黑龍江省某生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目水資源論證

趙惠新，仲 靜，劉致光

(黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院，哈爾濱 150080)

黑龍江省某生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目水資源論證

趙惠新，仲 靜，劉致光

(黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院，哈爾濱 150080)

生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目是一種綠色新型能源工程項(xiàng)目，對(duì)于它的水資源論證目前還沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)黑龍江省一生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目取再生水水資源論證進(jìn)行概述，分析建設(shè)項(xiàng)目取、用再生水的合理性，并對(duì)取水水源進(jìn)行水量和水質(zhì)論證，分析其可靠性及可行性。

生物質(zhì)發(fā)電；水資源論證；新能源；再生水

0 引 言

建設(shè)項(xiàng)目水資源論證制度已走過了十多年的歷程[1]，該制度落實(shí)了水資源節(jié)約、保護(hù)和管理的國家戰(zhàn)略，推動(dòng)了節(jié)水型社會(huì)的發(fā)展，也逐漸成為節(jié)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(jīng)成為國家審批工程建設(shè)項(xiàng)目的重要環(huán)節(jié)。

生物質(zhì)發(fā)電工程項(xiàng)目是以農(nóng)作物廢棄秸稈為燃料的新型發(fā)電形式。在我國，各種農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量約7×108t，其中可利用的約4×108t[2]，生物質(zhì)發(fā)電對(duì)環(huán)境、資源都是一項(xiàng)大為有益的舉措。關(guān)于各類工程的水資源論證已有眾多學(xué)者進(jìn)行過研究[3-6]，但針對(duì)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的水資源論證分析較少，故本文對(duì)黑龍江省一生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目取水進(jìn)行水資源論證，通過對(duì)項(xiàng)目所在區(qū)域的水資源及其開發(fā)利用狀況進(jìn)行分析，結(jié)合水資源可持續(xù)利用的發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)該項(xiàng)目取水量、水質(zhì)和用水量進(jìn)行分析研究，并考慮區(qū)域內(nèi)居民生活、生產(chǎn)需水及利用水源情況，分析論證該項(xiàng)目開發(fā)利用水資源的合理性，確保項(xiàng)目區(qū)水資源的可持續(xù)利用來支撐社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 項(xiàng)目概況

該生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)地點(diǎn)為黑龍江省某縣富龍公路和嫩泰高速路交叉口東南側(cè)，項(xiàng)目用地總面積0.154 5 km2。電廠取用當(dāng)?shù)卮罅渴Ｓ嗟纳锝斩挒槿剂?，建設(shè)1×130 t/h高溫高壓循環(huán)流化床蒸汽鍋爐，配備1×30 MW凝汽式汽輪機(jī)、1×30 MW發(fā)電機(jī)組，年利用小時(shí)7 500 h，年發(fā)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(huán)境保護(hù)，本項(xiàng)目取該縣污水處理廠的再生水為取水水源。

2 區(qū)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(shù)Cv=0.24。多年平均水面蒸發(fā)量776.4 mm，變差系數(shù)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(dāng)?shù)氐乇硭昧?0.617 2×108m3，地表水資源開發(fā)利用率為75.3%。

2.2 地下水資源

全縣多年平均地下水總補(bǔ)給量為 4.555 8×108m3/a，總補(bǔ)給模數(shù)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(shù)為9.93×104m3/(a·km2)，2010年地下水開發(fā)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(guān)文件及資料，電廠用水定額的考核指標(biāo)選取間接冷卻水循環(huán)率、重復(fù)利用率、單位發(fā)電量取水量、單位裝機(jī)取水量和耗水量等。依據(jù)擬建項(xiàng)目的用水過程及水量平衡圖分析新建機(jī)組的用水量、回收量及實(shí)耗量，其成果見表1。根據(jù)項(xiàng)目各項(xiàng)參數(shù)，計(jì)算用水指標(biāo)見表2。

表1 建設(shè)項(xiàng)目取耗水計(jì)算成果

表2 電廠用水指標(biāo)分析

由表2可見，本項(xiàng)目單位發(fā)電量取水量全年平均2.88 m3/(MW·h)，單位裝機(jī)取水量全年平均0.80 m3/(s·GW)，小于單純發(fā)電燃煤火電的取水定額；重復(fù)利用率和間接冷卻水循環(huán)率大于火力發(fā)電廠節(jié)水要求指標(biāo)；單位裝機(jī)水耗率0.67 m3/(s·GW)，小于火力發(fā)電廠節(jié)水導(dǎo)則中規(guī)定的0.7～0.9的要求。由于本項(xiàng)目是利用生物質(zhì)發(fā)電，同時(shí)考慮本項(xiàng)目的地理位置，冬夏生產(chǎn)情況差異較大，故不宜完全套用燃煤火電標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 用水水平分析

