黑龙江省某生物质发电项目水资源论证

赵惠新，仲 静，刘致光

(黑龙江大学 水利电力学院，哈尔滨 150080)

黑龙江省某生物质发电项目水资源论证

赵惠新，仲 静，刘致光

(黑龙江大学 水利电力学院，哈尔滨 150080)

生物质发电项目是一种绿色新型能源工程项目，对于它的水资源论证目前还没有成熟的经验。对黑龙江省一生物质发电项目取再生水水资源论证进行概述，分析建设项目取、用再生水的合理性，并对取水水源进行水量和水质论证，分析其可靠性及可行性。

生物质发电；水资源论证；新能源；再生水

0 引 言

建设项目水资源论证制度已走过了十多年的历程[1]，该制度落实了水资源节约、保护和管理的国家战略，推动了节水型社会的发展，也逐渐成为节约用水、提高水资源利用效率的重要管理手段，在如今水资源紧张的情况下，水资源论证工作已经成为国家审批工程建设项目的重要环节。

生物质发电工程项目是以农作物废弃秸秆为燃料的新型发电形式。在我国，各种农作物秸秆产量约7×108t，其中可利用的约4×108t[2]，生物质发电对环境、资源都是一项大为有益的举措。关于各类工程的水资源论证已有众多学者进行过研究[3-6]，但针对生物质发电项目的水资源论证分析较少，故本文对黑龙江省一生物质发电项目取水进行水资源论证，通过对项目所在区域的水资源及其开发利用状况进行分析，结合水资源可持续利用的发展战略，对该项目取水量、水质和用水量进行分析研究，并考虑区域内居民生活、生产需水及利用水源情况，分析论证该项目开发利用水资源的合理性，确保项目区水资源的可持续利用来支撑社会的可持续发展。

1 项目概况

该生物质发电项目的建设地点为黑龙江省某县富龙公路和嫩泰高速路交叉口东南侧，项目用地总面积0.154 5 km2。电厂取用当地大量剩余的生物秸秆为燃料，建设1×130 t/h高温高压循环流化床蒸汽锅炉，配备1×30 MW凝汽式汽轮机、1×30 MW发电机组，年利用小时7 500 h，年发电量22.5×104MW·h，年供电量20.7×104MW·h。电厂用水量为夏季100 m3/h，冬季59 m3/h，考虑到深度处理和输水损失，采用1%损失率，故年取水量为65.4×104m3。考虑到自然水资源短缺和环境保护，本项目取该县污水处理厂的再生水为取水水源。

2 区域水资源状况

2.1 地表水资源

全县的多年平均降水量435.6 mm，折合水量17.7×108m3，年降水量变差系数Cv=0.24。多年平均水面蒸发量776.4 mm，变差系数Cv=0.38。多年平均地表径流量0.82×108m3，折合径流深20.2 mm。2010年当地地表水利用量 0.617 2×108m3，地表水资源开发利用率为75.3%。

2.2 地下水资源

全县多年平均地下水总补给量为 4.555 8×108m3/a，总补给模数11.32×104m3/(a·km2)。多年平均地下水可开采量为3.996 2×108m3/a，可开采模数为9.93×104m3/(a·km2)，2010年地下水开发利用量为1.698 5×108m3，地下水资源开采率约为42.5%。

3 取用水合理性分析

3.1 用水定额合理性分析

参照相关文件及资料，电厂用水定额的考核指标选取间接冷却水循环率、重复利用率、单位发电量取水量、单位装机取水量和耗水量等。依据拟建项目的用水过程及水量平衡图分析新建机组的用水量、回收量及实耗量，其成果见表1。根据项目各项参数，计算用水指标见表2。

表1 建设项目取耗水计算成果

表2 电厂用水指标分析

由表2可见，本项目单位发电量取水量全年平均2.88 m3/(MW·h)，单位装机取水量全年平均0.80 m3/(s·GW)，小于单纯发电燃煤火电的取水定额；重复利用率和间接冷却水循环率大于火力发电厂节水要求指标；单位装机水耗率0.67 m3/(s·GW)，小于火力发电厂节水导则中规定的0.7～0.9的要求。由于本项目是利用生物质发电，同时考虑本项目的地理位置，冬夏生产情况差异较大，故不宜完全套用燃煤火电标准。

