广东清远抽水蓄能电站水环境保护设计

李 进

(广东省水利电力勘测设计研究院，广东 广州 510635)

1 前 言

广东清远抽水蓄能电站位于广东省清远市清新县太平镇境内。电站装机容量1280MW，主要担负广东电网调峰、填谷、调频、调相以及紧急事故备用等任务。站址属于北江下游和珠江三角洲的北缘、北江一级支流秦皇河、滨江。上水库坝址位于滨江一级支流骆坑河上游敢竹坑，下水库坝址位于秦皇河上现有大秦水库东北侧库尾(上游为小秦河)。上水库正常蓄水位612.5m，死水位587.0m，相应调节库容1055万m3;下水库正常蓄水位137.7m，死水位108.0m，相应调节库容1058万m3。

中国南方电网集团公司有限责任公司调峰调频发电公司于2006年委托国电公司中国水电顾问集团华东勘测设计研究院承担该项目的环境影响报告书的编制工作。2007年国家环保总局批复了本项目环境影响报告。广东省水利电力勘测设计研究院于2008年编制完成本项目的可研报告，并通过了批复。审批意见要求做好水环境保护工作，对于施工期生产废水、生活污水要设计适宜的处理工艺达标回用和排放，加强初期蓄水和营运期水质监测。

2 抽水蓄能电站发展现状

我国抽水蓄能电站建设从上世纪80年代开始起步，到目前为止，已在9个省、自治区、市建成11座抽水蓄能电站，装机容量约570万kW，占全国装机容量的2%。其中大型电站4座，中型电站5座。广东目前已建成广州抽水蓄能电站(大型电站)，在建的有惠州抽水蓄能电站(2002年建设，4台机组已发电3台机组)、清远抽水蓄能电站。电力事业的发展与环境问题关系更大。烧煤火电站每发1kW·h电要耗煤约500g，产生的炉渣、粉煤灰和大量烟尘处理不好会造成环境污染。抽水蓄能电站机组安装高程要求在下池水位以下几十米，厂房引水系统一般都在地下对地面环境影响不大。

我国抽水蓄能电站建设刚刚不久，但对建设中的环境问题却给予了高度重视。已经建成的广蓄电站一期，装机120万kW。该电站南距广州市90多公里，距著名的疗养胜地从化温泉城仅30多公里。电站上池和下池形成几十公里的水面，特别是上池建在高山之颠，成为名副其实的“天池”;地下厂房等庞大建筑物和安装在内的高科技机组，成为科普教育的“殿堂”，吸引着人们去观光游览。

3 水环境保护目标及要求

3.1 水环境保护目标

保护目标为清远抽水蓄能电站上水库、下水库、滨江一级支流骆坑河上游敢竹坑源头、小秦河及其支流、大秦水库、秦皇河(包括大秦水库以上2km处支流、秦皇河大秦水库坝址以下500m处施工区涉及的支流)和工程砂料场所在的北江河段。

3.2 水环境保护要求

对施工期和运行期的污废水进行治理。上库施工区、下库进出水口施工区和下库坝址施工区位于小秦河流域，该流域水体执行Ⅲ类水质标准，施工废水可经处理达到广东省《水污染排放限值》第二时段一级排放标准后排放。下库进出水口施工区和下库坝施工区距离大秦水库较近，大秦水库执行GB3838－2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类标准，施工废水经处理达标后，不能直接排入大秦水库，因此下库进出水口施工区和下库坝施工区施工废水进行处理后综合利用;下库龙湾工区废水经处理达到广东省《水污染排放限值》第二时段一级标准后排入清远市太平镇市政龙湾工业区排水管网;对上、下库进、出口区域采取工程措施，尽可能减少电站运行对水库水质的影响。

4 设计原则、目标及总体方案

4.1 设计原则

(1)施工期间，通过回用或外排方式，实现秦皇河流域内施工污废水的“零排放”;

(2)施工期间，从节约水资源与减少排污角度，提高中水回用率，以减少污水排放量;

