巴基斯坦海边电厂港区含油海水取水设计

(中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司，河北 石家庄 050031)

1 概述

随着“一带一路”市场的开拓，电力勘测设计进入了印尼、印度、孟加拉、巴基斯坦、摩洛哥、厄立特里亚、波黑等发展中国家。考虑建厂条件，目前建设的海外电厂多数位于海边港区，因此海水的取水及预处理系统设计研究是保证电厂安全稳定运行的一个重要课题。

“一带一路”建设参与国有的处于发展中阶段，其国内环境立法及监督体系还处于探索阶段，环境监督体系有待健全，在工业园区及港区附近海域存在企业排放污染物的风险，且随着当地工业企业的发展，在一定时期内污染物不达标排放的风险也逐渐上升。巴基斯坦卡西姆港2×660 MW燃煤电站于2014年开展前期工作，并连续监测了半年的水质，虽然在前期资料收集阶段海水水质全分析没有发现油类成分，但是考虑取水区域位于巴基斯坦最大的港务区以及取水口和输煤码头同区域布置，存在码头船舶燃油泄漏的风险，工程设计中采取了明渠引水、水下布置进水窗口取水和网格絮凝池+斜板沉淀的海水预处理方案，取水方案和预处理方案均能通过水的上下层流动来截流部分漂浮物质。

卡西姆项目取水和预处理系统于2017年4月通水调试，在调试期间监测到海水中含有0～12 mg/L的微量浮油，经过调试后，水系统于2017年4月26号出合格水，海水预处理系统出水浊度控制在2NTU以内，出水含油量为零，实际运行结果证明取水及预处理方案有效地拦截了海面微量的浮油。

2 卡西姆电厂取水口周边环境

卡西姆港燃煤电站位于巴基斯坦卡西姆工业园区，西侧紧邻KE燃油电厂，南侧为红树林保护区，电厂距离卡西姆码头3.5 km，见图1。取水海域水流为典型的退涨潮驱动往复流，在涨潮期间海水主要从码头区域往电厂方向流动。

图1 电厂位置图

2015年4月水系统通水后发现取水明渠入口监测含有微量油，见图2。不同时间浓度范围为0～12 mg/L。经过分析发现，巴基斯坦的工业今年来有较大发展，港区一方面停靠的船舶大量增加，燃油泄漏偶有发生；另一方面工业园区发展较快，部分工厂存在废水不达标排放的问题，企业排放含油废水问题比较严重。

图2 取水明渠油污

3 取水系统及预处理系统设计

卡西姆工程设置一条取水明渠，将海水引至位于厂区南侧的海水取水泵房前池。海水通过取水泵升压后，经过2根DN1200玻璃钢管送至海水预处理系统进行处理，海水通过絮凝澄清预处理后作为海水淡化及循环水的补水。

3.1 取水口设计

卡西姆工程设置一条取水明渠，取水明渠位于煤码头的西侧，将海水引至位于厂区南侧的海水取水泵房前池。在取水泵站，设置3×50%立式斜流泵，2运1备，配置2台变频器，露天安装。每台水泵设置独立的进水流道，在进水流道上分别设置检修钢闸门、拦污栅和旋转滤网，见图3。

图3 取水泵房平剖面图

取水明渠入口处设围油栏，可拦截、围控、导流水面油污，减少水面浮油进入取水泵房，降低取水系统海水中油的含量。取水泵房沉砂池入口和泵房流道入口均采用了下进水窗口设计，既能阻挡漂浮物又起到拦截少量漂浮油污的作用。

海水在作为冷却水之前，需要过滤掉海水中的水生生物和杂物，防止设备堵塞，所以海水过滤系统是电厂可靠运行的重要安全屏障，考虑到海水中漂浮物种类繁多、大小形状不均的特点，卡西姆工程利用格栅拦截海域内大块的树木、杂草和漂浮物，利用滤网拦截细小的悬浮物、水草、海生物等杂物。从设备选型及运行维修便利考虑，板框式旋转滤网具有占地面积小，土建费用低，设备加工制作相对简单的优势，本工程选用带移动清污机的拦污栅+板框旋转滤网的清污方式。

