食品工業(yè)污（廢）水處理站常見的設(shè)計(jì)問題及解決方案

于容樸 梁林海 郭坤然

摘 要：針對(duì)目前不同食品工業(yè)污（廢）水處理站設(shè)計(jì)和運(yùn)行過程中所暴露出來的共性問題，從平面布置、管線設(shè)計(jì)、設(shè)備布置、污泥減量和脫氮除磷等不同角度進(jìn)行剖析，提出了相對(duì)更為完善的解決方案。

關(guān)鍵詞：工業(yè)污水;平面布置;管線設(shè)計(jì);污泥減量;脫氮除磷;除臭

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）34-0150-03

Food Industry Sewage （Waste） Water Treatment Station of Common

Design Problems and Solutions

YU Rongpu LIANG Linhai GUO Kunran

（Beijing Huaxia Dayu Technology Co.， Ltd.，Beijing 100054）

Abstract： in view of the present different food industry sewage （waste） water treatment plant design and operation exposed by the common problems in the process， from the layout， pipeline design， equipment arrangement， sludge reduction， and analyzes the different angles such as nitrogen and phosphorus， relatively more perfect solution is proposed.

Keywords： industrial waste water;layout;pipeline design;sludge reduction;nitrogen and phosphorus;deodorization

食品工業(yè)污（廢）水處理站具有處理規(guī)模小、水質(zhì)變化大、工藝流程長(zhǎng)、平面選址受限、設(shè)計(jì)院專業(yè)人員基本不參與（環(huán)保工程公司技術(shù)人員相對(duì)專業(yè)性差）等特點(diǎn)，往往在工業(yè)污（廢）水處理站設(shè)計(jì)階段就存在諸多問題。這些問題可能會(huì)影響以后的土建施工、設(shè)備安裝、工藝調(diào)試和運(yùn)行管理。筆者通過走訪國(guó)內(nèi)上百處工業(yè)污（廢）水處理站，發(fā)現(xiàn)其設(shè)計(jì)中存在一些共性問題。為了解決這些問題，筆者提出了針對(duì)性的解決方案。

1 平面布置

污（廢）水處理站的平面布置一般在工廠規(guī)劃時(shí)統(tǒng)一布置，多位于工廠下風(fēng)向的一角，取地勢(shì)低洼之處，臨市政管網(wǎng)一側(cè)。

1.1 常見問題

污（廢）水處理站平面布置普遍存在的問題有占地面積不足，離車間或辦公樓防護(hù)距離不滿足消防要求，缺少消防環(huán)形道路，污水站的藥劑、污泥運(yùn)輸通道不滿足單車道寬度要求，設(shè)備間位置不合理等。

1.2 解決方案

1.2.1 建廠前統(tǒng)一規(guī)劃。建廠前應(yīng)根據(jù)工廠中長(zhǎng)期產(chǎn)能、未來提標(biāo)技改、產(chǎn)水回用等多因素規(guī)劃污（廢）水站的占地面積，一次規(guī)劃，分期建設(shè)。據(jù)此將土地利用效益最大化，避免因規(guī)劃不合理而導(dǎo)致重復(fù)建設(shè)、布局零散[1-4]。

