李東祥

（安徽海螺建材設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司， 安徽 蕪湖 241070）

城市生活垃圾的填埋處置受占地面積、 處理能力和對(duì)周邊環(huán)境影響等因素的限制， 已無(wú)法滿足居民生活垃圾日益增長(zhǎng)而急需消納的要求， 垃圾焚燒則是系統(tǒng)解決城市垃圾處置的有效途徑。 水泥工業(yè)新型干法生產(chǎn)線， 可利用其配套的窯和分解爐裝置， 將垃圾氣化生成的可燃?xì)怏w送到水泥窯系統(tǒng)中進(jìn)行無(wú)害化燃燒， 產(chǎn)物爐渣用作水泥原料， 生活垃圾與水泥窯的協(xié)同處置簡(jiǎn)稱CKK。 CKK 項(xiàng)目可促進(jìn)廢棄物的資源化利用和無(wú)害化處理； 通過(guò)協(xié)同資源化可以構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)鏈條， 促進(jìn)企業(yè)減少能源、 資源消耗和污染排放， 實(shí)現(xiàn)企業(yè)與城市和諧共存。 截止目前， 近30 個(gè)CKK 項(xiàng)目完成了設(shè)計(jì)并陸續(xù)運(yùn)營(yíng)。

CKK 項(xiàng)目給排水主要包括循環(huán)冷卻水、 消防、生產(chǎn)生活輔助用水及污廢水處理4 個(gè)系統(tǒng)。 本文結(jié)合項(xiàng)目設(shè)計(jì)期間的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行反饋， 對(duì)配套給排水設(shè)計(jì)進(jìn)行梳理、 歸納和總結(jié)。

1 工程概況

某CKK 項(xiàng)目處理城市生活垃圾規(guī)模為2×300 t／d（21.9 萬(wàn)t／a）， 分2 期建設(shè)， 項(xiàng)目位于水泥熟料生產(chǎn)線廠區(qū)。 熟料生產(chǎn)線規(guī)模為2×5 000 t／d， 其工藝流程為石灰石等原材料均化／粉磨→水泥窯分解爐系統(tǒng)→熟料冷卻系統(tǒng)。 項(xiàng)目配套建設(shè)有工藝?yán)鋮s水、 消防、 生產(chǎn)生活輔助用水及生產(chǎn)生活污廢水處理系統(tǒng)。

CKK 項(xiàng)目運(yùn)行中產(chǎn)生的主要污染物有臭氣、垃圾可燃?xì)怏w和垃圾滲濾液等， 其給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)類別與熟料生產(chǎn)線相同。 在熟料煅燒過(guò)程中， 水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的物料溫度為1 450 ～1 550 ℃， 氣體溫度則高達(dá)1 700 ～1 800 ℃。 高溫環(huán)境下， 氣化爐中垃圾氣化產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入水泥窯及分解爐后繼續(xù)燃燒， 煙氣中的二噁英在分解爐近900 ℃溫度下徹底分解； 同時(shí)， 也為垃圾滲濾液高溫氧化處理、 完全分解有機(jī)成分提供了條件。 CKK 項(xiàng)目系統(tǒng)見圖1所示。

圖1 CKK 項(xiàng)目系統(tǒng)Fig. 1 System of CKK project

2 給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 給水系統(tǒng)

CKK 項(xiàng)目單套機(jī)組總焚燒能力一般介于150～600t／d（含150t／d）， 屬于Ⅲ類垃圾焚燒廠［1］。 以某2×300 t／d 項(xiàng)目一期工程為例， 該項(xiàng)目位于某水泥廠內(nèi)， 生產(chǎn)、 生活及消防耗用水量均由工廠生產(chǎn)、 生活管網(wǎng)提供， 其水壓和水質(zhì)與水泥廠使用要求一致；項(xiàng)目正常生產(chǎn)及生活消耗水量為80 m3／d（消防時(shí)為296 m3／d）， 基本不增加現(xiàn)有工廠的用水負(fù)荷。 該項(xiàng)目耗用水量組成、 水量平衡分別見表1、 圖2 所示。

