水電站廠房滲漏排水系統油水分離方案設計研究

劉 濤 李月彬 袁延良

（中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州貴陽550081）

0 引言

水電站工程為清潔能源工程，正常運行時，機電設備會產生滲漏水，滲漏水會夾帶少量潤滑油或漏油一起進入集水井；檢修維護時，油污隨著結構滲漏水進入集水井；設備不能正常運行時，也有很大可能存在油污混在滲漏水中。含油污水若不能得到有效處理就直接排至下游河道，將造成河道污染。

水電站廠房滲漏排水系統主要功用是通過排水泵將廠房滲漏排水集水井收集的水工建筑物、水輪發電機組及其他輔助設備等滲漏水排至廠房外。

根據《水力發電廠水力機械輔助設備系統設計技術規定》（NB/T 35035—2014），廠房滲漏集水井至少設置一級油水分離井，并設置油污處理裝置。含油污的水不得直接排至電廠尾水渠。

含油污水源主要包括機坑排水、壓縮空氣系統設備排污水、進水閥接力器周邊地漏水、油壓裝置周邊地漏水、廠內油庫及油處理室地漏排水、事故油池地漏排水、變壓器集油坑檢修排水等[1]。

經處理后的達標水含油量應滿足現行標準，并應符合電廠所在地環保要求。

目前有多種油污水處理方案，下面筆者將結合親歷電站實際應用，詳細介紹含油污水處理方案。

1 方案一：剛果（金）某水電站含油污水處理方案

該電站裝設4臺單機容量60 MW的混流式水輪發電機組，發電廠房為地面廠房。廠房滲漏集水井及油污水分離井布置在左端副廠房，含油污水處理原理圖如圖1所示。

圖1 剛果（金）某水電站含油污水處理原理圖

該電站油污水分離井主要收集4臺機組頂蓋排水泵排水、蝸殼末端排水、座環排水、廠房結構排水、透平油及絕緣油事故油池滲漏水；滲漏集水井通過1根DN300總管收集4臺機組蝸殼彈性墊層排水及大軸中心孔補氣排水。

油水分離總體思路是利用油和水密度差異，在油污水分離井內含油污水通過靜置分層，污油浮在液面，凈水沉入底部，油污水分離井與滲漏集水井通過3根DN300“Γ”形連通管及一個1 m×1 m的應急排水孔連通，當油污水分離井內液位達到一定高度時，底部水通過“Γ”形連通管排入滲漏集水井；當遇到特殊情況如機組漏水量加大或廠房內消防滅火啟動時，“Γ”形連通管過流量小于來水量，油污水分離井內液位持續升高，可通過1 m×1 m應急排水孔排至滲漏集水井，不造成水淹廠房。

考慮到油污水分離井深度高達15 m，因此油污水分離井內設置一臺耦合式潛水泵用于收集表面浮油。潛水泵有定時及液位兩種控制方式，處理流程為：浮筒→潛水泵→中間水箱→油水分離裝置→廢油收集裝置→齒輪油泵→集中處理廢油。

該電站油水分離裝置含油污水處理量為20 m3/h，中間水箱可根據實際供貨廠家產品確定是否必需，處理后的達標水排至滲漏集水井，不合格水排回油污水分離井，廢油排至廢油收集裝置，廢油收集裝置內設有液位過高報警裝置，待油位達到一定高度，報警，人工啟動齒輪油泵，將廢油排至廠外集中處理。

該方案優點為含油及不含油滲漏水分別收集，含油污水分離井與滲漏集水井間通路較廣，能確保運行安全；耦合式潛水泵的選擇便于檢修維護；含油污水分離井內油水分離采用物理靜置分層方式進行，無法確保油、水嚴格分離，經過長時間的運行，滲漏集水井內液面會有少量浮油，可通過吸油紙進行處理。

2 方案二：越南某水電站含油污水處理方案

該電站裝設2臺單機容量為24 MW的燈泡貫流式機組，廠內滲漏集水井及油水分離井布置在下游副廠房最底部，含油污水處理原理圖如圖2所示。

按業主及當地部門相關要求，該電站設置兩級含油污水分離井，通過兩根管路收集含油污水，其中一根收集兩臺發電機消防排水、主軸密封排水，另一根收集透平油處理室、空壓機室、高位油箱室內的漏水。