本項(xiàng)目用水重復(fù)利用率、間接冷卻水循環(huán)率均滿足《中國城市節(jié)水2010年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》中95%的指標(biāo)要求，亦滿足國內(nèi)火力發(fā)電工業(yè)用水重復(fù)利用率行業(yè)先進(jìn)水平循環(huán)冷卻電廠97%的指標(biāo)要求。本項(xiàng)目單位發(fā)電量取水量、單位裝機(jī)取水量、單位裝機(jī)水耗率均滿足火力發(fā)電廠各用水指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。但本項(xiàng)目新水利用率較低，說明機(jī)組廢污水有部分未回用，還有較大節(jié)水潛力。

與同類生物質(zhì)電廠用水水平比較，電廠用水各項(xiàng)指標(biāo)中，單位裝機(jī)取水量稍高，新水利用率較低，其余指標(biāo)相當(dāng)。故在項(xiàng)目運(yùn)行過程中應(yīng)加強(qiáng)節(jié)水力度，杜絕水資源浪費(fèi)。

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(guī)模為2.0×104m3/d，遠(yuǎn)期2020年設(shè)計(jì)規(guī)模為4.0×104m3/d，該廠已于2009年10月竣工投產(chǎn)，污水處理廠出水水質(zhì)按國家環(huán)?？偩职l(fā)布的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)B類排放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。為滿足工業(yè)用水對(duì)水質(zhì)的要求，該縣于2011年新建規(guī)模為1.5×104m3/d的再生水廠,對(duì)污水處理廠的中水進(jìn)行二次處理，二次處理后的出水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)均滿足《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T50335-2002)。

4.2 污水收集量與再生水產(chǎn)量

本縣地形為東高西低、北高南低，根據(jù)其地形地勢、水體及規(guī)劃情況，把區(qū)域排水分為兩個(gè)排水系統(tǒng)：城西區(qū)排水系統(tǒng)、城東區(qū)排水系統(tǒng)。整個(gè)城區(qū)現(xiàn)狀排水體制采用的是分流制。

區(qū)域的用水情況總體分為：綜合生活用水量(根據(jù)人口發(fā)展規(guī)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(yè)用水量(采用萬元產(chǎn)值指標(biāo)法計(jì)算)、未預(yù)見水量(參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，按綜合生活用水量及工業(yè)用水量之和的8%計(jì))。綜合上述用水量，匯總得到總用水量(表3)。

表3 區(qū)域內(nèi)預(yù)測污水量

根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50014-2006)》相關(guān)要求，結(jié)合區(qū)域排水管網(wǎng)覆蓋率，確定可收集的污水量按污水排放量的80%計(jì)，污水排放量按總用水量的80%計(jì)。

污水處理廠自2009年10月30日投產(chǎn)以來，運(yùn)行情況穩(wěn)定。污水處理廠實(shí)際處理規(guī)模為1.58×104m3/d，經(jīng)再生水廠設(shè)計(jì)處理的再生水規(guī)模為1.5×104m3/d，預(yù)計(jì)實(shí)際年處理能力438×104m3。

4.3 取水水源水質(zhì)

根據(jù)該縣污水治理工程環(huán)境影響報(bào)告表及批復(fù)，同時(shí)按照國家頒布的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)的規(guī)定，并綜合考慮受納水體環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，確定本污水處理廠出水水質(zhì)執(zhí)行一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)出水指標(biāo)，處理程度見表4。

表4 中水處理程度

注：水溫>12 ℃，NH3-N執(zhí)行≤8 mg/L標(biāo)準(zhǔn)；水溫≤12 ℃，NH3-N執(zhí)行≤15 mg/L標(biāo)準(zhǔn)。