1.2.2 合理布置池體。如果采用鋼筋混凝土池體，經(jīng)濟(jì)有效水深為4～5m，可設(shè)計(jì)為半地下式結(jié)構(gòu)，矩形池體合建較為節(jié)約占地。若土地資源緊張，主要處理單元可以做成圓形鋼結(jié)構(gòu)罐體，以鋼制防腐和拼裝搪瓷罐兩種材質(zhì)為主，高度可為20m左右。鋼砼池體和鋼構(gòu)罐體各有利弊。鋼砼結(jié)構(gòu)主要優(yōu)點(diǎn)：壽命較長(zhǎng)，氣水界面以上做好防腐后一般壽命可達(dá)50年以上，保溫性好，方便人員觀察和檢修，施工成本較低;主要缺點(diǎn)：施工工期長(zhǎng)，要求施工管理具有加強(qiáng)的規(guī)范性、預(yù)留預(yù)埋出圖要詳細(xì)等。鋼構(gòu)罐體結(jié)構(gòu)主要優(yōu)點(diǎn)：占地小，施工快，可移動(dòng)，基礎(chǔ)施工受地下水影響小，罐體施工受冬季施工、雨季施工影響小，管道接口方便;主要缺點(diǎn)：易發(fā)生點(diǎn)蝕，壽命短，需要做保溫層，需要做防雷接地，無隔板時(shí)內(nèi)部水流態(tài)更接近于CSTR，容易發(fā)生短流。綜上所述，在場(chǎng)地受限或工期受限時(shí)，池體可以做成鋼構(gòu)罐體結(jié)構(gòu)，如調(diào)節(jié)池、事故池、沉淀池等;結(jié)構(gòu)復(fù)雜、要求推流反應(yīng)以縮短HRT的好氧池、布設(shè)多層人字板UASB等池體宜做成矩形鋼砼結(jié)構(gòu);無限制條件時(shí)，宜做成矩形鋼砼結(jié)構(gòu)。

1.2.3 設(shè)備間的布置。設(shè)備間的布置應(yīng)優(yōu)先考慮安全性和實(shí)用性。例如，值班室宜靠近出入口，遠(yuǎn)離污泥脫水等臭氣點(diǎn)、風(fēng)機(jī)房噪聲源等處;電控室、配電室宜避免和水管交叉，且遠(yuǎn)離沼氣、氯氣等易燃易爆氣體;污泥池和污泥處理間應(yīng)盡量縮短進(jìn)出泥的管線，增加泥線檢修口，以減少污泥堵塞而造成檢修困難的問題。廠地緊張時(shí)，可在池體上方布置設(shè)備間，或布置多層建筑做設(shè)備間，高處的房間需要考慮逃生通道數(shù)量、設(shè)備進(jìn)出吊裝位置、吊裝車輛在污（廢）水站的?？奎c(diǎn)及臂長(zhǎng)等因素。

1.2.4 道路、消防和綠化。污（廢）水站的道路要充分考慮設(shè)備、物料的運(yùn)輸及消防通道要求;消防部分應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)（消防通道、室內(nèi)外消火栓、滅火器等）;綠化率宜滿足30%要求。

2 管線設(shè)計(jì)

污（廢）水處理站的不同單元之間是由管線連接而成的。管線按功能可分為水（給、排、雨、消、蒸汽等）管線系統(tǒng)、氣（空氣、沼氣）管線系統(tǒng)、泥（渣）管線系統(tǒng)、藥（酸、堿、絮凝劑、營(yíng)養(yǎng)鹽等）管線系統(tǒng);按驅(qū)動(dòng)力分為壓力流管線、重力流管線;按管材可分為碳鋼、不銹鋼、PVC、PE、PPR等。

2.1 常見問題

管線系統(tǒng)常見的問題是選材不當(dāng)、管線規(guī)格選擇不合理、管線系統(tǒng)的必要管件選擇不當(dāng)、未對(duì)管線的膨脹收縮變化做補(bǔ)償處理等，而這些問題又會(huì)導(dǎo)致管線出現(xiàn)腐蝕、爆管、拉斷、壓壞等問題。因此，做好管線設(shè)計(jì)工作尤為重要。