3.2 用水水平分析

本项目用水重复利用率、间接冷却水循环率均满足《中国城市节水2010年技术进步发展规划》中95%的指标要求，亦满足国内火力发电工业用水重复利用率行业先进水平循环冷却电厂97%的指标要求。本项目单位发电量取水量、单位装机取水量、单位装机水耗率均满足火力发电厂各用水指标的标准。但本项目新水利用率较低，说明机组废污水有部分未回用，还有较大节水潜力。

与同类生物质电厂用水水平比较，电厂用水各项指标中，单位装机取水量稍高，新水利用率较低，其余指标相当。故在项目运行过程中应加强节水力度，杜绝水资源浪费。

4 取水水源论证

4.1 污水处理厂概况

该污水处理厂2010年处理规模为2.0×104m3/d，远期2020年设计规模为4.0×104m3/d，该厂已于2009年10月竣工投产，污水处理厂出水水质按国家环保总局发布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B类排放标准设计。为满足工业用水对水质的要求，该县于2011年新建规模为1.5×104m3/d的再生水厂,对污水处理厂的中水进行二次处理，二次处理后的出水水质各项指标均满足《污水再生利用工程设计规范》(GB/T50335-2002)。

4.2 污水收集量与再生水产量

本县地形为东高西低、北高南低，根据其地形地势、水体及规划情况，把区域排水分为两个排水系统：城西区排水系统、城东区排水系统。整个城区现状排水体制采用的是分流制。

区域的用水情况总体分为：综合生活用水量(根据人口发展规模，人均综合用水确定，其中人均综合用水包括居民生活用水和公共建筑用水)、工业用水量(采用万元产值指标法计算)、未预见水量(参考相关标准，按综合生活用水量及工业用水量之和的8%计)。综合上述用水量，汇总得到总用水量(表3)。

表3 区域内预测污水量

根据《室外排水设计规范(GB50014-2006)》相关要求，结合区域排水管网覆盖率，确定可收集的污水量按污水排放量的80%计，污水排放量按总用水量的80%计。

污水处理厂自2009年10月30日投产以来，运行情况稳定。污水处理厂实际处理规模为1.58×104m3/d，经再生水厂设计处理的再生水规模为1.5×104m3/d，预计实际年处理能力438×104m3。

4.3 取水水源水质

根据该县污水治理工程环境影响报告表及批复，同时按照国家颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的规定，并综合考虑受纳水体环境质量标准要求，确定本污水处理厂出水水质执行一级B标准，各项出水指标，处理程度见表4。

表4 中水处理程度

注：水温>12 ℃，NH3-N执行≤8 mg/L标准；水温≤12 ℃，NH3-N执行≤15 mg/L标准。

污水厂运行以来，出水水质稳定，但该处理程度处理后的中水一般不可以直接用作发电厂的生产用水，为了满足生物质发电项目的用水需求，该县新建了污水再生利用工程，根据《污水再生利用工程设计规范》，该再生水厂出水水质按循环冷却系统补充水用水水质要求确定，并考虑在其他用水水质标准中有要求，但循环冷却系统补充用水水质标准中未涉及的指标。通过齐齐哈尔市环境监测中心站提供的《污水监测报告》(编号QHJ/S-1027)可见，污水厂出水指标作为再生水其中BOD5及浊度超标，COD及NH3-N等指标均满足《污水再生利用工程设计规范》(GB/T50335-2002)，故为满足用于循环冷却系统补充水的水质要求，中水的二次处理工艺中主要处理BOD5及浊度。再生水处理程度见表5。

