水電站廠房滲漏排水系統(tǒng)油水分離方案設(shè)計研究

劉 濤 李月彬 袁延良

（中國電建集團貴陽勘測設(shè)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(shè)備會產(chǎn)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(jié)構(gòu)滲漏水進入集水井；設(shè)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(tǒng)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(fā)電機組及其他輔助設(shè)備等滲漏水排至廠房外。

根據(jù)《水力發(fā)電廠水力機械輔助設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)定》（NB/T 35035—2014），廠房滲漏集水井至少設(shè)置一級油水分離井，并設(shè)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(tǒng)設(shè)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(nèi)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(jīng)處理后的達(dá)標(biāo)水含油量應(yīng)滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)符合電廠所在地環(huán)保要求。

目前有多種油污水處理方案，下面筆者將結(jié)合親歷電站實際應(yīng)用，詳細(xì)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(shè)4臺單機容量60 MW的混流式水輪發(fā)電機組，發(fā)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(huán)排水、廠房結(jié)構(gòu)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(nèi)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“?！毙芜B通管及一個1 m×1 m的應(yīng)急排水孔連通，當(dāng)油污水分離井內(nèi)液位達(dá)到一定高度時，底部水通過“?！毙芜B通管排入滲漏集水井；當(dāng)遇到特殊情況如機組漏水量加大或廠房內(nèi)消防滅火啟動時，“?！毙芜B通管過流量小于來水量，油污水分離井內(nèi)液位持續(xù)升高，可通過1 m×1 m應(yīng)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(dá)15 m，因此油污水分離井內(nèi)設(shè)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(jù)實際供貨廠家產(chǎn)品確定是否必需，處理后的達(dá)標(biāo)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(nèi)設(shè)有液位過高報警裝置，待油位達(dá)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(yōu)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(nèi)油水分離采用物理靜置分層方式進行，無法確保油、水嚴(yán)格分離，經(jīng)過長時間的運行，滲漏集水井內(nèi)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(shè)2臺單機容量為24 MW的燈泡貫流式機組，廠內(nèi)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(yè)主及當(dāng)?shù)夭块T相關(guān)要求，該電站設(shè)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(fā)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(nèi)的漏水。

收集的含油污水首先進入一級分離井，井內(nèi)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(nèi)，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(dāng)一級分離井內(nèi)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(shè)有2臺臥式離心泵，一臺工作，一臺備用，通過井內(nèi)液位控制水泵啟停。水泵吸水管底部設(shè)有底閥，吸水管上設(shè)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(nèi)含油污水提至油水分離裝置內(nèi)進行處理，達(dá)標(biāo)水直接排至下游，污油排至廢油桶，不達(dá)標(biāo)水通過排水管返回至第二級分離井內(nèi)。當(dāng)廢油桶內(nèi)油位達(dá)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(yōu)點為含油及不含油滲漏水嚴(yán)格分離處理，可確保所有排至下游的水質(zhì)能夠滿足相關(guān)規(guī)定要求；采用兩級分離，充分發(fā)揮了不同設(shè)備的最大作用，但設(shè)備較多，增加了運行的復(fù)雜性；根據(jù)多個電廠運行人員反饋，臥式離心泵吸水管底部設(shè)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(dǎo)致油水分離井內(nèi)液位逐漸上升，超過泵房底部高程，水淹廠房，因此，在泵房內(nèi)設(shè)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(shè)4臺單機容量為80 MW的軸流轉(zhuǎn)槳機組，廠內(nèi)滲漏集水井及油水分離井布置在右端副廠房。根據(jù)業(yè)主實際需要，咨詢公司及當(dāng)?shù)丨h(huán)境部門相關(guān)要求，結(jié)合廠房實際結(jié)構(gòu)，本電站設(shè)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(jié)構(gòu)滲漏水、空調(diào)冷凝水和應(yīng)急防洪水收集井內(nèi)水直接排至含油污集水井。

輔助集水井內(nèi)設(shè)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(nèi)液位控制。

含油污集水井與滲漏積水井間設(shè)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(shè)置管路連通，A腔、B腔與C腔之間通過設(shè)置溢流孔連通，當(dāng)液位較高時，將表層浮油排至C腔，C腔內(nèi)設(shè)有液位過高報警裝置，待油位達(dá)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(nèi)部設(shè)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(dǎo)致液位逐漸升高，水淹廠房。滲漏集水井內(nèi)設(shè)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(yōu)點為所有含油污水均是通過處理達(dá)標(biāo)后排至下游尾水，設(shè)備布置利用了本電站廠房結(jié)構(gòu)特點，盡可能減少土建開挖，且設(shè)備選擇相對簡單，相對于傳統(tǒng)滲漏排水系統(tǒng)僅增設(shè)了板式油水分離器及若干液位變送器，減少了自動控制節(jié)點，方便運行維護，但土建結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，所占空間較大，增加了土建投資，且板式油水分離器內(nèi)濾紙需定期更換，才能夠確保油水分離后水質(zhì)量。

圖3 蘇丹某水電站含油污水處理流程圖

4 結(jié)語

由于目前尚無相關(guān)規(guī)程規(guī)范能夠為水電站滲漏排水系統(tǒng)油水分離方案的選擇提供具體指導(dǎo)意見，上述三個方案中含油污水集水井的設(shè)置、設(shè)備的選擇等不盡相同，但均與業(yè)主、監(jiān)理及設(shè)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(shè)，方案三已投入運行，截至目前，油水分離系統(tǒng)運行情況良好。因此，在后續(xù)新建或改造水電站工程設(shè)計中，滲漏排水系統(tǒng)油水分離方案可根據(jù)實際廠房結(jié)構(gòu)、設(shè)備布置及概預(yù)算情況進行比選，確保選擇一個能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行又經(jīng)濟的方案。希望本文可為后續(xù)類似工程提供參考借鑒。