2.2 解決方案

2.2.1 材質(zhì)選擇。選擇管線材質(zhì)時(shí)應(yīng)充分考慮介質(zhì)的溫度、壓力、腐蝕性等因素。一般情況下，污（廢）水管道宜采用PE管等耐腐蝕材質(zhì)，地上部分空氣管可以采用碳鋼防腐材質(zhì)，室外及設(shè)備間內(nèi)盡量不要采用UPVC材質(zhì)，因?yàn)閁PVC材質(zhì)易損壞。地下管道埋深應(yīng)考慮覆土深度（防凍及荷載要求）;過路管應(yīng)盡量短，如果強(qiáng)度不足，需要用鋼制套管做防護(hù)處理;地埋管還應(yīng)考慮電化學(xué)腐蝕的防護(hù)問題等。管道的公稱壓力需要滿足泵的最大揚(yáng)程，防止管道的水錘破壞。

2.2.2 管線規(guī)格選擇。壓力流管線的規(guī)格宜按經(jīng)濟(jì)流速選擇。每天流量在幾千噸之內(nèi)的污（廢）水壓力管道，宜選1～2m/s流速（流速超過2m/s可能會(huì)浪費(fèi)較大的提升泵能耗），并應(yīng)進(jìn)行管程水力計(jì)算（包括沿程和局部損失），以降低管道上的動(dòng)力消耗（屬于污水站的無效功耗）;流體進(jìn)行遠(yuǎn)程輸送（譬如1km以上）時(shí)，水力計(jì)算尤為重要。

排水管線的規(guī)格宜按非滿流設(shè)計(jì)，按謝才公式對(duì)流量、坡度、充滿度、管材等幾個(gè)因子進(jìn)行計(jì)算校核，排水管線和重力排泥管線公稱直徑應(yīng)不小于DN150，充滿度不宜超過0.6。含有機(jī)懸浮物的管道流速為[v]≥0.6m/s，防止出現(xiàn)管道沉積，無機(jī)顆粒物應(yīng)視顆粒大小提高流速。

2.2.3 管件選擇。管件對(duì)于管系統(tǒng)來說非常重要，如干式自吸泵前一般需要設(shè)置真空罐以解決每次開啟水泵需要灌水的問題;排泥系統(tǒng)的閥門宜采用雙閥，避免因長(zhǎng)久不開閥門出現(xiàn)故障;污水泵的止回閥宜選用旋啟式（通道大，故障率低）;污泥管的閥門宜采用閘閥或刀閘閥（可防止纖維纏繞影響過流）;污水的流量計(jì)宜采用無接觸式（如電閥流量計(jì)），流量計(jì)等重要管線的儀表宜加超越管線，管線最低處應(yīng)設(shè)在排污口，出現(xiàn)拱形彎時(shí)高處應(yīng)設(shè)自動(dòng)排氣閥;污泥管道宜采用轉(zhuǎn)彎半徑較大的彎頭;易沉砂或堵塞的管道應(yīng)設(shè)檢查口等。

2.2.4 固定支架及吊架。管道架空敷設(shè)時(shí)需要設(shè)置支架或吊架，并滿足最小間距要求。安裝后的管道之間以及管道相鄰物體之間需要保持最小間距，以滿足管件的拆裝、閥門的啟閉、保溫層的安裝等必要操作。支架或吊架與管道間的固定與否視具體情況而定，某些管道需要牢牢固定，也有些管道托架只起承托作用，以滿足管道脹縮的變形要求。

2.2.5 伸縮補(bǔ)償。管道在安裝和運(yùn)行狀態(tài)下會(huì)因溫度的變化而產(chǎn)生變形，最顯著的屬蒸汽管線。另外，因塑料和鋼鐵的膨脹系數(shù)不同，塑料管的變形比鋼管要大得多。因此，在管道安裝過程中，應(yīng)設(shè)置一些伸縮節(jié)，或做一些彎曲管段，以適應(yīng)管道的脹縮變化，防止因產(chǎn)生內(nèi)壓力而使管道被破壞。

3 污泥減量

污泥是每個(gè)污水站水處理過程的最終產(chǎn)物，按性質(zhì)分可為普通固廢污泥（可分為化學(xué)污泥和生物污泥）和危廢類污泥。在處理污水的過程中，投加的化學(xué)藥劑、生物代謝的細(xì)胞殘骸、不可降解的有機(jī)物、一些無機(jī)物沉淀（鈣鹽、磷酸鹽等）均以污泥的形式排出系統(tǒng)。按照國(guó)家要求，應(yīng)盡量減少污泥的排量。

