400 mm。鋼管在導(dǎo)流洞堵頭后設(shè)一個(gè)檢修閘閥，在出口設(shè)一個(gè)工作閘閥。上、下庫(kù)放水鋼管最大控制流量為0．08 m3／s、2 m3／s，可滿(mǎn)足下游0．048 m3／s、0．17 m3／s的生態(tài)流量要求。平時(shí)可根據(jù)天然來(lái)水情況通過(guò)閘閥開(kāi)啟或控制開(kāi)度進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。

3 水質(zhì)保護(hù)措施效果分析

3．1 水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

通過(guò)對(duì)施工期污廢水和地表水水質(zhì)監(jiān)控，可及時(shí)掌握工程建設(shè)對(duì)大濟(jì)溪和溪口溪的水質(zhì)影響。各類(lèi)施工污廢水經(jīng)處理，出水水質(zhì)基本可滿(mǎn)足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行回用，不排放，未對(duì)下游水質(zhì)造成污染，使工程所在區(qū)域上、下游各斷面水質(zhì)滿(mǎn)足地表水Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。

3．1．1 污廢水監(jiān)控

本工程施工期間各類(lèi)污廢水水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1～3。

表1 生活污水處理站出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)

表2 砂石料、混凝土系統(tǒng)沖洗廢水出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)

表3 機(jī)械維修廢水和洗車(chē)廢水出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)

根據(jù)表1～3可知，施工期上、下庫(kù)生活污水，上、下庫(kù)砂石料、混凝土系統(tǒng)沖洗廢水，上、下庫(kù)機(jī)械維修廢水經(jīng)處理后，出水水質(zhì)均滿(mǎn)足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978－1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，上、下庫(kù)洗車(chē)廢水出水中僅SS指標(biāo)偶有超標(biāo)，其余指標(biāo)均達(dá)標(biāo)。

3．1．2 地表水監(jiān)控

本工程施工期間地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4，水質(zhì)變化趨勢(shì)見(jiàn)圖4。

根據(jù)表4和圖1可知，工程在建設(shè)過(guò)程中各斷面CODMn、總磷、總氮指標(biāo)監(jiān)測(cè)值變化不大，且均滿(mǎn)足地表水Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，僅SS個(gè)別斷面、個(gè)別時(shí)段有所升高，但變化值也不大。

可見(jiàn)，工程建設(shè)對(duì)所涉水域的水質(zhì)影響不大，工程所采取的水環(huán)境保護(hù)措施效果良好。

3．2 措施效果分析及建議

根據(jù)該工程所采取的水環(huán)境保護(hù)措施，對(duì)其效果進(jìn)行分析，并提出相關(guān)建議，具體內(nèi)容詳見(jiàn)表5。

表4 地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)mg／L

表5 施工期水環(huán)境保護(hù)措施實(shí)施效果

4 結(jié)語(yǔ)及建議

綜上所述，仙游抽蓄工程建設(shè)所采取的水環(huán)境保護(hù)措施切實(shí)可行，考慮較為全面，不僅考慮對(duì)各類(lèi)污廢水的處理回用，并結(jié)合工程設(shè)置生態(tài)流量泄放設(shè)施，還針對(duì)水電工程建設(shè)的特點(diǎn)，對(duì)施工開(kāi)挖面源污染進(jìn)行防治，有效減緩了對(duì)下游水環(huán)境的影響，保護(hù)下游水庫(kù)水質(zhì)。

由于工程在環(huán)保設(shè)計(jì)中未對(duì)回用水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可能造成污廢水回用水系統(tǒng)的不確定性，建議今后可結(jié)合工程施工用水設(shè)施進(jìn)行回用水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將環(huán)保設(shè)施納入主體工程設(shè)計(jì)中，合理利用水資源，大大降低施工用水量，對(duì)水資源保護(hù)措施進(jìn)一步明確化、合理化。同時(shí)，針對(duì)各類(lèi)措施提出了進(jìn)一步完善建議，有利于更好地發(fā)揮水環(huán)境保護(hù)措施的實(shí)施效果。