福建仙游抽水蓄能電站水環境保護設計

2016-04-14 08:21:20中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司浙江杭州310014

水電站設計 2016年1期

張黎慶（中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江杭州 310014）

福建仙游抽水蓄能電站水環境保護設計

張黎慶
（中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，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，壩址下游均為當地供水水庫，水環境較為敏感，工程建設對環境保護的要求較高。根據工程特點和環境狀況，施工期采取了相應的水環境保護措施，包括面源污染控制，生活污水處理，砂石料、混凝土系統沖洗廢水處理，機械維修廢水、洗車廢水處理，隧洞施工廢水處理，生態流量泄放設施設置等。根據水質監測結果表明，工程所采取的環保措施是有效的。

關鍵詞：施工污染；面源污染控制；生態流量泄放設施；水質監控

0 前言

仙游抽水蓄能電站（以下簡稱仙游抽蓄）位于福建省仙游縣西苑鄉境內，利用木蘭溪源頭兩條平行支流——大濟溪和溪口溪筑壩形成上、下水庫，高差約450 m，裝機容量1 200 MW。電站任務主要為福建電網提供調峰填谷容量，承擔系統調頻、調相、緊急事故備用和黑啟動等任務。工程樞紐主要包括上下水庫、輸水系統、地下廠房系統、地面開關站等。

2006年1月10日，國家環?？偩忠原h審［2006］10號文批復了《福建仙游抽水蓄能電站工程環境影響報告書》。

2009年5月1日，仙游抽蓄主體工程正式開工建設；2012年5月8日和7月16日，上下水庫分別下閘蓄水；2013年4月4日至12月19日，1～4號機組分別投入試運行。目前已進入竣工驗收階段。

1 水環境保護目標

由于工程所涉大濟溪和溪口溪均位于木蘭溪上游源頭，擬建上、下水庫壩下3 km、4 km均有供水水庫，水環境較為敏感，因此，工程建設對環境保護的要求較高，需注意污染控制。工程所在流域水環境執行《地表水環境質量標準》（GB3838－2002）Ⅲ類標準，施工期污廢水經處理后采取回用措施，執行《污水綜合排放標準》（GB8978－1996）一級標準及相關回用水標準。

2 水環境保護措施

由于施工期土石方開挖，暴雨情況下易產生水土流失，可能對下游水庫水質造成影響，因此，在工程施工區下游設置了攔砂壩，控制上游面源污染。施工期各類污廢水均經處理后回用：其中生活污水經隔油池、化糞池及生活污水成套設備處理；砂石料、混凝土系統沖洗廢水經兩級沉淀處理；機械維修廢水經沉淀隔油處理；汽車沖洗廢水經沉淀隔油、過濾處理；隧洞施工廢水經沉淀、過濾處理。同時，在上、下水庫壩下設置生態放水設施，分別泄放不低于0．048 m3／s、0．17 m3／s的生態流量。仙游抽蓄水環境保護設施布置情況見圖1。

2．1 面源污染控制

在暴雨徑流期間，河道周圍開挖面和各臨時占地的匯流將攜帶大量懸浮物，對河道水質造成較大影響。施工單位在下庫施工區下游設置了一座攔砂溢流壩（長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。暴雨徑流過后利用泥漿泵將庫底沉積的泥沙抽排至下庫棄渣場。

2．2 生活污水處理

（1）處理規模。施工區分上下庫兩個集中生活辦公區，施工高峰人數共3 000人，其中上庫800人、下庫2 200人，生活污水產生量分別為115．2 m3／d、316．8 m3／d。

生活污水主要來源于食堂廢水、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。生活污水經處理，出水達到《污水綜合排放標準》（GB8978－1996）中一級排放標準和《農田灌溉水質標準》（GB5084－1992）中旱作水質標準后，回用于生活辦公區綠化或農田灌溉，剩余污泥干化后與生活垃圾一并處理。

圖1 水環境保護設施總平面布置

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

根據施工人員宿舍樓的布置情況，設置若干座化糞池，將每幢宿舍樓的生活污水就近排入化糞池。化糞池設計為糞便污水和其它生活污水合流排入式，停留時間24 h，可做為調節池。

根據生活辦公區的布置情況，埋設生活區內部污水管線，將生活污水統一輸送至生活污水處理站處理。每個處理站內設1座成套生活污水處理裝置。生活污水處理系統工藝流程見圖2。