3.1 常見問題

污（廢）水站的產(chǎn)泥量較大，會(huì)給企業(yè)帶來額外的運(yùn)行負(fù)擔(dān)。污泥濃縮和脫水設(shè)備選型較小，也是污水站經(jīng)常出現(xiàn)的問題。另外，處理重金屬廢水過程中，可能會(huì)有危廢類污泥產(chǎn)生，應(yīng)著重注意其去向。

3.2 解決方案

3.2.1 危廢污泥減量。對(duì)于含重金屬離子的廢水，如金、銀、銅、汞等，宜優(yōu)先采用回收利用的方案，如沒有回收價(jià)值，可考慮與當(dāng)?shù)氐乃鄰S、磚廠等相結(jié)合，將此污泥焚燒做建材。

3.2.2 化學(xué)污泥減量。對(duì)于混凝氣浮、沉淀等單元產(chǎn)生的化學(xué)污泥，應(yīng)該對(duì)加藥種類進(jìn)行甄選，盡量采用經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)泥量少的混凝藥劑;也可以嘗試以一些可降解的生物絮凝劑替代化學(xué)藥劑。在化學(xué)加藥前，水質(zhì)水量應(yīng)調(diào)勻，以減少加藥量的波動(dòng)，防止浪費(fèi)藥量。在加藥系統(tǒng)控制方面，優(yōu)先選擇帶反饋測(cè)量?jī)x表的控制系統(tǒng)，保證加藥效果的前提下，最大限度地節(jié)省加藥量。

3.2.3 有機(jī)污泥減量。一般生物系統(tǒng)產(chǎn)生的有機(jī)污泥具有一定的可降解性能。在生物處理方向上，對(duì)于COD濃度超過1 200mg/L的原水，優(yōu)先采用厭氧處理工藝，因?yàn)樵诮到獾攘坑袡C(jī)物厭氧的產(chǎn)泥量?jī)H有好氧單元產(chǎn)泥量的1/5～1/10。好氧處理單元優(yōu)先采用延時(shí)曝氣法或生物膜法，可以大大削減污泥產(chǎn)量。

3.2.4 污泥脫水設(shè)備。不同的污泥脫水設(shè)備所得污泥含水率相差較大，壓泥設(shè)備也不完全一致。含油污泥比阻大，宜采用疊螺污泥脫水機(jī);含油少的化學(xué)污泥優(yōu)先選用板框壓濾機(jī)，含水率低于75%。用帶式污泥脫水機(jī)處理生物污泥時(shí)，處理能力較強(qiáng)，較為經(jīng)濟(jì)，但消耗濾布沖洗水較大，少量的生物污泥也可用疊螺脫水。難于泥水分離的一些污泥也可以用離心脫水機(jī)，但設(shè)備投資高，電耗大。

4 脫氮除磷

隨著國(guó)家對(duì)污水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求越來越嚴(yán)格，深度脫氮除磷工藝逐漸被企業(yè)提上日程。一些傳統(tǒng)的生物處理和化學(xué)加藥方法已經(jīng)不能滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要進(jìn)行工藝升級(jí)換代。

4.1 常見問題

氮污染物超標(biāo)的常見問題有氨氮超標(biāo)、總氮超標(biāo)兩類，磷的一般問題是總磷超標(biāo)。

4.2 解決方案

4.2.1 氮超標(biāo)。多數(shù)企業(yè)在年底前生產(chǎn)任務(wù)大，水溫低，處理水量超負(fù)荷運(yùn)行，所以加劇了氮指標(biāo)超標(biāo)的問題。一般生物脫氮設(shè)計(jì)計(jì)算需要考慮最不利水溫對(duì)污泥脫氮負(fù)荷的影響，并從污泥齡、BOD負(fù)荷等其他方面進(jìn)行校核，確保硝化與反硝化的處理效果。脫除總氮去除率較高時(shí)（譬如80%以上），盡量選用多級(jí)AO或者短程反硝化類的脫氮工藝，并對(duì)碳氮比、回流比等參數(shù)進(jìn)行核算。