(3)运营期间，秦皇河流域内污废水实行“零排放”，将本工程可能对大秦水库水质造成的影响降低至最低。

4.2 设计目标

(1)根据《广东省地表水环境功能区划》上库骆坑河没有划分水体功能区;下库所在的小秦河水质清澈，也没有划分水体功能区，根据工程所在地清远市环保局确认，以上流域水体执行Ⅲ类水质标准。大秦水库水质保护目标为GB3838－2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类标准，主要功能为灌溉发电。砂场所在的滨江段水质保护目标为GB3838－2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准，主要功能为综合用水。施工期和运行期的污废水均经处理达到广东省《水污染排放限值》第二时段一级标准后综合利用。

(2)根据有关规定，执行(GB 3838－2002)Ⅱ类标准的水体，禁止新设排污口。因此，施工期和运行期的污废水均经处理达标后回用，不排放。

(3)废水处理总体方案:

上库施工区位于小秦河流域，该流域水体执行Ⅲ类水质标准，施工废水可经处理达到一级排放标准后排放，但考虑到清洁生产和环境保护，上库施工区所有废水处理后回用，尽量不排放;在回用方案无法实施时作排放处理。

下库各施工区、各隧洞施工作业面(自流排水洞除外)及业主营地的污废水必须自行处理后回用，不排放;龙湾工区废水处理达标后排入当地龙湾工业区污水管网;自流排水洞废水处理达标后排入秦皇河支流。

考虑到工程区域雨季的降雨量较大，道路洒水、山林灌溉等回用水量相应减少，此时，上库生活区生活污水、公路施工营地生活污水、业主营地生活污水和出渣洞生活区生活污水等在处理达到一级排放标准后，在回用方案无法实施时作排放处理。

根据工程分析确定的施工期污废水主要污染物特征，对不同的污废水采取因地制宜、分别治理的方式，在各污废水排放口分别设置水处理设施，根据各生产、生活系统的布置特点，轧筛系统和砂料加工系统场地内设排水明渠，隧洞排水设集水井、排水沟及排污泵，机修厂和汽车保养站设排水暗沟，生活营地内设地下管线，分别集中到相应的处理系统处理。

5 施工期水环境保护设计方案

5.1 砂料系统和轧筛系统废水处理

本工程砂料取自北江支流滨江，废水最终将回用于系统本身。生产废水处理的主要目的是去除废水中的泥沙颗粒，本设计参考混凝土拌和用水的水质要求作为处理目标，确定本设计的处理目标为SS小于或等于800mg/L，达到回用要求。

废水处理方案比选:

(1)自然沉淀方案:含高悬浮物的废水从筛分楼流出进入沉淀池，不使用凝聚剂，在沉淀池中进行自然沉淀，上清液循环使用。该方案处理流程简单，基建技术要求不高，运行操作简单，运行费用少。但沉淀池的规模较大，难达到回用水质要求。

(2)絮凝沉淀方案:废水从筛分楼流出陷阱先进沉砂处理单元把粗砂除去后，在再进入絮凝沉淀单元。由于絮凝剂的投加，使小于0.35mm的悬浮物得以快速而有效的去除，但增加了设备和运行费用。与自然沉淀相比，占地小，整个处理工艺效果好。根据实际情况选择絮凝沉淀方案。

采用混凝沉淀法对废水进行处理，处理系统的工艺流程见图1。废水从筛分楼流出陷阱先进沉砂处理单元把粗砂除去后，在再进入絮凝沉淀单元。预沉池后接管式静态混合器，投加混凝剂，在管道中即可完成混凝反应后进入沉淀池，对混凝反应产生的絮体进行沉淀。沉淀池上清液排至清水池，供砂料加工系统回用。预沉池的沉渣可由挖掘机直接清理，装车后运至弃渣场;沉淀池的沉渣经浓缩贮泥池浓缩和压滤机压滤脱水后，装车运至弃渣场。

