全地埋式生活污水處理廠風(fēng)險分析及防范措施
——以某大型全地埋式生活污水處理廠為例

石建松，王宇，趙凱

（1.中國節(jié)能環(huán)保集團有限公司，北京 100082；2.中節(jié)能水務(wù)發(fā)展有限公司，北京 100082；3.中環(huán)保水務(wù)投資有限公司，北京 100022）

0 引言

全地埋式生活污水處理廠由于其環(huán)境友好、克服鄰避效應(yīng)、節(jié)約土地等優(yōu)勢，得到社會廣泛關(guān)注，近年來發(fā)展迅速。全地埋式生活污水處理廠基本上是組團布置所有建筑物，使其構(gòu)成一個箱體并設(shè)置在地下，一般情況，因受占地面積限制，需要多層疊拼。此種布置方式對工藝設(shè)計、設(shè)備系統(tǒng)布置、安全風(fēng)險防范、建筑防火與消防系統(tǒng)、安全運行管理等方面提出了更高的要求。

1 項目概述

貴陽市某大型地埋式生活污水處理廠位于市區(qū)中心，項目整體占地面積6.1 萬m，污水處理廠部分總建筑面積36 330.74 m，污水處理能力為12 萬m/d，項目主體工藝系統(tǒng)即為污水處理系統(tǒng)，包括污水預(yù)處理及一級處理系統(tǒng)、二級生物處理系統(tǒng)、深度處理系統(tǒng)、除臭工藝系統(tǒng)、污泥處置工藝系統(tǒng)。預(yù)處理采用中格柵、細(xì)格柵、轉(zhuǎn)鼓超細(xì)格柵、曝氣沉砂池。

污水處理系統(tǒng)全部置于地下空間，主體構(gòu)筑物均埋在地面以下，地下池體部分是整個污水處理廠的主體，分為兩層，即地下負(fù)4 層和負(fù)5 層，負(fù)4 層為檢修操作層，負(fù)5 層為水處理水池構(gòu)筑物。整個污水處理廠埋深超過32 m（見圖1）。

圖1 某全地埋式生活污水處理廠豎向剖面圖

2 主要安全運行風(fēng)險

由于其地下空間環(huán)境的特殊性，全地埋式生活污水處理廠除具有傳統(tǒng)地面污水處理廠常見風(fēng)險類型外，還存在7 類突出安全風(fēng)險。

2.1 中毒窒息

臭氣中的硫化氫（HS）和氨（NH）均屬于有毒物質(zhì)。若惡臭氣體集聚，人員接觸極易造成不同程度中毒，甚至在短時間內(nèi)導(dǎo)致人員死亡。污水處理工藝使用的次氯酸鈉藥劑與酸接觸后，易產(chǎn)生劇毒化學(xué)品氯氣（Cl），若不能及時檢測和排出，易造成氯氣中毒事故。此外，地下建筑物內(nèi)空氣流通不暢，如果機械通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計不合理或設(shè)備故障，導(dǎo)致空氣中氧含量低于19.5%，將導(dǎo)致作業(yè)人員身體不適，甚至引發(fā)缺氧窒息事故。

2.2 火災(zāi)爆炸

全地埋式生活污水處理廠產(chǎn)生臭氣的主要環(huán)節(jié)是預(yù)處理區(qū)及生化區(qū)，包括中、細(xì)格柵渠，MBR 生化池，污泥脫水車間等區(qū)域。臭氣中含量最高的氣體成分為硫化氫（HS）、氨（NH），以及甲烷（CH）、甲硫醇、甲硫醚等微量有害氣體。依據(jù)CJJ/T 243—2016《城鎮(zhèn)污水處理廠臭氣處理技術(shù)規(guī)程》，城鎮(zhèn)污水處理廠臭氣污染物濃度如表1 所示。

2.3 有限空間

全地埋式生活污水處理廠主體構(gòu)筑物均埋在地下，可將整個地下空間視為有限空間，若地下空間機械通風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計不合理，通風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)失效，在人員作業(yè)巡檢區(qū)域內(nèi)未設(shè)置氧含量、可燃?xì)怏w和有毒氣體等檢測報警裝置，或報警裝置未與事故通風(fēng)裝置連鎖等，都有可能導(dǎo)致進入地下空間的人員發(fā)生中毒窒息事故。

