山东国华寿光发电厂一期工程水资源论证

2011-02-16宋少文刘易娜郑召平丁吉龙蔡振华

中国水利 2011年17期

宋少文，刘易娜，郑召平，丁吉龙，蔡振华

（山东省水文水资源勘测局，250014，济南）

山东国华寿光发电厂位于山东省寿光市，规划建设4×1 000 MW超超临界燃煤发电机组，一期工程建设规模2×1000MW。山东省水文水资源勘测局组织专业技术人员，通过深入现场调查、广泛收集资料、多种方法综合分析，确定供水方案。

一、国华寿光发电厂建设项目所在行业发展的基本情况

根据山东省电力平衡结果，现有在建及已批复立项的机组容量不能满足山东省的电力需求，至2010年山东省尚缺装机7340MW。山东省的淡水资源比较缺乏，拥有较长的海岸线，寿光发电厂厂址位于小清河河口处，具有利用海水资源的天然优越条件；同时又位于山东省输煤北通道（黄大铁路）上，符合山东省电源建设原则。

寿光电厂一期工程建设可提高山东电网大容量机组的比例，有利于制约中小容量凝汽式火电机组的盲目建设，从而降低单位千瓦机组对环境的污染；可满足潍坊地区特别是北部用电发展的需要，有利于提高山东电网安全稳定运行水平。

二、国华寿光发电厂建设项目的取用水方案情况

1.项目概况

根据山东省发改委《关于开展国华寿光发电厂2×1 000 MW机组前期工作的请示》（鲁发改能交〔2008〕1566号）文件，从国家发改委下达山东省2008年电力建设规模中1 100 MW用于该项目建设；通过“上大压小”获得替代容量共计519.5 MW，折合“上大”规模900.58 MW。项目的压小规模和补贴容量满足了建设2×1 000 MW机组的需要。目前，关停的519.5MW小火电机组亦经国家能源局核查确认，且关停拆除小火电机组协议已签署完毕。山东国华寿光发电厂一期工程具备申请开展前期工作的条件。

2.建设项目取用水量

建设项目一期工程机组淡水年需总用水量 382.8万 m3（696 m3/h、0.193 m3/s），其中生活用水、锅炉补给水年需水量 98.5万 m3（179 m3/h），由清水湖平原水库供水；工业和脱硫用水年需再生水 284.3 万 m3（517 m3/h），由寿光市污水处理厂再生水供水；再生水备用水量按再生水量的15%计算为42.6万m3/a，由清水湖平原水库供水；供水保证率均为97%。全年用水小时数为5 500 h。

直流冷却水一期工程夏季取、排水量为20.87万m3/h，冬季取、排水量为15.86万m3/h。平均取、排水量为18.37 万 m3/h（51.0 m3/s），取小清河入海段海水。

3.分析范围与论证范围

建设项目取水水源拟采用小清河入海段海水、清水湖平原水库水和污水处理厂出水等3个水源。为便于水量分析，确定本建设项目区域水资源分析范围为潍坊市所辖区域，面积为15 859 km2。寿光市污水处理厂取水及退水论证范围为寿光市城区、清水湖平原水库。2010年、2011—2020年分别为9.6%、6.5%，预测寿光市城区工业产值2010年244.0亿元、2020年458.0亿元，万元产值耗水量为10 m3，预测2020年工业需水量4 580万m3。

三、污水处理厂取水水源论证

寿光市水资源紧缺，为节约水资源，该建设项目采用多水源联合供水，直流冷却水采用小清河入海段的海水作为取水水源，工业和脱硫用水采用寿光市污水处理厂再生水作为取水水源，生活用水和锅炉用水采用清水湖平原水库地表水作为取水水源。本案例因篇幅所限，仅论述污水处理厂取水水源论证。

1.水源论证方案

建设项目一期工程脱硫用水拟采用寿光市污水处理厂再生水，最大日用水量1.24万m3、年用水量284.3万m3，输水管道漏失水量28.4万m3/a，总取水量为312.7万m3/a。按照《建设项目水资源论证导则（试行）》（SL/Z 322—2005）的技术要求，确定水源论证方案：调查收集污水处理工程基本情况；收集工程范围内供、排水系统资料，分析预测可收集的污废水量，进行污废水来源可靠性评价；根据污废水收集量，分析在正常年和特枯年向建设项目提供水量的可靠性、可行性；对污水处理工程出水水质进行评价；对取水口位置进行合理性分析。

2.寿光市污水处理厂工程建设运行情况

寿光市以花城菜都为特色，是潍坊市的第一经济强市。随着经济社会的快速发展，用水量不断增加，相应污废水排放量也将不断增大，为此寿光市积极开展了污水处理再生回用工作。

寿光市污水处理厂一期工程于1997年年底建成投入运行，日处理能力6万m3/d。采用厌氧塘+人工湿地的处理工艺，即城市污水经潜污泵提升进入配水渠，分配到并排三列的厌氧塘中，自南向北推流，厌氧塘出水进入兼性塘，然后污水进入500多hm2的芦苇湿地，利用植物—土壤—微生物系统的天然净化能力处理污水。