表1 耗用水量組成Tab. 1 Composition of water cunsumption

圖2 水量平衡Fig. 2 Water balance

2.2 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

CKK 項(xiàng)目循環(huán)冷卻水系統(tǒng)按照GB／T 50102—2014《工業(yè)循環(huán)水冷卻設(shè)計(jì)規(guī)范》［2］和GB 50050—2017《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》［3］要求進(jìn)行配置。 CKK 項(xiàng)目循環(huán)水量約為60 m3／h， 其水量、 水壓、 水溫、 水質(zhì)與水泥廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)使用要求一致。 熟料生產(chǎn)線含水泥粉磨系統(tǒng)設(shè)計(jì)循環(huán)冷卻水量約為1 500 m3／h， 供水壓力約為0.35 MPa， CKK項(xiàng)目所增加的循環(huán)冷卻水量基本對(duì)生產(chǎn)線運(yùn)行不產(chǎn)生影響， CKK 項(xiàng)目循環(huán)冷卻水系統(tǒng)經(jīng)核實(shí)后直接接入。

部分CKK 項(xiàng)目可能離生產(chǎn)線循環(huán)冷卻水管網(wǎng)較遠(yuǎn)， 需要設(shè)置獨(dú)立的循環(huán)水泵站及冷卻塔系統(tǒng)。

2.3 消防系統(tǒng)

CKK 聯(lián)合廠房為本項(xiàng)目主要功能性建筑物， 其生產(chǎn)火災(zāi)危險(xiǎn)性為丁類， 廠房耐火等級(jí)為二級(jí)， 建筑高度24 m ＜h ＜50 m， 建筑體積20 000 m3＜V ＜50 000 m3。 消防設(shè)計(jì)［4－6］范圍包括大空間垃圾儲(chǔ)存坑、 中控室、 電力室、 生產(chǎn)及巡檢區(qū)域， 消防系統(tǒng)類別主要有消火栓、 消防炮、 滅火器、 氣體滅火及火災(zāi)報(bào)警等， 其中消火栓、 滅火器、 火災(zāi)報(bào)警屬于常規(guī)性消防設(shè)施， 消防炮、 氣體滅火屬于特殊要求的消防設(shè)施。 消防設(shè)計(jì)流量及火災(zāi)延續(xù)時(shí)間見表2， 同一時(shí)間內(nèi)發(fā)生火災(zāi)次數(shù)按一次考慮。

表2 設(shè)計(jì)流量及延續(xù)時(shí)間Tab. 2 Design flow and fire duration time

（1） 消火栓及水泵結(jié)合器。 室外消火栓主要利用水泥廠區(qū)域現(xiàn)有消火栓及管網(wǎng)系統(tǒng)； 室內(nèi)消防栓口動(dòng)壓不小于0.35 MPa， 消防水槍充實(shí)水柱按13 m 計(jì)算， 共配置單栓減壓穩(wěn)壓型室內(nèi)消火栓（丙型）33 套， 配消防按鈕， 其中試驗(yàn)消火栓1 套， 地下式消防水泵結(jié)合器3 套。

（2） 消防水箱。 消防系統(tǒng)為臨時(shí)高壓， 高位消防水箱的有效容積為18 m3， 設(shè)置在聯(lián)合廠房屋面層設(shè)備間， 受層高限制， 其最低有效水位不能滿足消防設(shè)施最不利點(diǎn)靜水壓力， 設(shè)計(jì)配套臥式增壓穩(wěn)壓設(shè)備1 套， 含隔膜式氣壓罐（臥式， 工作壓力比為0.80）， 立式離心泵2 臺(tái)（1 用1 備）。