此外，污水處理廠各類水池、臭氣處理系統(tǒng)吸氣罩、臭氣輸送管道系統(tǒng)、除臭塔、機械通風(fēng)管道等均屬于有限空間，若對其進行檢修作業(yè)時安全措施不當(dāng)，極易發(fā)生中毒窒息事故。

表1 污水處理廠臭氣污染物濃度

2.4 人員疏散困難

全地埋式生活污水處理廠由于按照戊類廠房設(shè)計，防火分區(qū)面積相對較大，人員疏散距離相對較長，當(dāng)應(yīng)急照明系統(tǒng)與疏散指示系統(tǒng)不能正常工作或照度不符合要求時，將極大地影響人員疏散效率。特別是發(fā)生火災(zāi)或其他緊急情況，人員因不熟悉地下水廠疏散路徑不能及時疏散，將導(dǎo)致傷亡事故。

2.5 水淹風(fēng)險

全地埋式生活污水處理廠在緊急狀態(tài)下，存在重力流進水不能停止和地面積水倒灌廠區(qū)的雙重風(fēng)險。進水的停止主要依賴于速閉閥等外圍安全設(shè)施，廠區(qū)排水依賴排水泵及臨時泵，一旦設(shè)施設(shè)備失靈或柴油機組應(yīng)急電源出現(xiàn)問題，水廠就存在被淹的可能。部分全地埋式或半地埋式生活污水處理廠建構(gòu)筑物埋深較淺，廠區(qū)內(nèi)排水相對容易，遭遇水淹事故的風(fēng)險相對較小。

2.6 人員淹溺

污水處理系統(tǒng)的沉砂池，中、細(xì)格柵渠及事故池，其水深較深，最深超過7 m。若以上設(shè)施、水池等未設(shè)置安全標(biāo)識，或其防護蓋板、防護欄桿缺失或防護蓋板承載力下降，人員站在蓋板上作業(yè)或人員依附欄桿，以及從事其他活動時，有可能從欄桿或蓋板墜落到水池中，導(dǎo)致淹溺事故發(fā)生。

2.7 噪聲危害

地下空間內(nèi)各類機械設(shè)備運轉(zhuǎn)的噪聲較大，尤其是鼓風(fēng)機系統(tǒng)，其運行噪聲大、振動大，為廠內(nèi)最大的噪聲源，如不采取減振、消音、封閉等措施，作業(yè)人員長時間無保護地暴露在噪聲環(huán)境中會造成聽力受損。

3 風(fēng)險防范措施

全地埋式生活污水處理廠安全風(fēng)險類型及其危害程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)地上污水處理廠，必須通過強化本質(zhì)安全設(shè)計、加強安全運營維護、提高應(yīng)急處置能力等對策措施，落實安全風(fēng)險防范措施，保護人員安全和設(shè)備穩(wěn)定運行。

3.1 本質(zhì)安全設(shè)計方面

3.1.1 總平面布置

全地埋式生活污水處理廠生產(chǎn)管理區(qū)與生產(chǎn)處理區(qū)完全分隔，總平面布置中考慮功能分區(qū)明確，使噪聲、有毒氣體產(chǎn)生源集中布置、集中監(jiān)控和防護。建（構(gòu)）筑物間隔除滿足工藝流程要求外，同時還滿足防火、通風(fēng)、照度等距離要求。

3.1.2 自動化控制系統(tǒng)

全地埋式生活污水處理廠實現(xiàn)自動化控制系統(tǒng)，在中央控制室值班監(jiān)控。自動化控制系統(tǒng)包括生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)、在線檢測儀表、CCTV 閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)、管理計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、污水廠管理軟件系統(tǒng)、自動化DCS 系統(tǒng)及儀表的保護、接地，入侵報警系統(tǒng)及電子巡更系統(tǒng)等。

3.1.3 人員定位系統(tǒng)

人員定位系統(tǒng)由定位管理器、定位網(wǎng)關(guān)與電子標(biāo)簽（人員定位卡）構(gòu)成，采用無線技術(shù)實現(xiàn)綜合定位功能。該廠設(shè)置58 個定位管理器、20 個人員定位卡，覆蓋現(xiàn)場全員全區(qū)域。廠區(qū)人員佩戴人員定位卡，系統(tǒng)可對佩戴人員當(dāng)前所在位置進行實時監(jiān)控，同時系統(tǒng)對佩戴人員巡檢路線進行記錄，對危險區(qū)域的人員進入，現(xiàn)場提示報警，且在危險情況下，佩戴人員可通過定位卡SOS鍵進行求救。