随着城市经济的发展，污水排放量逐年增大，2004年寿光市污水处理厂进行污水处理改扩建工程，处理规模扩建到12万m3/d。2006年11月该污水处理厂改制为BOT运作，由寿光市中冶华天水务有限公司负责运营管理。目前污水处理能力为12万m3/d，主要对城区的工业废水和生活污水进行处理。

3.寿光市污水处理工程来水量分析预测

寿光市污水处理厂污废水收集范围为城区，城区面积32.3 km2。城区内排水体制为雨污合流制，城市污水管网铺设率达100%。主要用水工业企业建有污水处理设施，其工业废水经初步处理后再排入城区污水管网。

（1）污水管网收集系统

寿光市为一个自南向北缓慢降低的平原区，城区内排水体制为雨污合流制，城市污水管网铺设率达100%。城区内的工业废水和生活污水分别自晨鸣集团、银海路和开发区等3条干管在桑营子汇入污水沟。一期工程自污水沟至王高镇的袁家桥汇入东跃龙河，北流进入张僧河西支，再向北进入污水处理厂。寿光市规划对目前城区合流制管网进行改造，使雨污分流。

（2）城区现状年污废水排放量

寿光市污水处理厂的污水收集管网覆盖整个城区。

①寿光市城区供水现状

寿光市城区是寿光市政府所在地，城区面积32.3 km2，人口39.5万人。寿光市自来水公司现有4座地下水供水厂，分布在寿光市区的东南部。自来水公司总供水能力10.4万m3/d。目前，自来水给水管道已遍布整个寿光市城区及周边乡镇、街道，供水普及率100%。

城区除自来水公司供水外，还有部分自备水源。自备水源以供生产用水为主，取用地下水。其中，晨鸣集团取水6万～7万m3/d，海华集团取水2.4万m3/d。

2005—2007年城市供水量分别为4060 万 m3、4100 万 m3、4120 万 m3。

②主要工业企业排污水量

寿光市污水处理厂污水收集范围内污水组成中，工业废水占城市污水的70%以上，主要为制浆造纸废水，生活污水占城市污水的比例不足30%。主要排污企业建有污水处理设施，处理后的水除少部分自身回用外，大部分排入城区污水收集管网。山东晨鸣纸业集团股份有限公司是该市污水排放大户，年排放污水2 000万m3以上，公司建有处理能力4万m3/d、6万m3/d和3.5万m3/d的污水处理厂3座，现状处理污水量为6.3万m3/d。

③污水处理厂运行后的实际处理水量

寿光市中冶华天水务有限公司自2006年11月负责运营管理后，对部分设备进行了改造，在出水口至芦苇湿地的排水渠道上，设有出水自动监测装置，对二沉池处理后的出水量在线自动监测。通过对寿光市中冶华天水务有限公司提供的寿光市污水处理厂2007—2009年运行情况进行分析：平均日处理水量为11.8万～12.2万m3，最大日处理水量为15.4万m3。

（3）城区规划年污废水量预测

①正常年污废水量预测

工业需水量预测采用产值相关法，据统计2008年寿光市城区一般工业增加值为203.1亿元，按照全省一般工业产值平均增长率，2008—

生活需水预测采用综合分析定额法，主要依据因素是用水人口和需水定额。2020年用水人口达59.2万人，居民生活综合用水定额140L/（人·d），预测2020年生活需水量3 025万m3。

根据以上经济社会发展指标和需水定额，预测2020年城区综合用水量 7 605万 m3。

依据寿光市城区和其他城市的综合排污率，确定2020年生活排污率为85%、工业排污率为70%，预测寿光市城区2020年污废水排放量5 777万m3。规划水平年污水收集率分别按排放量的90%计算，预测寿光市城区2020年污废水收集量为5199万m3，日平均污废水收集量14.2万m3，在正常情况下大于寿光市污水处理厂年处理污废水量4380万m3的能力。

②特枯水年污废水量预测

在发生特枯水年或连续枯水年时，寿光市城区水资源供需矛盾较为突出，不仅要大幅度压减农业灌溉用水，同时也要压减工业用水和城市生活用水。根据寿光市的水资源状况，确定寿光市城区频率97%的特枯水年对城市生活、工业用水量压减10%，预测2020年城区污废水收集量为4680万m3，日平均污废水收集量12.8万m3，大于寿光市污水处理厂年处理污废水量4380万m3的能力。

4.寿光市污水处理厂可供水量

根据《建设项目水资源论证导则（试行）》中关于特殊水源的论证要求，“污水再生利用水量一般为污水处理厂实际处理水量的50%～70%，最大不应超过80%”，寿光市污水处理工程向建设项目最大供水量按污水处理工程处理水量的70%计算。

