季 宏， 楊 芳 ，張忠興，李錄新

(1.中國電力工程顧問集團(tuán)東北電力設(shè)計(jì)院有限公司，長春 130021；2.大唐東營發(fā)電有限公司，山東 東營 257000)

海綿城市是指通過加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理，優(yōu)先利用自然排水系統(tǒng)，創(chuàng)建生態(tài)排水設(shè)施，充分發(fā)揮城市綠地、道路、水系等生態(tài)系統(tǒng)對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，從而有效控制雨水徑流，實(shí)現(xiàn)自然積存、自然滲透、自然凈化的城市發(fā)展方式。本文根據(jù)大唐東營發(fā)電廠2×1 000 MW超超臨界機(jī)組新建工程實(shí)際情況合理應(yīng)用海綿城市理念，對電廠雨水排水系統(tǒng)運(yùn)行方式進(jìn)行分析和探討，實(shí)現(xiàn)節(jié)約淡水水源供水量，減少初期雨水污染物排放。

1 “海綿城市”建設(shè)目標(biāo)

大唐東營2×1 000 MW新建工程廠址位于山東省東營市北約110 km的東營港經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。該區(qū)域?qū)倥瘻貛Ъ撅L(fēng)型大陸性氣候，主要雨季集中在夏季。電廠水源：供水系統(tǒng)采用以直流冷卻單元制供水系統(tǒng)，供水水源為海水；工業(yè)水來自海水淡化；生活和消防用水為城市自來水。電廠屬于淡水缺乏地區(qū)，且海水淡化成本要高于城市自來水，故雨水的回收利用具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)住房城鄉(xiāng)建設(shè)部2014年頒發(fā)的《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南—低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)》，構(gòu)建低影響開發(fā)雨水系統(tǒng),規(guī)劃控制目標(biāo)一般包括徑流總量控制、徑流峰值控制、徑流污染控制、雨水資源化利用等。鑒于徑流污染控制目標(biāo)、雨水資源化利用目標(biāo)可通過徑流總量控制實(shí)現(xiàn)，各地低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建可選擇徑流總量控制作為首要的規(guī)劃控制目標(biāo)。低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)徑流總量控制一般采用年徑流總量控制。根據(jù)我國大陸地區(qū)年徑流總量控制率分區(qū)圖，東營年徑流總量控制率α為70%≤α≤85%。根據(jù)東營城市總體規(guī)劃：年徑流量總量控制率不低于75%，對應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量D不小于23.1 mm，即各項(xiàng)設(shè)施可容納單位面積用地不低于23.1 mm/d的降雨量。

2 防止水體污染措施

東營電廠廠區(qū)的工藝布置特點(diǎn)與城市傳統(tǒng)建筑小區(qū)相比綠化率低、海綿設(shè)施布置難度大，需因地制宜以最小成本達(dá)到雨水年徑流控制率和徑流污染控制率指標(biāo)，因此本電廠利用傳統(tǒng)雨水排水系統(tǒng)(由雨水口、收集管、溝和雨水泵房組成)與酸洗廢水儲存池相結(jié)合，通過電動(dòng)切換閥門實(shí)現(xiàn)初期雨水收集利用和防止雨水徑流污染的目的。

東營電廠雨水最終排放至附近景觀水系，環(huán)保要求較高，排放水體需潔凈無污染。燃煤電廠需汽車和鐵路兩種方式運(yùn)煤，汽車運(yùn)煤方式勢必帶來路面粉塵，另外其他運(yùn)輸車輛也可能帶來路面粉塵，故必須采取相應(yīng)措施防止污染，具體措施：運(yùn)煤區(qū)域道路兩側(cè)設(shè)置排水溝，人工定期沖洗清掃路面，沖洗污水通過排水溝收集至集水坑，最終由集水坑排水泵升壓進(jìn)入輸煤廢水處理站回收利用；雨季時(shí)通過排水溝收集多余的雨水采用上部溢流方式進(jìn)入雨水排水系統(tǒng)。另外，在運(yùn)煤道路設(shè)置汽車自動(dòng)沖洗裝置，防止煤車粉塵帶出電廠，雨季時(shí)，全廠初期雨水通過排水泵升壓進(jìn)入酸洗廢水儲存池。

3 雨水量計(jì)算及年可利用雨水量估算

東營電廠廠區(qū)地勢比較平坦，電廠廠區(qū)除鐵路占地部分雨水不易收集外，其他部分雨水均能通過廠區(qū)雨水排水系統(tǒng)收集。廠區(qū)占地面積A約為24.5×104m2(不包括廠內(nèi)鐵路用地)，其中：綠化系數(shù)15%(雨量徑流系數(shù)取0.15)，道路廣場系數(shù)21.2%(雨量徑流系數(shù)取0.9)，建筑系數(shù)45.4%(雨量徑流系數(shù)取0.9)，其他占地系數(shù)約18.4%(雨量徑流系數(shù)取0.4)，綜合雨量徑流系數(shù)B約為0.7。按照對應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量D=23.1 mm，年徑流總控制率不低于75%需要調(diào)蓄的雨水容積計(jì)算如下：A×B×D/1 000=3 962 m3。