图1 废水处理工艺流程示意

5.2 隧洞施工废水处理

根据施工总布置，需在出渣洞、交通洞、尾水隧洞、2号施工支洞、自流排水洞施工支洞、排风洞、尾调通气洞和自流排水洞洞口处分别设置废水处理系统。隧洞废水具有排放量大，SS浓度高的特点，根据桐柏抽水蓄能电站工程的监测成果，主要污染物为SS。隧洞废水设计水质SS浓度为2000mg/L。

自流排水洞废水处理达标后排入秦皇河支流，因此，出水水质需满足广东省DB4426－2001《水污染物排放限值》中第二时段一级标准及GB8978－1996《污水综合排放标准》一级排放标准中SS浓度小于760mg/L;尾水隧洞废水处理回用于下库轧筛系统，因此出水水质需满足SS浓度小于800mg/L;其余隧洞废水处理后回用各自施工作业面，因此，出水水质需满足GB T18920－2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》中建筑施工杂用水水质控制指标中的浊度小于或等于20ntu。

根据隧洞废水特点，选用沉淀+砂滤工艺，废水先进入调节预沉池，去除大部分悬浮物，再进入砂滤池进一步处理，砂滤池出水进入清水池，处理设施采用一体化结构，简称沉淀砂滤池。砂滤池滤料采用砂料加工系统的骨料，滤料须及时更换，以免堵塞。预沉池沉砂与废滤料一起运至弃渣场。隧洞废水处理工艺见图2。

图2 隧洞废水处理工艺流程示意

5.3 混凝土系统废水处理

处理系统出水可回用于混凝土拌和系统自身，混凝土冲洗废水处理出水SS浓度处理目标为SS小于800mg/L即可。

混凝土拌和系统冲洗废水具有瞬时排放量大、SS浓度高的特点，因此选用沉淀+砂滤工艺，与隧洞废水处理工艺相同。

5.4 含油废水处理

含油废水设计进水水质SS为1000mg/L、石油类浓度为50mg/L。

上库生产区含油废水经处理后回用于道路洒水，但在雨季回用方案无法实施时作排放处理，因此，出水水质需满足GB T18920－2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》中道路清扫用水水质控制指标中的浊度小于或等于10ntu，以及广东省DB4426－2001《水污染物排放限值》中第二时段一级标准以及GB8978－1996《污水综合排放标准》一级排放标准中石油类浓度小于5mg/L、SS浓度小于760mg/L。龙湾工区停车场废水经处理达标后排入龙湾工业区污水管网，出水水质需满足广东省DB4426－2001《水污染物排放限值》中第二时段一级排放标准以及GB8978－1996《污水综合排放标准》一级排放标准中石油类浓度小于5mg/L、SS浓度小于760mg/L。

废水处理方案比选:

隔油池构造简单、造价低、管理方便，须定期清池。成套油水分离器分离效果好，油份回收率和去除率高，适用于含油量高的废水，但设备投资高，修理保养要求高。根据工程实际情况，选用隔油+气浮工艺。

选用隔油+气浮工艺，废水先进入隔油沉淀池，隔除含油废水中的浮油后进入气浮池，去除乳化油和悬浮颗粒。隔油池选用较长的停留时间，以同时起到调节的作用。工艺中产生的剩余污泥运往弃渣场，浮油作焚烧处理。

上库生产区含油废水处理后回用于道路洒水，需增设1个清水池，气浮池出水排入清水池回用，设计停留时间4.0h。

5.5 生活污水处理

工程高峰期生活污水排放量约为483.2m3/d，平均约为348.8m3/d。设计进水水质BOD5浓度为200mg/L、CODCr浓度为 400mg/L。

龙湾工区生活污水处理后排放，出水水质需满足广东省DB4426－2001《水污染物排放限值》中第二时段一级排放标准中BOD5浓度小于20mg/L、CODCr浓度小于90mg/L。

下库坝生活区生活污水经处理后回用于道路洒水，因此，出水水质需满足GB T18920－2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》中道路清扫杂用水水质控制指标中的浊度小于或等于10ntu。在雨季下库大坝停工5个月，在此期间下库坝生活区居住人数较少，生活污水产生量较少，经处理后储存于清水池中，在无雨天气时用作道路洒水。

