黑龍江省某生物質發電項目水資源論證

趙惠新，仲 靜，劉致光

(黑龍江大學 水利電力學院，哈爾濱 150080)

黑龍江省某生物質發電項目水資源論證

趙惠新，仲 靜，劉致光

(黑龍江大學 水利電力學院，哈爾濱 150080)

生物質發電項目是一種綠色新型能源工程項目，對于它的水資源論證目前還沒有成熟的經驗。對黑龍江省一生物質發電項目取再生水水資源論證進行概述，分析建設項目取、用再生水的合理性，并對取水水源進行水量和水質論證，分析其可靠性及可行性。

生物質發電；水資源論證；新能源；再生水

0 引 言

建設項目水資源論證制度已走過了十多年的歷程[1]，該制度落實了水資源節約、保護和管理的國家戰略，推動了節水型社會的發展，也逐漸成為節約用水、提高水資源利用效率的重要管理手段，在如今水資源緊張的情況下，水資源論證工作已經成為國家審批工程建設項目的重要環節。

生物質發電工程項目是以農作物廢棄秸稈為燃料的新型發電形式。在我國，各種農作物秸稈產量約7×108t，其中可利用的約4×108t[2]，生物質發電對環境、資源都是一項大為有益的舉措。關于各類工程的水資源論證已有眾多學者進行過研究[3-6]，但針對生物質發電項目的水資源論證分析較少，故本文對黑龍江省一生物質發電項目取水進行水資源論證，通過對項目所在區域的水資源及其開發利用狀況進行分析，結合水資源可持續利用的發展戰略，對該項目取水量、水質和用水量進行分析研究，并考慮區域內居民生活、生產需水及利用水源情況，分析論證該項目開發利用水資源的合理性，確保項目區水資源的可持續利用來支撐社會的可持續發展。

1 項目概況

該生物質發電項目的建設地點為黑龍江省某縣富龍公路和嫩泰高速路交叉口東南側，項目用地總面積0.154 5 km2。電廠取用當地大量剩余的生物秸稈為燃料，建設1×130 t/h高溫高壓循環流化床蒸汽鍋爐，配備1×30 MW凝汽式汽輪機、1×30 MW發電機組，年利用小時7 500 h，年發電量22.5×104MW·h，年供電量20.7×104MW·h。電廠用水量為夏季100 m3/h，冬季59 m3/h，考慮到深度處理和輸水損失，采用1%損失率，故年取水量為65.4×104m3。考慮到自然水資源短缺和環境保護，本項目取該縣污水處理廠的再生水為取水水源。

2 區域水資源狀況

2.1 地表水資源

全縣的多年平均降水量435.6 mm，折合水量17.7×108m3，年降水量變差系數Cv=0.24。多年平均水面蒸發量776.4 mm，變差系數Cv=0.38。多年平均地表徑流量0.82×108m3，折合徑流深20.2 mm。2010年當地地表水利用量 0.617 2×108m3，地表水資源開發利用率為75.3%。

2.2 地下水資源

全縣多年平均地下水總補給量為 4.555 8×108m3/a，總補給模數11.32×104m3/(a·km2)。多年平均地下水可開采量為3.996 2×108m3/a，可開采模數為9.93×104m3/(a·km2)，2010年地下水開發利用量為1.698 5×108m3，地下水資源開采率約為42.5%。

3 取用水合理性分析

3.1 用水定額合理性分析

參照相關文件及資料，電廠用水定額的考核指標選取間接冷卻水循環率、重復利用率、單位發電量取水量、單位裝機取水量和耗水量等。依據擬建項目的用水過程及水量平衡圖分析新建機組的用水量、回收量及實耗量，其成果見表1。根據項目各項參數，計算用水指標見表2。

表1 建設項目取耗水計算成果

表2 電廠用水指標分析

由表2可見，本項目單位發電量取水量全年平均2.88 m3/(MW·h)，單位裝機取水量全年平均0.80 m3/(s·GW)，小于單純發電燃煤火電的取水定額；重復利用率和間接冷卻水循環率大于火力發電廠節水要求指標；單位裝機水耗率0.67 m3/(s·GW)，小于火力發電廠節水導則中規定的0.7～0.9的要求。由于本項目是利用生物質發電，同時考慮本項目的地理位置，冬夏生產情況差異較大，故不宜完全套用燃煤火電標準。