表5 再生水处理程度

4.4 取水水源可靠性与可行性分析

建设项目推荐方案总装机设计取水量65.4×104m3/a，最大取水量分别为夏季0.24×104m3/d，冬季0.14×104m3/d，再生水厂预计可生产再生水1.2×104m3/d，夏季取水量仅占再生水厂污水处理量的20%，冬季取水量仅占再生水厂污水处理量的11.67%。目前，该再生水没有其它用户，水量完全可以满足项目需求，当不考虑污水处理厂停水、事故、检修对可利用再生水水量的影响，其可供水量可满足电厂97%的用水保证率。随着经济的快速发展，人民生活水平的提高，生活用水量、排污水量的增加及管线的完善，收集的污水量增加。因此，应用该县污水处理厂的中水作为建设项目的水源是有保证的。

5 取水、退水影响分析

5.1 取水影响分析

该项目以污水处理厂的中水作为水源，耗水量很小，取水后不会对当地的水资源产生不利影响，而且可以提高水资源利用效率，项目实施不仅能促进地方经济的发展，同时，以此为契机还能加快污水处理厂的建设，对改善项目区水环境将起到积极的推动作用。目前，污水厂的中水没有其它用户。所以，本项目采用污水处理厂中水作为水源不会对其它用水户产生影响。

5.2 退水影响分析

厂区排水系统采用工业废水、生活污水排水分流制排水系统。项目生活污水在厂内经化粪池处理后排入附近的市政污水管网统一处理；厂区工业废水一部分处理后回收再利用，用于厂房地面、输料栈桥的冲洗，另一部分经电厂内与排水管网连接的通道排入该县排水管网，经由排水管网排至塔哈河；雨水按厂区竖向布置自然排出。

本次生物质发电新建工程的实施将在污水处理厂的基础上进一步减少城镇污水进入下游的污染物量。因此，该项目的实施对下游的水环境改善将起到积极的推动作用，项目退水量稍大，但是经过厂内水质处理合格之后排出，并不会对水功能区产生影响。因此，本工程对第三者不会产生不利影响。

6 结论与建议

根据上述分析得出结论，建设项目取水、用水合理，取水、退水影响轻微，取水水源可靠并符合当地及区域水资源配置规划和用水管理要求。建设项目符合国家产业政策，项目实施后对该地区的经济发展、环境保护及能源科学利用做出积极贡献。

本项目的用水主要用于锅炉冷却，而黑龙江地区气温低，故采用的单位装机取水量与单位发电量取水量值可略低于平均参考标准值。由于没有已建成的生物质发电项目，故难以对此指标进行论证，建议今后对已建成的工程进行实际考察论证。

开发建设生物质发电项目既是落实国家节约能源和环境保护政策，发展低碳循环经济的实际举措，也是促进地方经济增长、增加农民收入的有效途径。以生物质为燃料建设电厂全面体现了“可持续发展”的方针，有着广阔的发展前景。

[1]陈 进．建设项目水资源论证制度进展与发展[J]．中国水利，2013，(3):19-22.

[2]谢家敏．浅谈我国生物质能发电发展[J]．科技资讯，2013，(7):126-127.

[3]武学毅，谢新民，张海涛，等．我国规划水资源论证工作现状与发展对策[J]．水电能源科学，2013,31(3):124-126.

[4]秦海霞，路振广，王松林，等．以中水为水源的建设项目水资源论证实例分析[J]．人民黄河，2009,31(4):74-77.

[5]刘永峰，孙照东，史瑞兰．水资源论证总体框架及内容研究[J]．人民黄河，2010,32(3):33-34.

[6]郭贺洁．建设项目取用水合理性分析研究[J]．水利建设与管理，2010，(11):79-81.

[7]哈尔滨工业大学建筑设计研究院．黑龙江省富裕县富裕镇城市污水治理工程初步设计说明书[R]．哈尔滨：哈尔滨工业大学建筑设计研究院，2008.

[8]哈尔滨工业大学建筑设计研究院．黑龙江省富裕县污水再生水利用工程初步设计[R]．哈尔滨：哈尔滨工业大学建筑设计研究院，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

赵惠新(1952-)，男，黑龙江哈尔滨人，教授，研究方向：寒区水利工程及泄水建筑物的物理模型试验研究。

TV213.4

A

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