馬逸萍

(1.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司培訓(xùn)中心， 安徽 合肥 230022； 2.安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 安徽 合肥 230051)

1 光伏電站與水相關(guān)的方案設(shè)計(jì)

常規(guī)光伏電站主要構(gòu)筑物有員工生活間、辦公間、庫(kù)房、電氣控制樓、變電設(shè)備、匯流站、電纜溝、門(mén)衛(wèi)等。一般把員工生活間與辦公區(qū)合并設(shè)置為綜合樓，電氣控制樓獨(dú)立設(shè)置，變電設(shè)備室外露天設(shè)置。根據(jù)構(gòu)筑物及生產(chǎn)工藝的火災(zāi)危險(xiǎn)性分析，設(shè)置相應(yīng)的消防設(shè)施。

即使無(wú)人或少人值守，現(xiàn)場(chǎng)還是難免需要巡視、檢修或值班人員，會(huì)有生活污水的產(chǎn)生，按照環(huán)保要求，需經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后方可排放，采取相應(yīng)的生活污水處理設(shè)計(jì)方案，經(jīng)報(bào)審?fù)ㄟ^(guò)后方可開(kāi)工建設(shè)。

2 控制構(gòu)筑物規(guī)模可以不設(shè)置水消防

根據(jù)《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》的條文規(guī)定，在進(jìn)行光伏發(fā)電站的規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)同時(shí)設(shè)計(jì)消防給水系統(tǒng)[1]，消防水源應(yīng)有可靠的保證。電站內(nèi)建筑物的耐火等級(jí)不低于二級(jí)、即使生產(chǎn)工藝的火災(zāi)危險(xiǎn)性為戊類，若建筑物單棟體積超過(guò)3 000 m3，則必須設(shè)置消防給水系統(tǒng)[1,2]。

圖1某光伏電站水消防系統(tǒng)圖

光伏電站的生產(chǎn)工藝流程：太陽(yáng)光能→光伏板→直流配電柜→逆變器(升壓室)→配電設(shè)備(電控樓內(nèi))→(戶外)升壓變壓器→電網(wǎng)。光伏方陣區(qū)(自光伏板至升壓室)主要由電氣設(shè)備構(gòu)成，白天直流側(cè)始終帶電，不適合用水滅火，不宜設(shè)置消防水系統(tǒng)。電控樓內(nèi)的電氣設(shè)備主要包括配電裝置、繼電器、無(wú)功補(bǔ)償及控制臺(tái)，主要由電纜、繼電器、電容器、開(kāi)關(guān)、控制設(shè)備、顯示終端等組成?？扇嘉镏饕獮殡娎|，目前常用的開(kāi)關(guān)設(shè)備采用真空型斷路器(無(wú)油)，繼電器、電容器也是無(wú)油型，電纜在帶電時(shí)為電氣火災(zāi)，不適宜用水撲救，斷電后繼續(xù)燃燒為固體火災(zāi)，被燒蝕的電纜進(jìn)水后進(jìn)行干燥處理非常困難，基本無(wú)法重新使用，最適宜的滅火方式是采用無(wú)水型的干粉或二氧化碳撲救。光伏電站屋外主變壓器單臺(tái)容量小于125 MV·A，可不設(shè)置水消防，采用排油注氮滅火裝置更為合適。

電氣控制樓內(nèi)配電裝置室、繼電器室和逆變器室的火災(zāi)危險(xiǎn)性為戊類，電纜溝道的火災(zāi)危險(xiǎn)性為丙類，對(duì)電纜溝道采取防止火災(zāi)蔓延的措施且所占本層的建筑面積比例小于5%，電控樓的整體火災(zāi)危險(xiǎn)性仍為戊類[2]。其建筑耐火等級(jí)不低于二級(jí)，室內(nèi)裝修采用不燃材料，當(dāng)建筑物單棟體積不超過(guò)3 000 m3，根據(jù)規(guī)范規(guī)定，可以不設(shè)置消防給水系統(tǒng)。若綜合樓的單棟體積也不超過(guò)3 000 m3，建筑的耐火等級(jí)不低于二級(jí)，則光伏電站整體可以不設(shè)置水消防[1,2]。