4.2.2 總磷超標(biāo)?？偭壮瑯?biāo)的原因主要有兩方面：一是系統(tǒng)進(jìn)水量少、泥齡長(zhǎng)、產(chǎn)泥少;二是由化學(xué)除磷單元的效果差引起的。對(duì)于前者，可以將系統(tǒng)分組設(shè)計(jì)，在進(jìn)水量較小時(shí)開啟一組運(yùn)行，在提高除磷效果的同時(shí)，減少運(yùn)行費(fèi)用。如果因化學(xué)加藥引起出水總磷超標(biāo)，宜優(yōu)化加藥系統(tǒng)、沉淀池形式（譬如高密循環(huán)沉淀池）、污泥濃縮池容積大小等。

5 除臭

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民環(huán)境意識(shí)的提升，越來越多的人開始注意到身邊的環(huán)境是否達(dá)標(biāo)。對(duì)居民而言，最敏感的是臭氣污染物。國(guó)家在2012年更新了《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012），對(duì)空氣質(zhì)量有了更嚴(yán)的要求。除此之外，污（廢）水站還應(yīng)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2016）的廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)和《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554—93）。

5.1 常見問題

一般污水處理站散發(fā)臭氣的來源有原水處理系統(tǒng)（如格柵間、調(diào)節(jié)池、事故池、預(yù)沉池、隔油池等）、污泥脫水間、厭氧單元，水中散發(fā)臭氣的成分主要是硫化氫、氨氣、硫醇等有害氣體。

5.2 解決方案

5.2.1 預(yù)處理單元臭氣處理。對(duì)于預(yù)處理單元的池體，應(yīng)盡量采取封蓋處理，蓋板材料與池體材料宜相同，同步施工，水界面以上的防腐處理尤為重要，主要腐蝕有硫化氫腐蝕和潮濕環(huán)境下的電化學(xué)腐蝕。

5.2.2 設(shè)備間的臭氣處理。操作人員需要對(duì)設(shè)備間臭氣進(jìn)行定期或處理，換氣次數(shù)應(yīng)按規(guī)范設(shè)計(jì)。譬如，污泥脫水間要求每小時(shí)換氣次數(shù)應(yīng)不小于6次。

5.2.3 除臭的工藝選擇。對(duì)于環(huán)境溫度較高的除臭，宜按生物除臭設(shè)計(jì)，應(yīng)設(shè)置預(yù)洗和生物降解區(qū)，總停留時(shí)間宜大于20s;對(duì)于北方或寒冷地區(qū)，宜采用生物和化學(xué)或光氧化相合的工藝，以保證不同季節(jié)的除臭效果。除臭的工藝設(shè)計(jì)應(yīng)考慮硫化氫、甲烷等易燃易爆氣體的防爆、防泄漏中毒措施。

6 結(jié)語

本文對(duì)食品工業(yè)污（廢）水站的平面布置、設(shè)備間布置、管線設(shè)計(jì)、污泥減量、脫氮除磷、除臭等幾個(gè)方面存在的主要問題進(jìn)行了詳細(xì)分析，并給出了建議和解決方案，僅供設(shè)計(jì)人員和企業(yè)環(huán)保負(fù)責(zé)人員參考;對(duì)于污水站的防雷、防爆、防火、防中毒、水處理應(yīng)急預(yù)案等其他細(xì)節(jié)，未進(jìn)行相應(yīng)分析，但在設(shè)計(jì)工作中也應(yīng)引起足夠重視。

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