圖2 生活污水處理工藝流程

2．3 砂石料、混凝土系統沖洗廢水處理

2．3．1 處理規模

上、下庫砂石料系統和混凝土系統均布置在一起，兩系統沖洗廢水性質相似，均含有高濃度的懸浮物，其中以砂石料系統沖洗廢水為主，混凝土系統沖洗廢水為間歇性排水，且水量少，因此，上、下庫混凝土系統沖洗廢水均分別納入砂石料系統沖洗廢水中統一處理。其中上、下庫整個系統高峰日用水量分別為1 650／2 360 m3，高峰時用水量為210／300 m3，折污率取90%，則上、下庫高峰日排水量為1 485／2 124 m3，高峰時排水量為189／270 m3。

根據水電站經驗數據，砂石料沖洗廢水中懸浮物含量最高可達60 000 mg／L；混凝土系統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

砂石料、混凝土系統沖洗廢水經處理后回用于砂石料系統沖洗。目前，砂石料沖洗對水質的要求尚無明確規定，由于砂石料主要用于混凝土拌和，根據混凝土拌和用水水質要求，并結合水電工程砂石料沖洗實際用水情況，暫定處理目標為SS≤800 mg／L。

2．3．3 處理工藝

根據砂石料、混凝土系統沖洗廢水的特點，采用預沉＋絮凝＋沉淀法，處理流程見圖3。廢水從篩分樓流出先經預沉池把大部分懸浮物除去后，再進入絮凝池、沉淀池，對混凝反應產生的絮體進行沉淀。沉淀池上清液排至清水池，供砂石料加工回用。

混凝土系統沖洗廢水具有水量少、瞬時排放的特點，因此在攪拌罐附近設簡易調節池一座，其容積應可容納攪拌罐一次沖洗的水量。簡易調節池用于調節水量，并加酸調節pH值，出水接入砂石加工廢水預沉池。預沉池的泥渣可由挖掘機直接清理，裝車后運至棄渣場；沉淀池的污泥經濃縮貯泥池濃縮和污泥干化場干化后，裝車運至棄渣場，上清液回流到預沉池。污泥在裝運過程中注意防止泄漏，可用槽罐車運輸，運至棄渣場處設立專區堆放，并采取攔擋措施。

圖3 砂石料、混凝土系統沖洗廢水處理工藝流程

2．4 機械維修廢水處理

（1）處理規模。機械維修廢水主要來源于機械修配廠和汽車保養站，兩處排水性質相似，均含高濃度的石油類，濃度可達100 mg／L。上、下庫區的機械修配廠和汽車保養站均緊靠在一起，折污率取90%，則上、下庫機械維修廢水產生量分別達22．5 m3／d、45．9 m3／d。

（2）處理目標。機械維修廢水經處理后應滿足《污水排放綜合標準》一級排放標準中石油類小于5 mg／L。同時，考慮出水回用于道路澆灑，也應滿足《城市污水再生利用城市雜用水水質》（GB T18920 －2002）中道路清掃雜用水水質控制指標中的濁度≤10NTU。

（3）處理工藝。機械維修廢水選用簡易調節沉淀池＋廢水除油設備工藝，廢水先進入調節沉淀池，沉淀固體顆粒，同時起到調節作用，調節沉淀池的清掏可在機修站、汽保站運行的間歇進行；然后進入廢水除油設備，去除乳化油和懸浮顆粒，廢水經除油設備處理后回用于道路澆灑；剩余污泥運往棄渣場，浮油回收。

2．5 洗車廢水處理

（1）處理規模。洗車廢水主要來源于停車場，各類車輛在停車場定期沖洗，洗車頻率平均為2天一次。洗車廢水污染物主要含泥沙和石油類。根據停車數量和沖洗水量，上、下庫停車場洗車廢水分別達到16．3 m3／d、43．5 m3／d。

（2）處理目標。汽車沖洗廢水具有瞬時排放且排放時間不確定的特點，汽車沖洗廢水經處理后應滿足《污水排放綜合標準》中一級標準SS≤70 mg／L，石油類≤5 mg／L。同時，考慮出水回用于汽車沖洗，也應滿足《城市污水再生利用城市雜用水水質》（GB T18920－2002）中汽車沖洗用水水質控制指標濁度≤5NTU。

（3）處理方案及工藝。由于洗車廢水含油量較低，參照同類工程，選用標準隔油沉淀池，后接砂濾溝和清水池，廢水經處理后循環回用于汽車沖洗。廢水在標準隔油沉淀池中的停留時間為10 min。按車輛每2～3天沖洗一次，4 h內全部車輛沖洗完成，設計沖洗時間為10 min／輛·次。