光伏電站內(nèi)值班人員少，建筑物分散，監(jiān)控系統(tǒng)功能完備，取消水消防可以大大減少給水系統(tǒng)規(guī)模，簡(jiǎn)化消防報(bào)審手續(xù)，便于運(yùn)行維護(hù)。

3 因地制宜地選用污水處理工藝

3.1 取消設(shè)置地埋式一體化生活污水處理裝置

地埋式一體化生活污水處理裝置具有節(jié)約占地、對(duì)周邊環(huán)境影響較小等優(yōu)點(diǎn)，在各類中小型污(廢)水處理系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，其典型流程見(jiàn)圖2。

圖2 地埋式一體化生活污水處理裝置典型流程圖

但該類設(shè)備投入運(yùn)行后也存在許多問(wèn)題。為了節(jié)省占地和避免影響地面以上環(huán)境，把所有設(shè)備均放入地下，設(shè)備的防腐、維護(hù)工作量增加，過(guò)濾間存在廢氣中毒的風(fēng)險(xiǎn)。為了避免持續(xù)增加埋深，運(yùn)行過(guò)程中處理水需要多次提升，增加運(yùn)行電耗；運(yùn)行過(guò)程中過(guò)濾設(shè)施及填料發(fā)生阻塞后檢修困難；為避免堵塞可以設(shè)置化糞池，但會(huì)導(dǎo)致有機(jī)養(yǎng)分不足，出水水質(zhì)難以達(dá)標(biāo)；為了維持處理設(shè)施中生物群落的正常生長(zhǎng)和繁殖，需要不停地提供空氣和養(yǎng)分，且需保持營(yíng)養(yǎng)成分間的均衡；為維持設(shè)備內(nèi)水處理生物良好的生活環(huán)境，需要定期排泥；因地埋設(shè)施中生物種類相對(duì)單一，生物種群的培育需要有個(gè)過(guò)程，調(diào)試期及馴化期較長(zhǎng)。對(duì)于光伏電站這種性質(zhì)的用戶，日常運(yùn)行人員很少，只有建設(shè)或檢修期人員會(huì)短期增加，采用地埋式裝置對(duì)生物種群的生長(zhǎng)不利。若出水水質(zhì)不理想，后續(xù)處理將更加困難。這類裝置的正常運(yùn)行需要具備一定生物處理專業(yè)知識(shí)的人員進(jìn)行維護(hù)，而光伏電站這類運(yùn)行人員少的企業(yè)，難以找到合適的兼職人員。所以，需要尋找更適合于光伏電站這類排水性質(zhì)企業(yè)的污水處理工藝，以控制建設(shè)和運(yùn)行成本，防止建設(shè)費(fèi)用過(guò)高或建設(shè)容易、運(yùn)行難甚至不運(yùn)行等問(wèn)題的發(fā)生。

3.2 蒸發(fā)池處理工藝

對(duì)于我國(guó)北方特別是西北干旱地區(qū)，生活污水是一種難得的資源，可以用糞池儲(chǔ)存起來(lái)用來(lái)種菜、綠化等，若還有剩余經(jīng)過(guò)沉淀后采用蒸發(fā)池蒸發(fā)。某光伏電站項(xiàng)目的蒸發(fā)池布置見(jiàn)圖3。蒸發(fā)池內(nèi)必須考慮一定的調(diào)蓄容積，用來(lái)儲(chǔ)存夜晚及連續(xù)陰雨天的排水[3]。

圖3 某光伏電站蒸發(fā)池布置圖

3.3 生物塘處理工藝

根據(jù)光伏電站內(nèi)污水負(fù)荷變幅大的實(shí)際，當(dāng)氣候條件合適時(shí)采用生物塘工藝最為合適。這樣可以根據(jù)日常運(yùn)行人員數(shù)確定處理規(guī)模，生活污水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被生物鏈中的優(yōu)勢(shì)種群攝取。短期排水量減少時(shí)，可以利用生物鏈自身代謝維持種群生存；短期人員增加達(dá)到排水高峰時(shí)，生活污水中的營(yíng)養(yǎng)成分也可以作為其它高級(jí)生物的食餌，加速降解[4]。

