斐濟(jì)南德瑞瓦圖水電站污水排水系統(tǒng)組成與控制學(xué)術(shù)論文

　　1 概 述

　　南德瑞瓦圖再生能源電站座落在斐濟(jì)維提島中部，總裝機(jī)容量為 2 ×22 MW，采用五噴針沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組，年發(fā)電量為1． 012 億 kW·h，額定水頭 335． 7 m。斐濟(jì)的法律、技術(shù)規(guī)范均采用澳、新標(biāo)準(zhǔn)，對質(zhì)量要求高，特別是對環(huán)保要求非常嚴(yán)格。要求對電站廢水的排放必須進(jìn)行凈化處理并滿足斐濟(jì)環(huán)保要求后才準(zhǔn)許排放。幾乎所有的水電站對當(dāng)?shù)刈畲蟮沫h(huán)境污染主要源于廢油，在所排放的污水中含有很大比例的廢油直接排放到河水中會造成嚴(yán)重的水污染，因此，從環(huán)保的角度出發(fā)，水電站污水的排出必須進(jìn)行處理，應(yīng)對所排污水進(jìn)行油水分離后再排入河流。斐濟(jì)南德瑞瓦圖再生能源水電站在規(guī)劃和設(shè)計(jì)初期就以環(huán)保、再生為主線，嚴(yán)抓過程、注重細(xì)節(jié)與結(jié)果，以最大限度地減小電站對當(dāng)?shù)丨h(huán)境的污染和破壞，因此，該電站采用了雨水收集系統(tǒng)和污水收集及油水分離排水兩套系統(tǒng)。雨水收集系統(tǒng)主要用于收集雨水，并將多余的雨水直接排至主河道; 污水收集及油水分離排水系統(tǒng)由變壓器集油池、室內(nèi)集水井、油污水池以及油水分離器裝置等組成，用以確保排入河道內(nèi)的水滿足環(huán)保要求。

　　2 排水系統(tǒng)的組成

　　筆者對雨水收集系統(tǒng)中可以直接排入河流的排水系統(tǒng)不做詳細(xì)介紹，主要介紹油水混合排水系統(tǒng)。目前，大部分水電站排水系統(tǒng)采用的是在電站水輪機(jī)層設(shè)計(jì)一個滲漏集水井，安裝幾臺滲漏排水泵，利用滲漏集水井的水位信號控制水泵的啟動及停止，將集水井的污水直接排放到河流。

　　在正常情況下，集水井收集的是電站巖層滲水和水管路中的少量漏水等，這些水是符合環(huán)保要求的廢水，可以直接排放到河流中，但是，當(dāng)發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)機(jī)械故障時，比如油管路爆裂、油管接頭密封損壞、油管路設(shè)備損壞以及檢修過程等情況時就會有大量的廢油流至集水井，這時集水井的水就是完全不符合環(huán)保要求的污染水，不能直接排放到河流中，必須對有油污的廢水進(jìn)行處理、通過油水分離器分離廢水中的污油，將分離出來的污油存儲在專用的存儲器中，把經(jīng)過油水分離器分離處理后的合格水排放到河流中。

　　南德瑞瓦圖再生能源電站排水系統(tǒng)的組成情況見圖 1。 污水排水系統(tǒng)主要由設(shè)置在水輪機(jī)層中的有限容積為 14． 6 m2的集水井、足以滿足兩臺變壓器的集油池和發(fā)電機(jī)層中的有限容積為 15 m3的油污水池組成。變壓器集油池采用手動方式，將變壓器事故排油排放至油污水池。在集水井中采用兩臺 7． 5 kW 的潛水泵用于滲漏排水，兩臺 55kW 的潛水泵用于洪水排水，采用兩套獨(dú)立的水位開關(guān)分別控制滲漏排水泵和洪水排水泵的啟停。正常情況下，由滲漏排水泵將集水井內(nèi)的水抽至油污水池，油污水池內(nèi)的水再經(jīng)油水分離裝置對污水進(jìn)行分離處理，將分離出來的污油存儲在專用的存儲器中，把經(jīng)過油水分離器分離出來的合格的水排放到河流中。當(dāng)油污水池內(nèi)的水超過警戒水位時，油污水池內(nèi)多余的水將通過溢流排水管排至集水井內(nèi)，不會將未經(jīng)處理的污水直接排出。當(dāng)滲漏水過大、兩臺滲漏排水泵排水能力無法滿足要求時，在達(dá)到洪水排水高度時洪水排水泵將啟動，對集水井內(nèi)的水進(jìn)行快速排出，以確保廠房安全。

　　3 排水系統(tǒng)的控制

　　電站是按無人值守的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此，滲漏排水泵和洪水排水泵均采用潛水泵，以減少潤滑水系統(tǒng)，從而消除了因潤滑水中斷導(dǎo)致的電機(jī)燒毀的隱患。為防止在手動運(yùn)行方式下水位過低、泵仍呈運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而燒壞泵和電機(jī)，在手動狀態(tài)下，當(dāng)水位低于停泵水位時，各運(yùn)行泵均能自動停止。

　　采用 PLC 對滲漏排水泵、洪水排水泵和油水分離裝置進(jìn)行監(jiān)控，各泵的啟停主要由各自水位開關(guān)的位置確定，液位變送器對各水位進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。各水位控制參數(shù)見表。 排水系統(tǒng)控制采用 PLC 可編程控制裝置，能對各水泵施加正確的控制，以實(shí)現(xiàn)各水泵的有效控制，其主要功能如下:

　　( 1) 滲漏排水系統(tǒng)在集水井內(nèi)配置有一套液位變送器和浮子式液位信號器，兩者同時工作，互為備用，能及時采集集水井水位，并與預(yù)先設(shè)定的控制水位( 表 1) 進(jìn)行比較和控制，以確保滲漏排水泵的正常啟停。