（1）现状年可供水量

①处理后的污水不经过芦苇湿地净化后的可供水量

寿光市污水处理厂可向电厂提供的供水量：根据2008年污水处理厂处理后的二沉池实际出水量日平均为12.1万m3/d，频率97%的特枯水年按节水10%计算为10.9万m3/d。现状年寿光市污水处理厂的可供水量，按污水处理工程处理水量的70%计算，正常年份为8.47万m3/d，年可供水量为3 092万m3/a；频率97%的特枯水年为7.62万m3/d，可供水量为2 781万m3/a。该污水处理厂的二级处理再生水现无用水户，可满足寿光电厂的取水需要。

②处理后的污水经过芦苇湿地净化的可供水量

a.蒸发渗漏损失水量。寿光市污水处理厂污水处理工艺采用氧化沟+芦苇湿地工艺。城市污水经氧化沟处理后由二沉池出水口自流进入人工湿地处理系统，以确保废水稳定达标和资源化利用。人工湿地系统采用芦苇湿地的工艺形式，芦苇湿地总面积1 万亩（666.67 hm2），现状正常使用的面积达 8 000亩（533.33hm2）。根据山东省水利厅有关专家意见，为保证人工湿地的生态环境，要求二沉池出水应进入芦苇湿地处理系统，由芦苇湿地处理后的出水向用户供水。由于芦苇湿地的面积较大，其蒸发渗漏将损失部分水量，因此需要计算其蒸发渗漏损失水量，经计算其值为341万m3。

b.经过芦苇湿地净化后的可供水量。根据2008年污水处理厂处理后的二沉池实际出水量日平均为12.1万m3/d，年出水量为4 417万m3；频率97%的特枯水年按节水10%计算为10.9万m3/d，年出水量为3 975万m3。扣除蒸发渗漏损失水量341万m3后，正常年份为4 076万m3/a，频率97%的特枯水年为3 634万m3/a。按污水处理工程处理水量的70%计算，现状年寿光市污水处理厂的可供水量，正常年份年供水量为2 853万m3/a，日供水量为7.82万m3/d；频率97%的特枯水年年供水量为2 544万m3/a，日供水量为6.97万m3/d。该污水处理厂的二级处理再生水现无用水户，可满足寿光电厂的取水需要。

（2）规划2020年可供水量

预测2020年在正常年份和频率97%的特枯水年的污水收集量分别为5 199 万 m3/a、4 680 万 m3/a，平均日污水收集量分别为14.2万、12.8万m3/d，均可满足污水处理厂12万m3/d的处理能力需求。按污水处理厂12万m3/d的处理能力，年出水量为4 380万m3，扣除蒸发渗漏损失水量341万m3后为4 039万m3/a，日出水量为11.07万m3/d。按污水处理工程处理水量的70%计算，2020年寿光市污水处理厂可向电厂供水能力如下：

①不经过芦苇湿地净化后的可供水量

正常年份和频率97%的特枯水年年供水量为3 066万m3/a，日供水量为8.40万m3/d。该污水处理厂现二级处理再生水无其他用水户，可满足寿光电厂的取水需要。

②经过芦苇湿地净化后的可供水量

正常年份和频率97%的特枯水年年供水量为2 827万m3/a，日供水量为7.75万m3/d。该污水处理厂现二级处理再生水无其他用水户，可满足寿光电厂的取水需要。

5.寿光市污水处理厂水质

本节首先列举出水水质评价标准和评价方法、污水处理厂设计进出水水质；其次，对近几年污水处理厂的出水水质进行评价；再次，对污水处理厂的出水口进行水质采样监测；最后，采用中华人民共和国国家标准《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T19923—2005），对寿光市污水处理厂的出水用于工业和脱硫进行评价。

通过以上分析评价，污水处理厂未经过芦苇湿地净化的出水水质达不到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级 B 排放标准和《城市污水再生利用工业用水水质》的要求。电厂需根据用水水质要求进行深度处理后使用。

寿光市污水处理厂设计出水为《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的二级排放标准，经芦苇湿地净化后排入新塌河，然后入小清河下游。根据《山东省半岛流域水污染物综合排放标准》（DB 37/676—2007）的要求，寿光市污水处理厂的出水水质应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B排放标准，因此寿光市污水处理厂应尽快改进处理工艺，以期达到排放标准的要求。

6.取水口位置合理性分析

再生水补水在寿光市污水处理厂内设补充水泵房1座，泵房内设中水补充水泵2台，1台运行、1台备用，并预留二期1台水泵位置。

寿光市污水处理厂至电厂的再生水管道采用1条DN 300管道，直埋敷设。到规划容量时再并排敷设1条DN 300管道。

由于芦苇湿地收割芦苇的需要，每年12月至次年4月需放空芦苇湿地，且芦苇湿地面积较大，围堤如发生溃口或跑水现象，将影响电厂的正常用水。电厂用水保证率较高，为97%，为保证电厂的正常用水，电厂取水口拟设在寿光市污水处理厂二沉池出水口处，采用管道加压输送至电厂厂区。电厂取水后的剩余水量为2 497万m3/a，大于芦苇湿地的年蒸发渗漏损失水量341万m3/a，可满足芦苇湿地的用水需要。该污水处理厂现无其他用水户，本建设项目取水口设置是合理的。