2．6 隧洞施工廢水處理

（1）處理規模。隧洞施工廢水主要由隧洞開挖廢水和洞室滲水構成，隧洞開挖的用水主要包括機械（如手風鉆等）用水、洞室開鑿降塵用水和混凝土澆筑養護用水等，該部分水量比較固定，廢水具有SS濃度高、水量小的特點；而洞室滲水則是水質較好的地下水，滲水量由地質條件、開挖強度決定。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雜，各隧洞出口的廢水排放量可能會根據施工進程而改變。

（2）處理目標。隧洞施工廢水主要污染物為SS，經處理后應滿足《污水綜合排放標準》中一級標準SS≤70 mg／L，回用于隧洞用水。

（3）處理工藝。根據隧洞施工廢水特性，擬采用預沉＋重力過濾法進行處理。重力濾池型采用矩形，濾料可選取砂石加工廠骨料，人工定期清渣。重力濾池具有以下優點：

① 減少了一般濾池排渣管件和反沖洗設備，施工簡單，造價低，沒有機械養護修理的麻煩；

② 對沖擊負荷適應能力較強，可適應隧洞施工廢水水質變化大的特點，達到很好處理效果；

③ 濾后泥渣含水率較低，可直接外運，簡化了沉渣處理流程。

針對隧洞施工廢水產生量變化較大的特點，擬將重力濾池設備化，使其具有運輸方便、可重復使用的特點，可節省投資。

2．7 生態流量泄放設施

為確保上、下庫下游的生態流量，分別在上、下庫導流洞內設置放水鋼管，管徑分別為194 mm、400 mm。鋼管在導流洞堵頭后設一個檢修閘閥，在出口設一個工作閘閥。上、下庫放水鋼管最大控制流量為0．08 m3／s、2 m3／s，可滿足下游0．048 m3／s、0．17 m3／s的生態流量要求。平時可根據天然來水情況通過閘閥開啟或控制開度進行流量調節。

3 水質保護措施效果分析

3．1 水質監測結果及分析

通過對施工期污廢水和地表水水質監控，可及時掌握工程建設對大濟溪和溪口溪的水質影響。各類施工污廢水經處理，出水水質基本可滿足《污水綜合排放標準》一級標準后進行回用，不排放，未對下游水質造成污染，使工程所在區域上、下游各斷面水質滿足地表水Ⅲ類標準。

3．1．1 污廢水監控

本工程施工期間各類污廢水水質監測結果見表1～3。

表1 生活污水處理站出水水質監測

表2 砂石料、混凝土系統沖洗廢水出水水質監測

表3 機械維修廢水和洗車廢水出水水質監測

根據表1～3可知，施工期上、下庫生活污水，上、下庫砂石料、混凝土系統沖洗廢水，上、下庫機械維修廢水經處理后，出水水質均滿足《污水綜合排放標準》（GB8978－1996）一級標準，上、下庫洗車廢水出水中僅SS指標偶有超標，其余指標均達標。

3．1．2 地表水監控

本工程施工期間地表水水質監測結果見表4，水質變化趨勢見圖4。

根據表4和圖1可知，工程在建設過程中各斷面CODMn、總磷、總氮指標監測值變化不大，且均滿足地表水Ⅲ類標準，僅SS個別斷面、個別時段有所升高，但變化值也不大。

可見，工程建設對所涉水域的水質影響不大，工程所采取的水環境保護措施效果良好。

3．2 措施效果分析及建議

根據該工程所采取的水環境保護措施，對其效果進行分析，并提出相關建議，具體內容詳見表5。

表4 地表水水質監測mg／L

表5 施工期水環境保護措施實施效果

4 結語及建議

綜上所述，仙游抽蓄工程建設所采取的水環境保護措施切實可行，考慮較為全面，不僅考慮對各類污廢水的處理回用，并結合工程設置生態流量泄放設施，還針對水電工程建設的特點，對施工開挖面源污染進行防治，有效減緩了對下游水環境的影響，保護下游水庫水質。

由于工程在環保設計中未對回用水系統進行設計，可能造成污廢水回用水系統的不確定性，建議今后可結合工程施工用水設施進行回用水系統設計，將環保設施納入主體工程設計中，合理利用水資源，大大降低施工用水量，對水資源保護措施進一步明確化、合理化。同時，針對各類措施提出了進一步完善建議，有利于更好地發揮水環境保護措施的實施效果。