某化工園區(qū)“一企一管”污水收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

杜振峰， 李峰

（中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司， 蘭州 730000）

化工園區(qū)企業(yè)污水的收集處理是制約化工園區(qū)發(fā)展的瓶頸之一， 污水的收集處理若不能行之有效， 園區(qū)的生態(tài)環(huán)境將面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)， 既不利于招商引資， 亦不利于可持續(xù)發(fā)展。 目前， 國(guó)內(nèi)化工園區(qū)的排水方式仍以地埋污水管道為主， 該種方式雖有著技術(shù)成熟， 工程投資少， 使用范圍廣， 施工容易等優(yōu)點(diǎn)， 但同時(shí)存在著監(jiān)管困難， 對(duì)于企業(yè)污水的偷排、 漏排缺乏行之有效的監(jiān)管方式， 且地埋污水管道容易存在錯(cuò)接、 漏接現(xiàn)象， 不利于環(huán)境保護(hù)［1－2］。 針對(duì)此種現(xiàn)象， 2012 年環(huán)保部發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)化工園區(qū)環(huán)境保護(hù)工作的意見》［3］， 提出園內(nèi)企業(yè)排放的廢水原則上應(yīng)經(jīng)專用明管輸送至集中式污水處理廠； 2015 年工信部發(fā)布《工業(yè)和信息化部印發(fā)促進(jìn)化工園區(qū)規(guī)范發(fā)展指導(dǎo)意見》［4］， 要求園區(qū)廢水應(yīng)當(dāng)采用專管或明管輸送。 根據(jù)政策要求，化工園區(qū)的污水管網(wǎng)必須改變傳統(tǒng)的地埋敷設(shè)方式， 采用專管或明管敷設(shè)， 防止偷排及超標(biāo)排放等現(xiàn)象的產(chǎn)生， 控制企業(yè)及園區(qū)污染物排放總量， 防止污水管道滲漏對(duì)環(huán)境的污染， 便于監(jiān)控管道的運(yùn)行情況。 設(shè)計(jì)方案考慮污水“一企一管， 架空敷設(shè)”方式， 既利于監(jiān)管部門的有效監(jiān)督， 又利于環(huán)境保護(hù)， 既符合國(guó)家對(duì)于化工園區(qū)污水收集方式的政策導(dǎo)向， 又利于化工園區(qū)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。 本文根據(jù)園區(qū)發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)狀排水系統(tǒng)存在問(wèn)題， 分析對(duì)比了不同排水系統(tǒng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)， 概述了選用的公共管廊方案的污水收集系統(tǒng)的總體布置、 管廊斷面、 匯水池、 除臭、 保溫、 重要節(jié)點(diǎn)等設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 園區(qū)概況及存在問(wèn)題

1.1 園區(qū)概況

園區(qū)規(guī)劃面積約50 km2， 以建設(shè)大型、 特大型煤氣化生產(chǎn)裝置進(jìn)行產(chǎn)業(yè)定位。 現(xiàn)狀企業(yè)40 家，擬入住企業(yè)5 家。

1.2 園區(qū)排水系統(tǒng)現(xiàn)狀

現(xiàn)狀建成污水處理廠1 座， 規(guī)劃再生水處理廠1 座。 現(xiàn)狀排水系統(tǒng)為截流式合流制， 污水不能完全有效處理， 部分污水未經(jīng)處理外溢， 污染生態(tài)環(huán)境。 此外， 現(xiàn)狀污水管道均為地埋敷設(shè)， 難以檢測(cè)滲漏、 偷排等現(xiàn)象； 且現(xiàn)狀管道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低， 排水管徑偏小， 暴雨期造成路面嚴(yán)重積水等問(wèn)題。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 污水系統(tǒng)方案比選