3.2 用水水平分析

本項目用水重復利用率、間接冷卻水循環率均滿足《中國城市節水2010年技術進步發展規劃》中95%的指標要求，亦滿足國內火力發電工業用水重復利用率行業先進水平循環冷卻電廠97%的指標要求。本項目單位發電量取水量、單位裝機取水量、單位裝機水耗率均滿足火力發電廠各用水指標的標準。但本項目新水利用率較低，說明機組廢污水有部分未回用，還有較大節水潛力。

與同類生物質電廠用水水平比較，電廠用水各項指標中，單位裝機取水量稍高，新水利用率較低，其余指標相當。故在項目運行過程中應加強節水力度，杜絕水資源浪費。

4 取水水源論證

4.1 污水處理廠概況

該污水處理廠2010年處理規模為2.0×104m3/d，遠期2020年設計規模為4.0×104m3/d，該廠已于2009年10月竣工投產，污水處理廠出水水質按國家環保總局發布的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級B類排放標準設計。為滿足工業用水對水質的要求，該縣于2011年新建規模為1.5×104m3/d的再生水廠,對污水處理廠的中水進行二次處理，二次處理后的出水水質各項指標均滿足《污水再生利用工程設計規范》(GB/T50335-2002)。

4.2 污水收集量與再生水產量

本縣地形為東高西低、北高南低，根據其地形地勢、水體及規劃情況，把區域排水分為兩個排水系統：城西區排水系統、城東區排水系統。整個城區現狀排水體制采用的是分流制。

區域的用水情況總體分為：綜合生活用水量(根據人口發展規模，人均綜合用水確定，其中人均綜合用水包括居民生活用水和公共建筑用水)、工業用水量(采用萬元產值指標法計算)、未預見水量(參考相關標準，按綜合生活用水量及工業用水量之和的8%計)。綜合上述用水量，匯總得到總用水量(表3)。

表3 區域內預測污水量

根據《室外排水設計規范(GB50014-2006)》相關要求，結合區域排水管網覆蓋率，確定可收集的污水量按污水排放量的80%計，污水排放量按總用水量的80%計。

污水處理廠自2009年10月30日投產以來，運行情況穩定。污水處理廠實際處理規模為1.58×104m3/d，經再生水廠設計處理的再生水規模為1.5×104m3/d，預計實際年處理能力438×104m3。

4.3 取水水源水質

根據該縣污水治理工程環境影響報告表及批復，同時按照國家頒布的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)的規定，并綜合考慮受納水體環境質量標準要求，確定本污水處理廠出水水質執行一級B標準，各項出水指標，處理程度見表4。

表4 中水處理程度

注：水溫>12 ℃，NH3-N執行≤8 mg/L標準；水溫≤12 ℃，NH3-N執行≤15 mg/L標準。

污水廠運行以來，出水水質穩定，但該處理程度處理后的中水一般不可以直接用作發電廠的生產用水，為了滿足生物質發電項目的用水需求，該縣新建了污水再生利用工程，根據《污水再生利用工程設計規范》，該再生水廠出水水質按循環冷卻系統補充水用水水質要求確定，并考慮在其他用水水質標準中有要求，但循環冷卻系統補充用水水質標準中未涉及的指標。通過齊齊哈爾市環境監測中心站提供的《污水監測報告》(編號QHJ/S-1027)可見，污水廠出水指標作為再生水其中BOD5及濁度超標，COD及NH3-N等指標均滿足《污水再生利用工程設計規范》(GB/T50335-2002)，故為滿足用于循環冷卻系統補充水的水質要求，中水的二次處理工藝中主要處理BOD5及濁度。再生水處理程度見表5。

表5 再生水處理程度

4.4 取水水源可靠性與可行性分析

建設項目推薦方案總裝機設計取水量65.4×104m3/a，最大取水量分別為夏季0.24×104m3/d，冬季0.14×104m3/d，再生水廠預計可生產再生水1.2×104m3/d，夏季取水量僅占再生水廠污水處理量的20%，冬季取水量僅占再生水廠污水處理量的11.67%。目前，該再生水沒有其它用戶，水量完全可以滿足項目需求，當不考慮污水處理廠停水、事故、檢修對可利用再生水水量的影響，其可供水量可滿足電廠97%的用水保證率。隨著經濟的快速發展，人民生活水平的提高，生活用水量、排污水量的增加及管線的完善，收集的污水量增加。因此，應用該縣污水處理廠的中水作為建設項目的水源是有保證的。