根據(jù)廠址氣象條件，年平均降雨深度556 mm，結(jié)合廠區(qū)面積24.5×104m2(不包括鐵路占地)與綜合徑流系數(shù)0.7，計(jì)算得年地面雨水徑流量95 354 m3。

東營地區(qū)年降雨多集中在夏季，約占全年降水量的65%，其他季節(jié)雨量偏小，本工程夏季雨水量作為電廠主要可收集利用雨水量?？紤]到蒸發(fā)、下滲、地面徑流形成的不均性以及雨水調(diào)蓄池可利用容積等因素，折減系數(shù)取0.8，電廠年可利用雨水量為年地面雨水徑流量的52%，即95 354 m3的52%為49 584 m3。

4 雨水儲存、處理和利用

酸洗廢水儲存池有效容積為10 000 m3，分成3格。正常運(yùn)行過程中電廠酸洗水池使用概率比較小：鍋爐酸洗廢水排水0～6 000 m3/次，4～6年1次；鍋爐啟動(dòng)排水0～1 400 m3/次，每臺機(jī)每年1次；空氣預(yù)熱器水沖洗排水0～2 400 m3/次，每臺機(jī)每年2次。降雨期間利用該水池作為雨水儲存調(diào)節(jié)水池，一方面降低了酸洗水池的閑置率，另一方面又解決了降雨的收集儲存難題。通過排放表可知儲存池冗余量，調(diào)蓄雨水容積可按4 000 m3考慮，滿足設(shè)計(jì)調(diào)蓄容量要求。

降雨時(shí)，廠區(qū)雨水匯流至雨水泵站，經(jīng)升壓送至鍋爐酸洗廢水儲存池。正常情況下降雨時(shí)(鍋爐酸洗廢水、空氣預(yù)熱器沖洗水及鍋爐啟動(dòng)排水未投入時(shí))，廠區(qū)雨水匯流至綜合排水泵房雨水泵前池，3臺雨水泵升壓管道匯流出口有兩個(gè)，分別去往雨水調(diào)蓄池(鍋爐酸洗廢水儲存池)和廠外。在兩個(gè)方向管道上各設(shè)置相關(guān)電動(dòng)蝶閥，雨水調(diào)蓄池方向的蝶閥常開，廠外方向的蝶閥常閉。雨水經(jīng)雨水泵提升后首先匯入雨水調(diào)蓄池貯存，池內(nèi)注滿后水位升至報(bào)警水位，傳感器反饋信號聯(lián)動(dòng)控制兩個(gè)方向的電動(dòng)蝶閥，廠外方向的電動(dòng)蝶閥首先打開，雨水調(diào)蓄池方向的電動(dòng)蝶閥隨后關(guān)閉，此時(shí)多余的雨水排至廠外。

廠區(qū)收集的雨水主要污染物是懸浮物SS、可能含微量的油等，與常規(guī)工業(yè)廢水水質(zhì)類似。為節(jié)約投資，本工程不設(shè)置專門的雨水處理設(shè)施，雨水通過鍋爐酸洗水池內(nèi)水泵升壓至生產(chǎn)廢水處理站與常規(guī)生產(chǎn)廢水一并處理。

生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)流程如下：鍋爐酸洗水池內(nèi)雨水廢水調(diào)節(jié)池斜管(板)沉淀池氣浮池過濾回用水池回收利用。

經(jīng)過上述處理流程，處理后雨水水質(zhì)可以滿足濁度不大于5 NTU 、SS質(zhì)量濃度不大于5 mg/L、化學(xué)耗氧量CODCr不大于30 mg/L、石油類質(zhì)量濃度不大于5 mg/L的要求。處理后的雨水可用于廠區(qū)道路和綠地噴灑，也可用于輸煤沖洗補(bǔ)充水、干除灰加濕水等。

5 經(jīng)濟(jì)性評價(jià)

雨水回收系統(tǒng)主要增加的設(shè)備材料及投資：雨水泵房至酸洗水池的玻璃鋼輸水管，內(nèi)徑1 000 mm，管長160 m，約4.15×105元；水池內(nèi)水位報(bào)警裝置2×104元；雨水泵出水管道電動(dòng)蝶閥，內(nèi)徑1 000 mm的1套；內(nèi)徑600 mm的3套，約1.65×105元。電廠年可利用雨水量49 584 m3，電廠海水淡化工業(yè)水水質(zhì)水價(jià)按6.1元/m3計(jì)算，即每年可節(jié)約3.02×105元海水淡化費(fèi)用，約2年可以收回雨水回收系統(tǒng)投資成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

6 結(jié)束語

通過對大唐東營發(fā)電廠2×1 000 MW超超臨界機(jī)組工程應(yīng)用海綿城市理念，節(jié)約淡水資源，每年可節(jié)約3.02×105元海水淡化費(fèi)用，約2年可以收回雨水回收系統(tǒng)投資成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。本工程利用海綿城市理念對全廠雨水進(jìn)行收集、儲存和處理后再利用，實(shí)現(xiàn)雨水徑流控制指標(biāo)和解決初期雨水污染問題。如何運(yùn)用海綿城市理念需結(jié)合每個(gè)電廠的實(shí)際情況，因地制宜以最小成本實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)睾＞d城市建設(shè)目標(biāo)。