結(jié)合園區(qū)實(shí)際情況， 選取地上公共管廊、 地下管溝及傳統(tǒng)地埋管道3 種污水系統(tǒng)方案做分析比選：

（1） 地上公共管廊方案。 污水管網(wǎng)采用“一企一管， 架空敷設(shè)”的方式建設(shè)， 即在園區(qū)內(nèi)建設(shè)地上公共管廊， 并在管廊上為每個(gè)企業(yè)敷設(shè)一根壓力污水管道， 企業(yè)自行將污水提升輸送至中間匯水池或污水處理廠。 需配套自控系統(tǒng)、 水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、 監(jiān)控系統(tǒng)、 伴熱系統(tǒng)等。 該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)： ①容納管線種類多、 數(shù)量多， 可供市政管線、企業(yè)之間物料傳輸管線等多種管線使用， 用途多元化； ②避免管線開挖施工， 減小反復(fù)開挖造成的社會(huì)負(fù)面影響； ③減小管道占地， 節(jié)省土地， 增大園區(qū)土地價(jià)值； ④符合政策要求， 明管敷設(shè)， 防止偷排及超標(biāo)排放等現(xiàn)象的發(fā)生， 控制企業(yè)及園區(qū)污染物排放總量， 防止污水管道滲漏對(duì)環(huán)境的污染， 環(huán)境效益顯著； ⑤初始投資較大， 但后續(xù)根據(jù)園區(qū)建設(shè)情況增加層數(shù)， 操作靈活， 投資小， 利用價(jià)值大； ⑥符合未來(lái)化工園區(qū)發(fā)展趨勢(shì)。

（2） 地下管溝方案。 地下管溝的布置方式及運(yùn)行系統(tǒng)與地上公共管廊方案相同， 僅將地上管廊改為管溝形式， 符合政策及環(huán)保要求。 但管溝系統(tǒng)有以下不足： ①管溝可容納市政壓力管道、 通信管道等， 因斷面尺寸有限， 不適用于大管徑管道， 容納管線種類、 數(shù)量有限， 用途較單一； ②可通過(guò)增加管溝數(shù)量擴(kuò)容， 需開挖施工， 對(duì)已建設(shè)施影響較大； ③維修時(shí)需反復(fù)開挖， 破壞植被； ④占地較大， 且對(duì)其他已建市政管線影響較大， 開挖施工難度大； ⑤需設(shè)置檢修口、 吊裝口、 自控系統(tǒng)、 水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、 監(jiān)控系統(tǒng)、 滲漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、 氣體檢測(cè)系統(tǒng)、 沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等， 配套系統(tǒng)復(fù)雜； ⑥初始投資較大， 后續(xù)若擴(kuò)容， 需新建管溝， 投資較大。

（3） 傳統(tǒng)地埋方案。 傳統(tǒng)地埋方式即污水管道直埋于地下， 不同企業(yè)排放污水匯入直埋主管道，由污水主管道輸送至污水處理廠進(jìn)行集中處理， 初始投資少。 該方法對(duì)于企業(yè)偷排、 超標(biāo)排放等違法行為缺乏有效監(jiān)管； 污水管道存在滲漏， 對(duì)周圍環(huán)境及地下水威脅較大； 且管道的維修、 增設(shè)需反復(fù)開挖地面。

綜合比較地上公共管廊方案、 管溝方案和傳統(tǒng)地埋方案的政策導(dǎo)向、 運(yùn)行方式、 擴(kuò)容方式、 保護(hù)環(huán)境及未來(lái)化工園區(qū)的發(fā)展趨勢(shì)等優(yōu)缺點(diǎn)， 該化工園區(qū)的污水收集系統(tǒng)選用地上公共管廊方案。

2.2 污水收集系統(tǒng)總體布置

針對(duì)園區(qū)現(xiàn)狀排水系統(tǒng)存在的問(wèn)題， 根據(jù)國(guó)家政策導(dǎo)向， 采取新建地上公共管廊， 企業(yè)污水壓力流上公共管廊的明管敷設(shè)方式， 做到“一企一管， 架空敷設(shè)”的獨(dú)立污水排放系統(tǒng)； 現(xiàn)狀雨污合流管道作雨水管道， 并對(duì)不滿足要求的管道進(jìn)行改建擴(kuò)容。

