500kV变电站事故油池油水分离性能及处理研究

李 辉朱 敏刘晓华陶子夜

（1湖北安源安全环保科技有限公司 湖北武汉 430000 2武汉市环境保护科学研究院 湖北武汉 430000 3国网湖北省电力有限公司检修分公司 湖北武汉 430000）

1 研究背景

《国家危险废物名录》（2016版）中明确“变压器维护、更换和拆解过程中产生的废变压器油”为危险废物，废物类别为“HW08废矿物油与含矿物油废物”，废物代码为900-220-08，危险特性包括毒性（Toxicity,T）和易燃性（Ignitability,I）[1]。2016年 12月，最高法、最高检发布《关于办理环境污染刑事案件适用法律若干问题的解释》中把“非法排放、倾倒、处置危险废物三吨以上的”认定为“严重污染环境”[2]，如发生事故废油收集、暂存及处置不当可能遭受刑事处罚；变压器油事故风险防范已成为变电站环境管理的关键一环。

由于变电站事故油池多以防火规范为设计依据，其容积大多为最大单台变压器油量的60%[3,4]。事故油池容积不足则造成其防范强降雨天气下泄露环境风险较弱，同时由于结构尺寸过小，影响事故状态时的油水分离效率。

为了研究当前500kV变电站事故油池的环境风险应急防范能力，掌握事故油池的油水分离性能，更好指导变电站事故油池设计和运维管理，对湖北省相关变电站开展了调查研究。

2 研究对象

本次研究选取湖北省潜江市500kV兴隆变电站，该变电站位于潜江市总口管理区，占地面积105.2亩，于2003年11月18日动工建设，2005年1月21日正式并网运行。站内安装500kV单相自耦无载调压变压器3组，总容量250万kVA，安装500kV高抗组，总容量90万kF，并设置3个事故油池，其中#1组、#2组变压器共用一个油池，#3组变压器和高抗组分别配备1个事故油池。

在日常运转检修以及事故状态下，废变压器油会经底部集油坑汇集，通过管道流入事故油池。下雨时，雨水也会经过底部集油坑汇集流入事故集油池。

3 事故油池油水分离性能数值模拟

为了解目前事故油池的油水分离能力，利用ANSYS软件模拟了事故油池的油水分离情况。ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析(FEA)软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程(CAE)软件，能与多数计算机辅助设计(CAD，computer Aided design)软件接口，实现数据的共享和交换，是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。

本次模拟情景设置为稳态，油滴粒径选择50μm，流速0.1m/s。由图1可见，目前事故油池在一定程度上实现了油水分离，但是尾水中存在油粒。

图1 ANSYS模拟的事故油池油水分离示意图

4 事故油池含油废水排放现状调查

4.1 水样监测

为获取水质数据，于2017年8月对潜江市兴隆500kV变电站事故油池下层水体水质进行采样检测。

经检测分析，各采样点水质数据如下表：

表1 水样监测数据一览表

4.2 结果分析

从水质监测数据和《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准、《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）的对比可以发现，#1组、#2组变压器共用油池、#3组变压器油池和高抗组油池尾水都存在不同程度的超标，其中，#1组、#2组变压器共用油池超标情况最为严重，经咨询了解到#1组变压器在2017年初发生过检修。监测数据证实目前事故油池的重力隔油法只能初步实现浮油与水的分离，水中仍含有可溶油，可溶油也会随水外排。

5 事故油池含油废水处理方案研究

目前常用的油水分离法主要有三种：气浮法、过滤法、重力式油水分离法。气浮池表面负荷高，水力停留时间短，池深浅，体积小，去油效率高，但起泡浮耗能大，运营费用偏高，且需投药，日常管理要求高；过滤法采用石棉纤维等过滤介质将油拦截，从而实现油水分离。其优点是过滤效果好，出水含油量极少，缺点是需要定期更换过滤介质。重力式油水分离法利用油不溶于水、油比水轻、易浮于水表面的特性，将油水分离，该方法操作简单、造价经济、运行费用低、维护简单。

变电站事故油池含油废水是雨水进入事故集油池，导致油污进入管网形成的含油废水，其特点是时效短、速度快、污染大，特别在暴雨情况下，油污大量进入管网，污染更严重。另外由于水中存在可溶油会造成COD超标。

根据该污水产生的特点，从节约投资成本、运行费用出发，对该站含油废水处理采用物理除油。首先采用湖北安源安全环保科技有限公司自主研发的FS-50油水分离器分离。其主要工艺原理如下：

含油污水进入隔油池时，通过斜板延长停留时间，然后通过挡板，把油隔离于油水分离器的前段，然后通过中部集油槽收集，再通过排油管排入集油桶得以去除；而底部的不含油（或含有微量油）的污水则自流流入后段的水池，再通过管道自流流入吸附过滤器进行过滤吸附处理。在吸附过滤器中，污水经过布置于过滤器内部的细密过滤棉吸附，初步去除污水中剩余的少量油；再经过二级布置的活性炭深度吸附，从而深度去除水中COD等有机化合物，从而使污水达标排放。

该油水分离器含有结构简单，操作方便，处理效果高效等优点，用以快速去除表面大部分浮油；然后再通过吸附过滤器二级吸附过滤，用以去除剩余的少量油；此工艺能使兴隆500kV变电站达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。

结语

（一）结论

（1）数值模拟表明，事故油池在一定程度上实现了油水分离，但是尾水中存在油粒；与现场调研的事故油池下游管道存在浮油现象吻合，现有事故油池确难以实现油水高效完全分离，存在风险隐患；

（2）实测结果表明雨季紊流状态油水分离不彻底，会导致油类直接外排；事故油池简单的重力隔油法只能初步实现浮油与水的分离，水中仍含有可溶油，可溶油也会随水外排，造成油及COD超标排放。

（3）为了防止该类环境事故的发生，管理责任单位应对排水系统进行改造，使处理后的含油废水完全稳定达标。

（4）基于浅池理论设计的斜板隔油沉淀处理装置具有占地小、运维方便、运维成本低、风险防范能力强等特点，能为变电站事故油风险防范和达标排放提供保障。

（二）建议

（1）对事故油池含油废水排放情况进行全面调查分析，特别是石油类、COD等重要指标，全面评估存在的环境隐患。

（2）研究起草变电站事故油池设计规范，完善变电站给排水设计规范，将事故油池的事故油收集储存、油水分离、达标排放等功能要素系统研究并加以规范，防范系统性风险。

（3）对已有变电站宜尽量采用末端处理方式，解决含油废水超标排放隐患，斜板隔油沉淀池具备的占地省、效果优等特点将有助于化解风险，保障电网绿色发展、健康运营。