上水库生活区、公路施工营地、出渣洞生活区和业主营地生活污水经处理后回用于山林浇灌，但在雨季回用方案无法实施时作排放处理，因此，出水水质需满足GB T18920－2002《城市污水再生利用 城市杂用水水质》中城市绿化杂用水水质控制指标中的浊度小于或等于10ntu，以及广东省DB4426－2001《水污染物排放限值》中第二时段一级排放标准中的 BOD5浓度小于20mg/L、CODCr浓度小于90mg/L。

处理工艺:

在生活区每个食堂附近设置1座隔油池，收集食堂排出的含油污水去除部分浮油。根据施工人员宿舍楼的布置情况，设置若干座化粪池，将每幢宿舍楼的生活污水就近排入化粪池。根据生活办公区的布置情况，埋设生活区内部污水管线，将生活污水统一输送至生活污水处理站处理，出水回用或排放。每个处理站内设置调节沉淀池、成套生活污水处理装置，剩余污泥干化后与生活垃圾一并处理。

其中下库坝生活区生活污水经处理后回用于道路洒水，因此，在污水处理站中增设1个清水池，设计停留时间0.5d;出渣洞生活区和业主营地生活污水经处理后回用于山林浇灌，根据地势情况，设置自压管道灌溉系统，即设置若干微喷管，污水处理站出水由微喷管进行山林灌溉。

生活污水处理站处理工艺流程示意见图3。成套污水处理装置有多种，使用较为广泛的有WSZF型污水处理装置。

图3 生活污水处理工艺流程示意

5.6 大秦水库及水源水质保护措施

(1)工程措施。设置砂滤堰坝:为防止上游施工期坡面汇流引起的水土流失对下游大秦水库的水质造成影响，在下库坝下游约500m处的河床上设置砂滤堰坝1座。正常运行期间，定期更换坝前土工织物，以保证过滤效果，初定每30天更换一次，视拦渣情况可调整时间。

(2)管理措施。污水处理系统运行管理人员应加强对处理系统的巡视和水质监控，及时发现问题，查清事故原因，并按照应急预案的要求，及时采取措施并通知相关人员。

(3)风险防范措施及应急预案。一旦发现水质污染事故，承包人必须立即停止施工生产，查清事故排放源，并启动应急预案，通知环保部门和下游可能受影响的用水户。

6 运行期水环境保护设计方案

6.1 库区水环境保护措施

水库蓄水前应严格按照DL/T5064－1996《水电工程水库淹没处理规划设计规范》有关规定进行库底清理，并报请验收，确保符合规范要求。

6.1.1 水库库盆清理

为保证库盆清洁、库水水质和库周人群健康，必须对上水库、下水库淹没区彻底清库。

(1)水库建、构筑物的清理，包括居民迁移线以下的建、构筑物;

(2)水库植被的清理，包括最高蓄水位以下的林地、杂草、农作物等;

(3)水库库底卫生清理，包括卫生防疫清理、坟墓清理、消毒杀菌等;

(4)清理要求按照DL/T5064－1996《水电工程水库淹没处理规划设计规范》规定执行。

6.1.2 库周环境管理

上、下库周围目前基本上没有生产和生活污染源，建库后需加强库周环境管理，禁止在水库集水区兴建对水质可能产生严重污染的工矿企业;保护库周植被，涵养水源，控制水土流失，保证库区水质良好，防止库水富营养化。

6.2 生活污水处理

(1)污染源分析。运行期生活污废水主要为业主营地和地下厂房工作人员排放的生活污水。业主营地生活污水处理利用施工期已建的处理设施，地下厂房生活污水采用成套污水处理装置处理达标后经由自流排水洞排入秦皇河支流。

地下厂房生活污水高峰排放量约2.0m3/h，BOD浓度约200mg/L，COD浓度约400mg/L。

(2)处理目标。地下厂房生活污水处理系统出水水质需满足广东省DB4426－2001《水污染物排放限值》中第二时段一级排放标准中BOD5浓度小于20mg/L、CODCr浓度小于90mg/L。