5 取水、退水影響分析

5.1 取水影響分析

該項目以污水處理廠的中水作為水源，耗水量很小，取水后不會對當地的水資源產生不利影響，而且可以提高水資源利用效率，項目實施不僅能促進地方經濟的發展，同時，以此為契機還能加快污水處理廠的建設，對改善項目區水環境將起到積極的推動作用。目前，污水廠的中水沒有其它用戶。所以，本項目采用污水處理廠中水作為水源不會對其它用水戶產生影響。

5.2 退水影響分析

廠區排水系統采用工業廢水、生活污水排水分流制排水系統。項目生活污水在廠內經化糞池處理后排入附近的市政污水管網統一處理；廠區工業廢水一部分處理后回收再利用，用于廠房地面、輸料棧橋的沖洗，另一部分經電廠內與排水管網連接的通道排入該縣排水管網，經由排水管網排至塔哈河；雨水按廠區豎向布置自然排出。

本次生物質發電新建工程的實施將在污水處理廠的基礎上進一步減少城鎮污水進入下游的污染物量。因此，該項目的實施對下游的水環境改善將起到積極的推動作用，項目退水量稍大，但是經過廠內水質處理合格之后排出，并不會對水功能區產生影響。因此，本工程對第三者不會產生不利影響。

6 結論與建議

根據上述分析得出結論，建設項目取水、用水合理，取水、退水影響輕微，取水水源可靠并符合當地及區域水資源配置規劃和用水管理要求。建設項目符合國家產業政策，項目實施后對該地區的經濟發展、環境保護及能源科學利用做出積極貢獻。

本項目的用水主要用于鍋爐冷卻，而黑龍江地區氣溫低，故采用的單位裝機取水量與單位發電量取水量值可略低于平均參考標準值。由于沒有已建成的生物質發電項目，故難以對此指標進行論證，建議今后對已建成的工程進行實際考察論證。

開發建設生物質發電項目既是落實國家節約能源和環境保護政策，發展低碳循環經濟的實際舉措，也是促進地方經濟增長、增加農民收入的有效途徑。以生物質為燃料建設電廠全面體現了“可持續發展”的方針，有著廣闊的發展前景。

[1]陳 進．建設項目水資源論證制度進展與發展[J]．中國水利，2013，(3):19-22.

[2]謝家敏．淺談我國生物質能發電發展[J]．科技資訊，2013，(7):126-127.

[3]武學毅，謝新民，張海濤，等．我國規劃水資源論證工作現狀與發展對策[J]．水電能源科學，2013,31(3):124-126.

[4]秦海霞，路振廣，王松林，等．以中水為水源的建設項目水資源論證實例分析[J]．人民黃河，2009,31(4):74-77.

[5]劉永峰，孫照東，史瑞蘭．水資源論證總體框架及內容研究[J]．人民黃河，2010,32(3):33-34.

[6]郭賀潔．建設項目取用水合理性分析研究[J]．水利建設與管理，2010，(11):79-81.

[7]哈爾濱工業大學建筑設計研究院．黑龍江省富裕縣富裕鎮城市污水治理工程初步設計說明書[R]．哈爾濱：哈爾濱工業大學建筑設計研究院，2008.

[8]哈爾濱工業大學建筑設計研究院．黑龍江省富裕縣污水再生水利用工程初步設計[R]．哈爾濱：哈爾濱工業大學建筑設計研究院，2011.

Water resources argumentation of a biomass power generation project in Heilongjiang Province

ZHAO Hui-Xin, ZHONG Jing, LIU Zhi-Guang

(College of Water Conservancy and Electric Power, Heilongjiang University, Harbin 150080, China)

Biomass power generation project is a kind of new green energy project, at present there is no sufficiently mature experience for this kind of water resources argumentation. Water resources argumentation of biomass power generation projects in Heilongjiang province was summarized, analyzed the rationality of the construction project for using reclaimed water and its reliability and feasibility of the water quantity.

biomass power generation; water resources argumentation; new energy; reclaimed water

10.13524/j.2095-008x.2014.01.003

2013-11-24;

2013-12-07

趙惠新(1952-)，男，黑龍江哈爾濱人，教授，研究方向：寒區水利工程及泄水建筑物的物理模型試驗研究。

TV213.4

A

2095-008X(2014)01-0014-04