3.2 预处理系统设计

原水经混合器进入絮凝沉淀池，在混合器处投加混凝剂，在絮凝池第一格内投加助凝剂，原水经絮凝沉淀处理后，去除大部分悬浮物。沉淀池出水一部分进入循环水预处理清水池，一部分进入海水淡化预处理清水池。絮凝池、沉淀池的排泥水先进入污泥调节池储存，再提升至污泥浓缩池浓缩处理，浓缩后的污泥进入离心脱水机进一步浓缩脱水，泥饼储存在电动泥斗内，由污泥车外运；浓缩池上清液及离心脱水机脱水储存至排水池，并回流至总进水管重新利用。

絮凝采用星形冀片絮凝设备，设计絮凝时间为19 min，水力分级为3 级。一级流速为0.14 m/s，二级流速为0.12 m/s，三级流速为0.10 m/s。絮凝池尺寸为10.45 m×12.00 m×7.65 m，见图4。

图4 网格絮凝池平剖面图

4 调试效果

经过半个月的调试后根据实际监测数据证实，在前期调试阶段海面聚集了比较高浓度的油污，且前期施工过程中没有注意防护，取水泵房进入了部分浮油，造成调试初期预处理出水含有最高约0.6 mg/L的含油量，见表1。随着调试时间的延长，清水池含油量降低到了0.1 mg/L，到调试中期监测到絮凝池入口含油量降低到0.2 mg/L，清水出口含油量为0 mg/L，见表2。

表1 调试初期含油量监测(2018年4月19日)

表2 调试中期含油量监测(2018年4月21日)

通过实际的调试结果可以看出网格式絮凝沉淀池能有效去除微量的浮油，水流通过在网格内上下往复流把部分油污隔离在絮凝池内，池中加絮凝剂形成的絮体吸附、网捕卷扫微量油后取到了一定的去除作用，实际进水水质分析证明下进水方式对于海水中的漂浮油质具有良好的隔离拦截作用。对调试的结果进行分析得出海水中油污以浮油为主，为了增强系统对波浪的适应能力，在调试后期增加设置了围油栏来增强取水系统拦截浮油的能力，见图5。

图5 围油栏

巴基斯坦卡西姆港2×660 MW燃煤电站1号机组于2017年11月22日顺利通过168小时试运行，2号机组于2018年1月24日顺利通过168小时试运行，经过几个月的满负荷运行证明在增加设置了围油栏后系统的运行更加平稳，絮凝池入口含油量明显下降，多数时间段在预处理入口处监测不到浮油，预处理出口处一直未检测到油类物质，运行结果表明在调试后期增设的围油栏也起到了很好的增强拦截浮油作用，效果明显。

5 结语

本工程所处海域在2014年项目前期未发现浮油，2017年调试时监测到了微量的浮油，说明海水污染物发生变化，验证了发展中国家在工业发展的初期污染物排放量增加的一般逻辑，因此在一带一路国家港区或工业区近海的取水工程设计时需要考虑船舶燃油泄漏及工业企业排放废水污染的潜在风险。

下进水取水口可以很好的物理隔离取水明渠海水中的浮油和大部分漂浮物；围油栏对波浪具有良好的适应性能，降低取水明渠入口的含油量；而网格上下往复式絮凝池实际上是絮体上下往复的在絮凝池内缓慢流动，一方面隔离截流了部分浮油取到了一定隔油作用，另一方面网格内形成的大絮体也吸附、网捕、卷扫了微量的油污取到了一定的去除作用，卡西姆项目的实际工程经验表明在水体含油量在0～12 mg/L范围时只采取针对性的下进水、絮凝处理措施后也能达到去除微量油污的显著效果。