(3)处理方案。根据地下厂房的设计情况，埋设内部污水管线，将生活污水统一输送至成套污水处理装置处理。根据污水量情况，选择WSZ－F－3型污水处理装置。

6.3 油污水治理

(1)废油处理。电站运行期的油系统分为透平油和绝缘油，透平油系统的油罐和绝缘油的油罐一起布置在油库内。根据风险评价，发生爆炸或泄漏事故后，废油均排放在事故油池中或截留在配有挡油坎的油料室内，不会外泄。机组检修时，废油也排放在设备相应的事故油池和油料室中。而各油系统均配置有油处理设备，对废油进行处理，然后回用。

(2)含油废水处理。电站运行期油污水主要来自厂房机组生产用绝缘油、透平油的跑、冒、滴、漏产生的地面冲洗含油废水。为了防治油污染，一方面要加强管理，避免机组的跑、冒、滴、漏，做到清洁生产;另一方面利用厂房四周设置的排水沟收集油污水，在排入集水井前通过油水分离器处理，分离后的废油回收，废水经处理达标后由自流排水洞排入秦皇河支流。选用DYF－10型油水分离装置1套，每台处理能力10m3/h，经分离器处理后的废水含油量可降至5mg/L以下，满足广东省DB4426－2001《水污染物排放限值》第二时段中一级排放标准。

6.4 下游保障措施

本工程水库可以进行短时调蓄，上水库洪水可通过发电机组或泄洪洞泄入下水库，下水库可通过放水底孔预泄，避免造成下游人工洪水。电站上、下水库均不承担综合利用任务，上、下水库的来水，除了弥补蒸发、渗漏损失外，多余的天然径流通过下水库的放水底孔下泄，进入大秦水库。

工程建成后，下库坝址处泄放流量与建库前相差很小(仅为大秦水库来水的0.92%)，根据电站运行方式，积蓄于库中超过调节库容的水通过放水底孔下泄，由阀门自动控制，因此本工程对下库坝下游径流量及时间分布影响均不大，电站的运行不会对大秦水库功能、运行方式和下游用水构成影响。

7 环境管理、监理及环境监测计划

清远抽水蓄能电站工程环境管理分为外部管理和内部管理两部分。外部管理由国家及地方环境保护行政部门实施，以国家相关法律、法规为依据，确定建设项目环境保护工作需达到的相应标准与要求，负责工程各阶段环境保护工作、不定期监督、检查及环境保护竣工验收。内部管理工作分施工期和运行期。施工期由建设单位负责，对工程施工期环境保护措施进行优化、组织和实施，保证达到国家和地方对建设项目环境保护的要求。施工期内部环境管理体系由建设单位和施工单位分级管理，分别成立专职环境管理机构。运行期由地方行政主管部门及建设单位共同负责组织实施，对工程运行期的环境保护规划、保护措施进行优化、组织和实施。

清远抽水蓄能电站工程施工期较长、环境影响涉及因素多，根据环境保护要求，应实施环境监理制度，以便对施工期各项环保措施的实施进度、质量及实施效果等进行监督控制，及时处理和解决可能出现的环境污染和生态破坏事件。

开展施工期、运行期环境监测，以便及时、准确地掌握地表水环境的质量状况和发展趋势，了解废水等污染源的排放特点和影响范围，以及开发建设产生的水土流失量和水土流失危害，为施工期的环境管理和环境保护工作提供可靠的数据资料。施工期间重点监测生产废水、生活污水排水水质，下库下游大秦水库水质，及时掌握河段水质的变化趋势，进行水质管理与控制，发现问题应及时上报环境管理部门及建设单位，避免产生水质污染事件。

运行期水质保护的主要内容是开展水质监测工作。为了掌握电站下水库水质的变化趋势并了解水库运行对下游地面水环境的影响，应对电站运行期上、下水库水质进行监测，水质监测资料整编后及时上报有关部门。同时，对电站下水库进、出水口进行在线监测，及时了解水质最新动态，发现问题，应立即采取相应措施。