收集的含油污水首先進入一級分離井，井內通過靜置分層，頂部浮油通過一臺裝有浮筒的浮油收集裝置處理后，將污油收集在廢油桶內，將水排回二級分離井，浮油收集裝置的啟停通過定時和液位兩種方式控制。

圖2 越南某水電站含油污水處理原理圖

一級分離井與二級分離井通過2根“T”形管連接，當一級分離井內液位超過水平段高時，底部含少量污油水排入二級分離井，二級分離井深僅為4 m左右，因此設有2臺臥式離心泵，一臺工作，一臺備用，通過井內液位控制水泵啟停。水泵吸水管底部設有底閥，吸水管上設有充水裝置。

油水分離裝置含油污水處理量為20 m3/h，布置在下游副廠房較高位置，通過臥式離心泵將二級分離井內含油污水提至油水分離裝置內進行處理，達標水直接排至下游，污油排至廢油桶，不達標水通過排水管返回至第二級分離井內。當廢油桶內油位達到一定高度，報警裝置啟動，需人工啟動齒輪油泵，將廢油排至廠外集中處理。

該方案優點為含油及不含油滲漏水嚴格分離處理，可確保所有排至下游的水質能夠滿足相關規定要求；采用兩級分離，充分發揮了不同設備的最大作用，但設備較多，增加了運行的復雜性；根據多個電廠運行人員反饋，臥式離心泵吸水管底部設置的底閥檢修維護不太便利；隨著機組運行時間增長，機組滲漏水量逐漸增大，存在含油污水分離裝置處理能力不夠的可能性，可能導致油水分離井內液位逐漸上升，超過泵房底部高程，水淹廠房，因此，在泵房內設有處理能力較強的防洪排水泵，確保運行安全。

3 方案三：蘇丹某水電站含油污水處理方案

該電站裝設4臺單機容量為80 MW的軸流轉槳機組，廠內滲漏集水井及油水分離井布置在右端副廠房。根據業主實際需要，咨詢公司及當地環境部門相關要求，結合廠房實際結構，本電站設有輔助滲漏集水井、含油污集水井、油水分離井、滲漏集水井。機組滲漏水排至輔助滲漏集水井，廠房結構滲漏水、空調冷凝水和應急防洪水收集井內水直接排至含油污集水井。

輔助集水井內設有兩臺潛水泵，一臺工作，一臺備用，通過潛水泵將機組滲漏水抽至含油污集水井，潛水泵啟停通過井內液位控制。

含油污集水井與滲漏積水井間設有油水分離井，油水分離井由2組一級分離腔A、2組二級分離腔B、污油收集腔C、2套板式油水分離器組成，C腔位于2組A和B之間。含油污集水井、A腔、B腔及滲漏集水井之間通過在不同高程設置管路連通，A腔、B腔與C腔之間通過設置溢流孔連通，當液位較高時，將表層浮油排至C腔，C腔內設有液位過高報警裝置，待油位達到一定高度，報警，人工啟動齒輪油泵，將廢油排至廠外集中處理。每組B腔內部設有一套板式油水分離器，能夠無阻礙過流，并將油水分離，確保不因板式油水分離器過流限制，導致液位逐漸升高，水淹廠房。滲漏集水井內設有3臺潛水泵，一用兩備，通過液位控制水泵啟停。具體流程如圖3所示。

該方案優點為所有含油污水均是通過處理達標后排至下游尾水，設備布置利用了本電站廠房結構特點，盡可能減少土建開挖，且設備選擇相對簡單，相對于傳統滲漏排水系統僅增設了板式油水分離器及若干液位變送器，減少了自動控制節點，方便運行維護，但土建結構相對復雜，所占空間較大，增加了土建投資，且板式油水分離器內濾紙需定期更換，才能夠確保油水分離后水質量。

圖3 蘇丹某水電站含油污水處理流程圖

4 結語

由于目前尚無相關規程規范能夠為水電站滲漏排水系統油水分離方案的選擇提供具體指導意見，上述三個方案中含油污水集水井的設置、設備的選擇等不盡相同，但均與業主、監理及設備制造單位共同交流確定，且已通過審查。方案一、方案二正在建設，方案三已投入運行，截至目前，油水分離系統運行情況良好。因此，在后續新建或改造水電站工程設計中，滲漏排水系統油水分離方案可根據實際廠房結構、設備布置及概預算情況進行比選，確保選擇一個能夠長期安全、可靠、穩定運行又經濟的方案。希望本文可為后續類似工程提供參考借鑒。