污水廠運(yùn)行以來，出水水質(zhì)穩(wěn)定，但該處理程度處理后的中水一般不可以直接用作發(fā)電廠的生產(chǎn)用水，為了滿足生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的用水需求，該縣新建了污水再生利用工程，根據(jù)《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，該再生水廠出水水質(zhì)按循環(huán)冷卻系統(tǒng)補(bǔ)充水用水水質(zhì)要求確定，并考慮在其他用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中有要求，但循環(huán)冷卻系統(tǒng)補(bǔ)充用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中未涉及的指標(biāo)。通過齊齊哈爾市環(huán)境監(jiān)測中心站提供的《污水監(jiān)測報(bào)告》(編號(hào)QHJ/S-1027)可見，污水廠出水指標(biāo)作為再生水其中BOD5及濁度超標(biāo)，COD及NH3-N等指標(biāo)均滿足《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T50335-2002)，故為滿足用于循環(huán)冷卻系統(tǒng)補(bǔ)充水的水質(zhì)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(shè)項(xiàng)目推薦方案總裝機(jī)設(shè)計(jì)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(yù)計(jì)可生產(chǎn)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(xiàng)目需求，當(dāng)不考慮污水處理廠停水、事故、檢修對(duì)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(jīng)濟(jì)的快速發(fā)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(yīng)用該縣污水處理廠的中水作為建設(shè)項(xiàng)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(xiàng)目以污水處理廠的中水作為水源，耗水量很小，取水后不會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐乃Y源產(chǎn)生不利影響，而且可以提高水資源利用效率，項(xiàng)目實(shí)施不僅能促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時(shí)，以此為契機(jī)還能加快污水處理廠的建設(shè)，對(duì)改善項(xiàng)目區(qū)水環(huán)境將起到積極的推動(dòng)作用。目前，污水廠的中水沒有其它用戶。所以，本項(xiàng)目采用污水處理廠中水作為水源不會(huì)對(duì)其它用水戶產(chǎn)生影響。

5.2 退水影響分析

廠區(qū)排水系統(tǒng)采用工業(yè)廢水、生活污水排水分流制排水系統(tǒng)。項(xiàng)目生活污水在廠內(nèi)經(jīng)化糞池處理后排入附近的市政污水管網(wǎng)統(tǒng)一處理；廠區(qū)工業(yè)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(jīng)電廠內(nèi)與排水管網(wǎng)連接的通道排入該縣排水管網(wǎng)，經(jīng)由排水管網(wǎng)排至塔哈河；雨水按廠區(qū)豎向布置自然排出。

本次生物質(zhì)發(fā)電新建工程的實(shí)施將在污水處理廠的基礎(chǔ)上進(jìn)一步減少城鎮(zhèn)污水進(jìn)入下游的污染物量。因此，該項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)下游的水環(huán)境改善將起到積極的推動(dòng)作用，項(xiàng)目退水量稍大，但是經(jīng)過廠內(nèi)水質(zhì)處理合格之后排出，并不會(huì)對(duì)水功能區(qū)產(chǎn)生影響。因此，本工程對(duì)第三者不會(huì)產(chǎn)生不利影響。

6 結(jié)論與建議

根據(jù)上述分析得出結(jié)論，建設(shè)項(xiàng)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(dāng)?shù)丶皡^(qū)域水資源配置規(guī)劃和用水管理要求。建設(shè)項(xiàng)目符合國家產(chǎn)業(yè)政策，項(xiàng)目實(shí)施后對(duì)該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)及能源科學(xué)利用做出積極貢獻(xiàn)。

本項(xiàng)目的用水主要用于鍋爐冷卻，而黑龍江地區(qū)氣溫低，故采用的單位裝機(jī)取水量與單位發(fā)電量取水量值可略低于平均參考標(biāo)準(zhǔn)值。由于沒有已建成的生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目，故難以對(duì)此指標(biāo)進(jìn)行論證，建議今后對(duì)已建成的工程進(jìn)行實(shí)際考察論證。

開發(fā)建設(shè)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目既是落實(shí)國家節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)政策，發(fā)展低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)的實(shí)際舉措，也是促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)增長、增加農(nóng)民收入的有效途徑。以生物質(zhì)為燃料建設(shè)電廠全面體現(xiàn)了“可持續(xù)發(fā)展”的方針，有著廣闊的發(fā)展前景。

[1]陳 進(jìn)．建設(shè)項(xiàng)目水資源論證制度進(jìn)展與發(fā)展[J]．中國水利，2013，(3):19-22.

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

[3]武學(xué)毅，謝新民，張海濤，等．我國規(guī)劃水資源論證工作現(xiàn)狀與發(fā)展對(duì)策[J]．水電能源科學(xué)，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(shè)項(xiàng)目水資源論證實(shí)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(nèi)容研究[J]．人民黃河，2010,32(3):33-34.

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

[7]哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院．黑龍江省富?？h富裕鎮(zhèn)城市污水治理工程初步設(shè)計(jì)說明書[R]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，2008.

[8]哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院．黑龍江省富裕縣污水再生水利用工程初步設(shè)計(jì)[R]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)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(qū)水利工程及泄水建筑物的物理模型試驗(yàn)研究。

TV213.4

A

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