3.1.4 電力系統(tǒng)

該全地埋式生活污水處理廠按二級電力負(fù)荷設(shè)計，采用雙回路電源供電，并增加一套800 kW 應(yīng)急柴油發(fā)電機系統(tǒng)。兩路電源一用一備，互為備用，每路電源都能滿足本項目全部負(fù)荷需要，當(dāng)一路高壓電源失電時，采用自動方式倒閘，最大限度保障電力供應(yīng)；應(yīng)急柴油發(fā)電機可以滿足全部重要設(shè)備設(shè)施的持續(xù)供電。

3.1.5 除臭系統(tǒng)

全地埋式生活污水處理廠將容易產(chǎn)生臭氣的構(gòu)筑物與設(shè)備均加蓋密封并進行負(fù)壓抽引，防止臭氣擴散，通過管道收集系統(tǒng)將臭氣收集至生物除臭裝置，通過微生物的作用將臭氣成分氧化分解，使之無害化后排放至廠內(nèi)排氣豎井內(nèi)。

3.1.6 機械通風(fēng)系統(tǒng)

全地埋式生活污水處理廠操作層及設(shè)備區(qū)設(shè)機械通風(fēng)系統(tǒng)。送、排風(fēng)系統(tǒng)采用高可靠性的通風(fēng)設(shè)備，平時開啟，確保地下空間內(nèi)空氣品質(zhì)滿足室內(nèi)空氣質(zhì)量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.7 環(huán)境監(jiān)測及有毒氣體監(jiān)測報警系統(tǒng)

全地埋式生活污水處理廠依據(jù)GB 12358—2006《作業(yè)場所環(huán)境氣體檢測報警儀 通用技術(shù)要求》、GBZ/T 223—2009《工作場所有毒氣體檢測報警裝置設(shè)置規(guī)范》、GB/T 50493—2019《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)各工藝段產(chǎn)生的有毒有害氣體種類，設(shè)置HS、CH、NH、Cl、O等5 種氣體監(jiān)測儀表40 余個，以及配套報警控制器10 套，監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳送至中控室。在可能產(chǎn)生可燃?xì)怏w和有毒氣體的地點，張貼安全警示標(biāo)識，配備防毒面具等防護措施，進入廠區(qū)人員攜帶便攜式四合一檢測儀（HS、O、CO、可燃?xì)怏w），隨時檢測氣體濃度。

3.1.8 消防設(shè)計

當(dāng)前還沒有專項的防火規(guī)范應(yīng)用于全地埋式生活污水處理廠的管理，在設(shè)計時可參考現(xiàn)行GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范（2018 版）》的相關(guān)規(guī)定，并借鑒國內(nèi)成功經(jīng)驗、消防部門評審以及專家論證的結(jié)果，結(jié)合全地埋式生活污水處理廠火災(zāi)風(fēng)險特點，其防火分區(qū)面積可按照地下設(shè)備用房2 000 m最大面積進行設(shè)計，在確保安全的情況下達(dá)到經(jīng)濟實用的效果。廠內(nèi)所有構(gòu)建筑物嚴(yán)格依照GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范（2018 版）》設(shè)計要求。

3.1.9 防水淹設(shè)計

全地埋式生活污水處理廠排水為雨污分流制，地面雨水統(tǒng)一收集后匯入廠區(qū)雨水管道。在進水處截污溝內(nèi)設(shè)置了進水限流裝置，在進水管處設(shè)置閘閥和速閉閥兩道閘門，可自動控制，也可手動控制，速閉閥具有失電自動關(guān)閉功能。如發(fā)生停電等不可預(yù)測因素導(dǎo)致污水無法處置時，可在地下2 500 m事故池短時間儲存，確保不超標(biāo)排放。若出現(xiàn)暴雨、洪水等，事故池亦可起到較好緩沖作用。

3.1.10 噪聲控制

全地埋式生活污水處理廠在平面布置上將生產(chǎn)管理區(qū)功能用房布置在地面，遠(yuǎn)離噪聲源。生產(chǎn)處理區(qū)布置于地下，采用先進的生產(chǎn)設(shè)備和減振降噪措施，控制噪聲源的強度。對于噪聲較大的鼓風(fēng)機房和泵房，則在室內(nèi)設(shè)置吸音墻裙、吸音吊頂和懸掛強吸收體，吸收和降低反射聲強度，達(dá)到降噪效果。同時加強密閉性，防止噪聲擴散，減少干擾，改善工作環(huán)境。

