劉超 張偉麗

（1 中國電力工程顧問集團華北電力設計院有限公司 北京 100120 2 中環(huán)聯(lián)新（北京）環(huán)境保護有限公司 北京 100028）

0 引言

隨著國家提出加快“新基建”建設進度，特高壓直流輸電工程建設力度日益加大，然而工程建設造成的生態(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廢水和生活污水，其中生產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工作人員產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)項目換流站工程的特定系統(tǒng)，主要用于換流閥散熱，運行時需要消耗大量的工業(yè)用水，同時產生的循環(huán)冷卻水排水量較大［2］。

近年來，廢水零排放系統(tǒng)在各行業(yè)領域逐漸施行，通過全面水務管理和平衡，實現(xiàn)節(jié)約用水、一水多用、綜合利用，并通過各種零排放處理工藝，最終實現(xiàn)廢水零排放。針對換流站廢水特點，結合目前廢水處理現(xiàn)狀，探討分析換流站廢水零排放系統(tǒng)實現(xiàn)途徑，為提高換流站環(huán)境管理質量，建設新型綠色環(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，換流站生活污水來源主要是運行檢修工作人員日常產生的生活污水，正常情況下?lián)Q流站工作人員數(shù)量一般20 人～50 人，生活污水產生量不超過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，一般無發(fā)達的市政污水管網(wǎng)，通過化糞池處理的生活污水若不達標無法外排，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處理換流站生活污水，運行穩(wěn)定可靠且費用低，采用微機自動控制，管理要求低，工藝耐沖擊負荷能力強，污泥產量少，并且整個系統(tǒng)埋于地下，不占用額外用地，無臭味及噪聲，不產生二次污染，與站周圍環(huán)境相協(xié)調，對周圍環(huán)境影響?。?］。

生活污水由廠區(qū)污水管網(wǎng)匯集至污水調節(jié)池，經(jīng)污水升壓泵流入地埋式污水處理裝置生化處理。為達到生活污水零排放且滿足換流站回用要求，可進一步采用過濾、消毒或膜處理等深度處理方法，達到 《城市雜用水水質標準》（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。

對于南方地區(qū)換流站，因其自然條件優(yōu)勢，可選用“生物+生態(tài)”的組合技術來實現(xiàn)生活污水零排放，厭氧池與人工濕地結合具有處理效果穩(wěn)定、運行維護簡便、低造價、低能耗、生態(tài)化等特點［5］。另外與一般深度處理方法不同，人工濕地內種植本地植物具有一定的景觀價值。

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 個冷卻循環(huán)系統(tǒng)組成：①內冷水循環(huán)系統(tǒng)，通過低含氧量的去離子水對閥進行冷卻；②外冷水循環(huán)系統(tǒng)，通過冷卻塔對內冷水進行冷卻。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，無循環(huán)冷卻水排放，僅在極端高溫情況下短時間開啟水冷，產生少量循環(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)運行，循環(huán)冷卻水電導率升高，懸浮物增多，導致循環(huán)水無法重復使用，同時加上循環(huán)水補水回路反洗排水，換流閥水冷系統(tǒng)會產生大量循環(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）或外排至自然水體或附近污水管網(wǎng)（排水大量時）的方式，在消耗大量工業(yè)水水源的同時，排污水排放量過多，造成水資源嚴重浪費。

近些年關于循環(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，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10 倍～12 倍，減少排污水產生量；②對循環(huán)冷卻水排水進行脫鹽處理，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)冷卻水排水水質較好，補水水質要求更高，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方法。采用1 套預處理+反滲透（RO）除鹽處理裝置處理循環(huán)冷卻水，達到循環(huán)冷卻水直接回用，利用率大于70%，且水質優(yōu)于原有的循環(huán)水補水系統(tǒng)，出水電導率小于0.10 S/m，大大降低了污水排放量，僅存在一定量的預處理過濾器反洗水、反滲透裝置濃水［2］。針對反滲透濃水水質特點和回用要求，進一步選擇濃水反滲透（RO）+超頻振動膜（DM）濃縮+機械蒸汽壓縮（MVR）蒸發(fā)結晶工藝深度處理，產水可繼續(xù)回用，無其他廢水排放［7］。循環(huán)冷卻水排污水處理流程見圖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，減少排污水產生量；另一方面應用循環(huán)冷卻水排污水脫鹽回收工藝，實現(xiàn)零排放。

1.3 事故油池油污水

換流站正常運行中電氣設備（如換流變壓器）不會產生生產廢水。當設備檢修或事故排油時，特別是發(fā)生火災事故時消防廢水會與事故油混合，通過油坑經(jīng)地下排油系統(tǒng)排入事故油池。事故油池內部設有油水分離裝置，隔油處理后事故油作為危險固廢由環(huán)保單位回收處理。

由于換流站事故發(fā)生概率小且設備檢修周期較長，一般2年～3 年檢修1 次，油污水產生量及頻次不大。油污水污染因子主要是石油類、懸浮物等，通過隔油工藝處理后，石油類可降低到30 mg/L 以下，油污水可進一步收集，經(jīng)加藥混凝沉淀、澄清深度處理后，滿足 《城市雜用水水質標準》（GB/T 18920—2002）要求，回用于換流站噴灑或沖洗，不外排。同時換流站在設備檢修時沖洗散熱器（如換流變壓器冷卻風扇）、沖洗絕緣瓷瓶時產生的沖洗廢水，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 水務管理

廢水零排放處理工藝應用主要是解決廢水外排問題，而運行管理才是長久之計，換流站廢水零排放實踐離不開有力的水務管理措施。依據(jù)換流站各用水系統(tǒng)的現(xiàn)狀，做好每個系統(tǒng)的用水量、排水量、水質監(jiān)測與調控，對換流站水量平衡進行分析，提高復用水率和廢水回收率，同時加強節(jié)水措施，最終達到廢水零排放的目的。

（1）目前換流站運行人員較多，未來必將向著無人化、智能化發(fā)展，換流站日常工作人員會越來越少，甚至做到“無人值守”，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)冷卻水的總溶解固體和濁度，使?jié)饪s倍數(shù)增加，關鍵在于藥劑應具有優(yōu)良除垢阻垢、緩蝕、預膜和抑制菌藻生長的作用，同時通過合理系統(tǒng)設計，配備合理設備后，實現(xiàn)排污水產生量減少，循環(huán)水質量改善及節(jié)水目的［8］。

（3）換流站各用水系統(tǒng)相對獨立，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)冷卻水排污水應優(yōu)先考慮在本系統(tǒng)內處理回用，符合“清污分流”原則。同時換流站廢水類型較少，落實“雨污分流”措施更為重要，應嚴禁廢水直接接入雨水排水管道。

3 結論與展望

換流站廢水零排放系統(tǒng)并非簡單的技術應用，而是一個需統(tǒng)籌規(guī)劃的系統(tǒng)工程。通過全面水務管理、零排放處理工藝應用，建立完善的換流站水管理系統(tǒng)，實現(xiàn)真正意義的零排放。換流站具有用水點少、排放量大、回用點少的特點，廢水零排放難度較大，但實施廢水零排放系統(tǒng)不僅能提高換流站環(huán)境管理質量，同時保護了生態(tài)環(huán)境，還節(jié)約了水資源，勢必為企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益。