生物塘處理工藝?yán)梦⑸锖椭参锝M成的陸地水生生態(tài)系統(tǒng)對(duì)污水進(jìn)行自然凈化，通過(guò)水-水生物系統(tǒng)(菌藻共生系統(tǒng)和水生物系統(tǒng))對(duì)污水進(jìn)行自然處理。污水進(jìn)入生物塘內(nèi)后被稀釋，在塘內(nèi)滯留的過(guò)程中，懸浮物沉淀，水中有機(jī)物通過(guò)好氧或厭氧微生物的代謝被氧化而達(dá)到穩(wěn)定的目的。好氧微生物代謝所需的溶解氧由塘表面的大氣復(fù)氧作用以及藻類的光合作用提供。污水在塘內(nèi)經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間的停留，通過(guò)水中包括水生植物在內(nèi)的多種生物的綜合作用，使有機(jī)物進(jìn)行轉(zhuǎn)換、降解和去除，實(shí)現(xiàn)污水的無(wú)害化和資源化[5]。出水水質(zhì)達(dá)到或優(yōu)于二級(jí)處理水質(zhì)。

生物塘生活污水處理工藝的生物鏈代謝主要流程如下，a、b兩種代謝類型可以并存[6]：

a)生活污水(有機(jī)物、無(wú)機(jī)物)→細(xì)菌、藻類、水生植物(眼子菜、浮萍、蓮、水蔥、蘆葦?shù)?；

b)生活污水(有機(jī)物、無(wú)機(jī)物)→細(xì)菌、藻類→浮游生物(水蚤、甲殼類后生動(dòng)物)→水生動(dòng)物(魚(yú)類)。

華東地區(qū)某光伏電站，正常運(yùn)行人員5人，生物塘有效面積為120m2，生活污水水源來(lái)自站內(nèi)化糞池的出水，布置圖見(jiàn)圖4。

兼氧池池底敷設(shè)0.5米厚黏土，再砌設(shè)0.5米厚塊石，與好氧1區(qū)之間砌設(shè)0.5米厚的一道石墻，其余池底及堤身防滲層均采用黏土，黏土的滲透系數(shù)不大于1.0×10-8m/s[7]。好氧區(qū)種植當(dāng)?shù)貎?yōu)勢(shì)的水生植物，1區(qū)可以種植蘆葦和蓮藕，2區(qū)可種植水蔥、茭草和水芹等；在站內(nèi)化糞池清空后無(wú)排水期間，抽干生物塘對(duì)兼氧池池底實(shí)施清淤。

穩(wěn)定塘處理工藝的占地面積比常規(guī)處理技術(shù)的大，但建設(shè)成本不到常規(guī)處理的三分之一、運(yùn)行費(fèi)用更低至常規(guī)的十分之一，可以降低光伏企業(yè)的運(yùn)行成本。建設(shè)材料、水處理生物物種本地化，可以實(shí)現(xiàn)整體生態(tài)運(yùn)行，污水負(fù)荷越低，出水水質(zhì)越好。

圖4 生物塘布置圖

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)論

(1)無(wú)論建設(shè)期還是運(yùn)行期，光伏電站的構(gòu)筑物及生產(chǎn)工藝的火災(zāi)危險(xiǎn)性較低；通過(guò)控制單棟構(gòu)筑物的規(guī)模，根據(jù)規(guī)范規(guī)定，可以取消水消防。

(2)根據(jù)廠址氣候條件，干旱地區(qū)的生活污水可以用于綠化和種植，多余部分可以采用蒸發(fā)池蒸發(fā)；非干旱地區(qū)利用生物塘內(nèi)水體微生物及水生物的代謝作用處理生活污水。比傳統(tǒng)一體化地埋裝置抗沖擊能力強(qiáng)、出水效果好、造價(jià)低廉。