園區(qū)面積大， 大部分企業(yè)距離污水廠較遠(yuǎn)， 考慮壓力流污水管道輸送距離不宜過(guò)長(zhǎng)， 同時(shí)控制公共管廊上污水管道數(shù)量不宜過(guò)多， 結(jié)合園區(qū)內(nèi)企業(yè)分布情況， 并依據(jù)地勢(shì)， 將園區(qū)分為3 大污水系統(tǒng)， 同時(shí)建設(shè)1＃、 2＃匯水池， 各企業(yè)生活污水及一般工業(yè)污水沿公共管廊壓力流排入相應(yīng)匯水池，由匯水池泵站統(tǒng)一提升進(jìn)入下游匯水池或污水處理廠。 企業(yè)特殊工業(yè)廢水由專管沿公共管廊直接送入污水處理廠相應(yīng)處理單元。 公共管廊盡可能沿主路布置以輻射較多企業(yè)， 總體平面布置如圖1 所示。

圖1 污水收集系統(tǒng)總體平面布置Fig. 1 General layout of sewage collection system

2.3 公共管廊斷面尺寸設(shè)計(jì)

公共管廊近期容納各企業(yè)污水管、 污水泵站出水主管及中水管道， 遠(yuǎn)期根據(jù)園區(qū)發(fā)展情況增加新入駐企業(yè)污水輸送等管道。 根據(jù)現(xiàn)狀企業(yè)數(shù)量統(tǒng)計(jì)， 近期容納污水管數(shù)最多的主管廊共容納污水管12 根， 中水管道2 根。 根據(jù)容納管道數(shù)量， 確定主管廊斷面形式， 按3 層設(shè)計(jì)， 建設(shè)2 層， 預(yù)留1層， 單層最多容納管道10 根， 公共管廊斷面布置如圖2 所示。 公共管廊采用混凝土框架結(jié)構(gòu)， 設(shè)置間隔為6 m， 建設(shè)總長(zhǎng)度為16.055 km。

圖2 公共管廊斷面布置Fig. 2 Cross-section arrangement of public tunnel

2.4 1＃、 2＃匯水池設(shè)計(jì)

根據(jù)污水系統(tǒng)布局， 共需設(shè)置1＃和2＃兩座匯水池， 匯水池有效容積均按2 h 的污水量考慮， 容積分別為550 m3和650 m3。 為防止污水滲漏及臭氣揮發(fā)， 匯水池設(shè)置為地埋鋼筋混凝土封閉池體，設(shè)置檢修孔、 清淤孔及通氣孔， 并設(shè)置除臭設(shè)施對(duì)池體內(nèi)氣體進(jìn)行處理， 防止污水產(chǎn)生的有毒有害氣體對(duì)環(huán)境造成污染。 同時(shí)對(duì)每座匯水池設(shè)置潛污泵及附屬用房， 包括開閉所間、 配電間、 水質(zhì)監(jiān)測(cè)及除臭間。

2.5 污水收集管道設(shè)計(jì)

污水收集管道采用內(nèi)外涂塑復(fù)合鋼管， 架空敷設(shè)于管廊架上， 支座采用雙向限位滑動(dòng)支座或固定支座。 根據(jù)企業(yè)實(shí)際污水量及發(fā)展預(yù)留需要， 管徑采用DN 100～DN 350 mm。 管道高點(diǎn)設(shè)置排氣閥，進(jìn)出口設(shè)置電動(dòng)閥門。

2.6 監(jiān)測(cè)及控制裝置

為保證進(jìn)入市政污水管網(wǎng)的企業(yè)污水水質(zhì)達(dá)到GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)格值， 方便市政污水管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理部門統(tǒng)一管理， 在每個(gè)企業(yè)污水出口處設(shè)置水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)裝置、 流量計(jì)及電動(dòng)閥門， 在線監(jiān)測(cè)企業(yè)污水水質(zhì)及水量， 并將信號(hào)傳輸至污水處理廠監(jiān)控中心。 若水質(zhì)不滿足納管要求， 則立即關(guān)閉電動(dòng)閥門并通報(bào)企業(yè)。 水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置置于企業(yè)內(nèi)部， 并在管道出廠區(qū)后設(shè)置一座閥門井， 內(nèi)裝電動(dòng)閥門及流量計(jì)， 便于管理單位控制及統(tǒng)計(jì)排水量。