8 环保措施在同类工程中的应用情况

惠州抽水蓄能电站位于广东省惠州市博罗县城郊，距广州112km，距惠州市20km，站址溪流汇入东江水系，站址上水库地名为“范家田”，坝址控制流域面积5.22km2，多年平均年径流量977.5万m3。下水库地名为“礤头”，坝址控制流域面积11.29km2，多年平均年径流量1736.63万 m3。上下库自然高差531m，电站装机容量2400MW。

惠州抽水蓄能电站施工工艺及废水来源基本上和清远蓄能相似。生产废水主要来源于砂石料冲洗、混凝土拌制系统及地下洞室开挖的混凝土浇筑、灌浆施工。自流排水洞位于饮用水库稿树下水库上游700m区域。清远蓄能生产、生活废水处理工艺和惠州抽水蓄能电站石料场及隧洞生产废水和生活污水处理工艺相同，出水水质需满足广东省DB4426－2001《水污染物排放限值》中第二时段一级标准及GB8978－1996《污水综合排放标准》一级排放标准中的SS浓度小于760mg/L;尾水隧洞废水处理回用于下库轧筛系统，因此，出水水质需满足SS浓度小于800mg/L;其余隧洞废水处理后回用各自施工作业面，因此，出水水质需满足GB T18920－2002《城市污水再生利用 城市杂用水水质》中建筑施工杂用水水质控制指标中的浊度小于或等于20ntu。

自流排水洞排水达到水质保护的效果见表1。由表1中实施环保措施监测结果可看出，惠州抽水蓄能电站环境保护措施的实施，可以最大限度地减免工程施工引起的废水及固体废弃物排放、水土流失等对水环境的不利影响，生态环境得以恢复，避免了因环境损失而造成的潜在的经济损失及社会影响，并产生相当的社会效益、经济效益和环境效益。

表1 惠州抽水蓄能电站水环境保护结果

表2 清远抽水蓄能电站水环境保护效果分析

9 水环境保护措施处理后效果

在施工中，生产废水、生活污水经处理达标后排放到附近山沟及回用，故不会影响工程区地表水及稿树下水库水质。施工单位施工初期不按环保设计要求将生活垃圾堆放在工程区域内的冲沟，且位于稿树水库上游700m区域，下雨冲刷及渗漏极易造成水质污染，饮用水安全得不到保证。设计单位及监理单位针对此情况，提出了整改意见，施工单位按设计单位的施工设计要求，将生活垃圾运出库外，并对垃圾场所处的冲沟底部土壤进行了清理。在采取了水环境风险防范措施后，可将环境风险降至最小。水质保护效果见表2。由表2中实施环保措施前后效果对比中可看出，惠州抽水蓄能电站环境保护措施的实施，可以最大限度地减免工程施工引起的废水及固体废弃物排放、水土流失等对水环境的不利影响，生态环境得以恢复，避免了因环境损失而造成的潜在的经济损失及社会影响，并产生相当的社会效益、经济效益和环境效益。

10 结束语

综上，只要在工程的建设及运行过程中加强管理，采取水环境污染治理措施、风险防治措施、环境管理、监理和环境监测措施后，惠州清远抽水蓄能电站的建设具有明显的社会效益、经济效益，施工期对水环境的影响可以通过采取相应的环保措施予以减免，不会对秦皇河及大秦水库水环境产生不利影响。只要在工程的建设过程中加强管理，确保落实环保设计中提出的水环境污染治理措施、环境管理和环境监测、监理措施后，惠州抽水蓄能电站的建设不会对下库下游水环境产生不利影响，切实落实环境保护措施能够起到保护地表水环境的作用。

［1］国家环境保护总局监督管理司.中国环境影响评价［M］.北京:化学工业出版社，2000.

［2］广东省清远抽水蓄能电站环境影响报告［R］.国电公司华东勘测设计研究院，2006.