3.2 安全運行維護方面

一是強化安全生產(chǎn)和專業(yè)技術(shù)力量配備。全地埋式生活污水處理廠火災(zāi)爆炸、中毒窒息等事故風(fēng)險突出，危險程度高，該廠雖然勞動定員達(dá)不到《安全生產(chǎn)法》規(guī)定的設(shè)置安全生產(chǎn)管理機構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)，但仍建議設(shè)置安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門、配備專職安全生產(chǎn)管理人員，開展安全標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、事故隱患排查治理、安全文化建設(shè)等工作。同時，增加設(shè)備或系統(tǒng)的管理、維護人員的數(shù)量，增加高素質(zhì)人員的比重。

二是加強設(shè)備定期試驗輪換和檢查維護。全地埋式生活污水處理廠電力電源、變壓器、除臭風(fēng)機、事故池抽水泵等重要設(shè)備系統(tǒng)均設(shè)計了備用系統(tǒng)。運營單位應(yīng)建立設(shè)備系統(tǒng)的定期試驗輪換制度，確保備用系統(tǒng)長期處于完好狀態(tài)。建立完善自動化控制系統(tǒng)的運行、檢修和試驗規(guī)程，加強對消防系統(tǒng)、可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測裝置的檢測、校驗，以及連鎖、保護、報警系統(tǒng)的預(yù)防性維護，確保其所有設(shè)備、部件（包括硬件和軟件）都在監(jiān)視之下，處于完好狀態(tài)。

三是重點加強有限空間作業(yè)安全管控。全地埋式生活污水處理廠涉及有限空間作業(yè)較多，運營單位應(yīng)制定有限空間作業(yè)管理制度及操作規(guī)程，執(zhí)行有限空間作業(yè)票制度，配備有限空間作業(yè)安全設(shè)施。有限空間作業(yè)過程必須通過審批，并按照規(guī)程要求執(zhí)行“先通風(fēng)、后檢測、再作業(yè)”等規(guī)定。該水廠對有限空間區(qū)域蓋板等進行了編號與劃定位線，確保任何未受控操作均可在巡檢中發(fā)現(xiàn)。

四是大力開展安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。全地埋式生活污水處理廠應(yīng)加強安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，通過建立全員安全生產(chǎn)責(zé)任制度，制定安全管理制度和操作規(guī)程，排查治理隱患和監(jiān)控重大風(fēng)險，建立安全風(fēng)險分級管控和隱患排查治理雙重預(yù)防機制，推行定置管理、可視化管理，創(chuàng)建“7S”（整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)、安全、節(jié)約）工廠，推動人、機、環(huán)、管處于良好的生產(chǎn)狀態(tài)，并持續(xù)改進。

3.3 應(yīng)急能力建設(shè)方面

根據(jù)《生產(chǎn)安全事故應(yīng)急預(yù)案管理辦法》（國家安監(jiān)總局第88 號令）及GB/T 29639—2020《生產(chǎn)經(jīng)營單位生產(chǎn)安全事故應(yīng)急預(yù)案編制導(dǎo)則》要求，結(jié)合全地埋式生活污水處理廠的危險因素，在傳統(tǒng)地上污水處理廠應(yīng)急預(yù)案體系的基礎(chǔ)上，補充編制應(yīng)急預(yù)案。同時還應(yīng)針對一些具體的裝置、場所或設(shè)施、崗位制定相應(yīng)的現(xiàn)場應(yīng)急處置預(yù)案，編制應(yīng)急處置卡，并在廠區(qū)建立微型消防站，儲備必要的應(yīng)急物資，開展應(yīng)急演練和培訓(xùn)，提高應(yīng)急處置能力。

4 結(jié)論

全地下式污水處理廠與傳統(tǒng)地上污水處理廠之間的差異非常明顯，事故風(fēng)險和危害程度較高，在國內(nèi)發(fā)展時間較短，安全運營經(jīng)驗不足，需要在安全風(fēng)險分析、本質(zhì)安全設(shè)計、安全運行維護、應(yīng)急處置能力等方面進行深入研究，保證地埋式污水處理廠的安全運行。