3 重要節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

3.1 公共管廊過(guò)路設(shè)計(jì)

為保障園區(qū)交通順暢， 公共管廊過(guò)路及過(guò)廠區(qū)門口處采用鋼桁架抬高方式， 與地面凈空5～7 m［5］。根據(jù)現(xiàn)狀路面寬度， 鋼桁架跨度介于21 ～ 42 m。設(shè)計(jì)3 層， 桁架上設(shè)置固定管道的管卡和支座。 公共管廊過(guò)路節(jié)點(diǎn)如圖3 所示。

圖3 公共管廊過(guò)路節(jié)點(diǎn)Fig. 3 Crossing nodes for public tunnel

3.2 匯水池除臭設(shè)計(jì)

各企業(yè)污水出水均滿足規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)， 但不同性質(zhì)的污水同時(shí)匯到匯水池， 可能會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成有異味的污染物， 若有不滿足GB 16297—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的危險(xiǎn)氣體溢出匯水池， 將影響空氣環(huán)境質(zhì)量。 故匯水池設(shè)離子除臭系統(tǒng)， 收集匯水池廢氣并處理達(dá)標(biāo)后排放進(jìn)入大氣。

3.3 管道保溫設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目地處西北地區(qū)， 因冬季氣溫低， 企業(yè)排水方式以間歇排水為主， 管道在運(yùn)行過(guò)程中容易冰凍。 本設(shè)計(jì)采用電伴熱加外保溫層方式對(duì)管道進(jìn)行保溫， 以保障排水系統(tǒng)冬季正常運(yùn)行。 外保溫層采用復(fù)合硅酸巖棉氈（憎水性）保溫材料， 密度為80～120 kg／m3， 其中管徑小于或等于DN 150 mm 架空管道外包60 mm 厚的復(fù)合硅酸巖棉氈（憎水性）保溫材料， 管徑大于DN 150 mm 架空管道外包80 mm 厚的復(fù)合硅酸巖棉氈（憎水性）保溫材料， 外包裹防護(hù)層為0.5 mm 厚的鍍鋅薄鋼板， 鉚釘固定。內(nèi)部沿管道敷設(shè)電伴熱帶， 通過(guò)測(cè)量管壁實(shí)際溫度和控制伴熱帶發(fā)熱來(lái)保證管道溫度在維持溫度范圍內(nèi)， 本設(shè)計(jì)管道維持溫度范圍為5 ～15 ℃， 管壁最低溫度不小于6 ℃， 當(dāng)管壁溫度大于10 ℃時(shí)， 伴熱帶停止工作。 設(shè)置溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管壁溫度， 并將溫度數(shù)值上傳至伴熱帶控制器控制伴熱帶回路電源的通斷， 從而實(shí)現(xiàn)伴熱帶回路的啟停。 設(shè)置一套集中監(jiān)控軟件， 可實(shí)現(xiàn)對(duì)伴熱帶系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制。

4 結(jié)語(yǔ)

將煤化工園區(qū)截流式合流制排水系統(tǒng)改為雨污分流制排水系統(tǒng)， 提高雨水系統(tǒng)排水能力， 有效消除園區(qū)內(nèi)澇積水點(diǎn)。 新建“一企一管， 架空敷設(shè)”的壓力流污水收集系統(tǒng)， 符合政策導(dǎo)向， 能夠有效防止企業(yè)污水偷排、 漏排等現(xiàn)象。 可根據(jù)水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)， 對(duì)企業(yè)超標(biāo)或水質(zhì)不達(dá)標(biāo)污水進(jìn)行關(guān)閥阻斷， 避免其進(jìn)入污水收集處理系統(tǒng)， 控制企業(yè)及園區(qū)污染物排放總量。 同時(shí)， 管道采用架空敷設(shè)， 方便運(yùn)營(yíng)維護(hù)部門檢修維護(hù)。 該系統(tǒng)對(duì)保護(hù)園區(qū)水生態(tài)安全， 改善園區(qū)環(huán)境質(zhì)量， 促進(jìn)園區(qū)招商引資起到積極作用， 具有良好的使用前景， 可供類似園區(qū)參考借鑒。