　　( 2) 在集水井內(nèi)還配置有洪水排水系統(tǒng)用的一套液位變送器和浮子式液位信號器，能及時采集集水井內(nèi)的洪水水位，兩者同時工作，互為備用，用以確保洪水泵的可靠啟停，保證廠房中設(shè)備的安全運(yùn)行。

　　( 3) 油污處理系統(tǒng)在油污水池內(nèi)配置了一套液位變送器和浮子式液位信號器，對油污水池水位進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，兩者同時工作，互為備用，以確保油水分離器的可靠啟停，并對污水進(jìn)行處理和油水分離，以保證經(jīng)處理的污水排放指標(biāo)滿足斐濟(jì)國的環(huán)境保護(hù)要求。

　　( 4) 根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需要，各水泵啟�？刂品绞骄�設(shè)有工作、備用、手動和切除 4 種工況狀態(tài)間的有效切換，以確保各泵的安全可靠投運(yùn)。

　　( 5) 對各水泵運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，以及各類故障信號和報警的有效監(jiān)測。

　　( 6) 系統(tǒng)的工作流程主要包括: 各水泵工況設(shè)置、自動操作和手動操作。

　　( 7) 兩臺滲漏排水泵間、兩臺洪水排水泵間以及兩套油水分離裝置間在自動流程控制中，將自動實(shí)現(xiàn)主、備用運(yùn)行方式按運(yùn)行時間自動輪換，也可采用手動切換。

　　( 8) 根據(jù)各水泵所配置容量的大小，滲漏排水泵和污水處理泵采用直接啟動方式，洪水排水泵采用變頻啟動方式，以減小水泵啟動給電網(wǎng)造成的沖擊。

　　( 9) 在各排水泵出水端均設(shè)置有單向閥，以確保水泵停運(yùn)時的安全。

　　( 10) 在各排水泵出水端均設(shè)有流量開關(guān)，以監(jiān)視水泵運(yùn)行情況。

　　4 油污水分離裝置

　　油污水分離裝置由殼體、初過濾器、精過濾器、電氣控制箱、電動柱塞泵、電動自吸泵、電加熱器以及各種閥門組裝成一個整體。工作原理: 初級聚結(jié)分離器采用聚丙烯高分子材料制成的環(huán)形圓柱體濾芯，過濾器濾芯孔徑小于 0． 03 mm。該濾芯對油具有良好的吸附油性能和解吸性能，對水有較好的疏通性，即具有相當(dāng)大的油阻，很小的水阻。當(dāng)含油的水通過它時，水中的微小油滴將吸附在該濾芯的表面，再聚結(jié)成較大的油滴，在重力的作用下，上浮至高分子吸附室的頂部，貯存在集油室內(nèi)，在其達(dá)到設(shè)定液位時，自動啟動電動軸塞泵排出，油水完成初級分離，水中的含油量在 20 ppm 以下; 同時，濾芯纖維形成一種超細(xì)微孔網(wǎng)，對水中的機(jī)械雜質(zhì)也可起到一定的過濾作用。精密聚結(jié)分離器采用專用納米技術(shù)的超細(xì)小微粒合成過濾膜經(jīng)纏繞特殊制成，濾芯孔徑小于 0． 015 mm，用于聚結(jié)水中游離的油成分并過濾污水中被乳化的油粒，從而能保證處理后的水中含油量 ＜ 5 mg/L，并具有較長的使用壽命。對初級聚結(jié)分離后的水中所含的油進(jìn)行再度分離，使水中含油量達(dá)到≤5 mg/L 以下，以保證排出水的含油量達(dá)標(biāo)。油污水分離裝置的吸水采用的是電動自吸泵，排油采用的是電動柱塞泵，工作性能穩(wěn)定可靠。

　　為滿足處理燃料油和粘度較大的油種需要并便于分離后的油能在較冷的氣候下順利排出，裝置上還設(shè)有電加熱器，電加熱器由溫度調(diào)節(jié)器自動控制其投切。

　　該裝置利用電動自吸泵吸入含油的污水，然后進(jìn)入初過濾器。水中的油滴經(jīng)聚合上浮至裝置的集油室，其中大部分的油將被分離。經(jīng)初過濾器后水中還含有微小的油粒，這些含微小油粒的污水排入精過濾室進(jìn)行粗�；�，水中的極微小油粒經(jīng)過粗�；�后被排出，使水中的含油量降至 ＜5mg / L 以下，然后排放。

　　在裝置的集油室內(nèi)裝有液位電極。當(dāng)油位到達(dá)一定低位時，液位電極發(fā)出訊號，由控制箱自動起動柱塞泵將油抽入收集箱; 當(dāng)油位達(dá)到高位時，其可自動停止。

　　在螺桿泵的排出口管道上裝設(shè)微啟式安全閥，用于保證設(shè)備及管路安全。螺桿泵出口壓力過大時安全閥開啟連接回流管道，使介質(zhì)流回油污水池。

　　由于油污分離裝置工作復(fù)雜，排水速度較慢，所以，在集水井中還是應(yīng)該安裝兩臺大功率的排水泵以保證當(dāng)大量洪水流入集水井時可以迅速排放，以保證廠房設(shè)備安全。

　　5 結(jié) 語

　　斐濟(jì)南德瑞瓦圖再生能源電站針對環(huán)保要求，對滲漏排水系統(tǒng)進(jìn)行了合理規(guī)劃并采取了有效的處理措施，對電站產(chǎn)生的廢水排放進(jìn)行了行之有效的處理，確保了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)的可持續(xù)發(fā)展和電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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