（3） 氣體滅火。 在聯(lián)合廠房中控室設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)， 采用無(wú)管網(wǎng)柜式七氟丙烷滅火裝置； 其他場(chǎng)所配置MF／ABC4 型手提式磷酸銨鹽干粉滅火器共98 具， 滅火劑量為4 kg， 滅火級(jí)別為2A。

（4） 消防炮。 聯(lián)合廠房?jī)?nèi)的垃圾儲(chǔ)存坑相對(duì)封閉， 空間體積大， 自坑底到行車軌高度接近35 m，采用固定式消防水炮滅火系統(tǒng)［7］； 共配置防腐防爆型消防水炮2 套， 單套射水流量為30 L／s， 工作壓力為0.80 MPa。

（5） 消防泵站。 由于CKK 項(xiàng)目生產(chǎn)過(guò)程控制及要求與水泥廠存在較大的差異， 水泥廠配套的消防泵站及管網(wǎng)系統(tǒng)不能完全滿足室內(nèi)消火栓和消防炮系統(tǒng)， 為便于消防設(shè)施的集中控制和管理， CKK項(xiàng)目設(shè)置獨(dú)立的消防泵站， 泵站內(nèi)配置消火栓及消防炮給水泵及相關(guān)控制系統(tǒng)； 共配置立式單級(jí)離心消防泵3 臺(tái)（2 用1 備）， 流量為40 L／s， 揚(yáng)程為120 m。

2.4 污廢水處理系統(tǒng)

生活垃圾焚燒過(guò)程中， 主要污染物為大氣污染物、 惡臭和污廢水等， 污廢水則包括生活污水、 沖洗水和垃圾滲濾液， 其中生活污水主要來(lái)自聯(lián)合廠房?jī)?nèi)設(shè)置的茶吧和衛(wèi)生設(shè)施排水， 污水量為19 m3／d， 污水經(jīng)化糞池處理后， 通過(guò)室外排水管網(wǎng)送至水泥廠現(xiàn)有的污水處理裝置， 該類污水采用常規(guī)性生化處理， 也可在項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)設(shè)置1 m3／h 污水處理裝置； 沖洗水及垃圾儲(chǔ)庫(kù)滲出的污水經(jīng)過(guò)垃圾污水過(guò)濾器送入污水貯存槽， 該類污水含有大量有機(jī)物， 具有CODCr、 BOD5濃度高和不耐熱的特性， 給排水設(shè)計(jì)重點(diǎn)為污廢水中的垃圾滲濾液的處置［8］。該項(xiàng)目各類污廢水產(chǎn)生量及其水質(zhì)見表3。

該項(xiàng)目垃圾滲濾液產(chǎn)生量平均為60 m3／d（在雨季或含水量較高時(shí)約為100 m3／d， 具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮項(xiàng)目所在地地域和季節(jié)的影響）。 在進(jìn)行滲濾液處置方案設(shè)計(jì)時(shí)， 選取了2 種方式， 一是采用生物膜法處理［9－15］， 二是采用焚燒法。 考慮協(xié)同處置的特點(diǎn)， 本項(xiàng)目采用焚燒法。 即通過(guò)窯系統(tǒng)的高溫對(duì)滲濾液進(jìn)行氧化處理， 完全分解其有機(jī)成分， 從源頭上解決滲濾液對(duì)環(huán)境的影響， 消除垃圾滲濾液對(duì)環(huán)境的污染風(fēng)險(xiǎn)， 實(shí)現(xiàn)無(wú)害化處理和零排放。 主要設(shè)備有： 垃圾污水儲(chǔ)存槽提升用污水泵2 臺(tái)（1 用1備）， 流量為6 m3／h， 揚(yáng)程為30 m， 垃圾滲濾液輸送泵2 臺(tái)（1 用1 備）， 流量為4.5 m3／h， 揚(yáng)程為70 m， 用于清除垃圾污水中的微小固體物楔形絲過(guò)濾器1 套， 過(guò)濾精度為150 μm。

表3 污廢水產(chǎn)生量及其水質(zhì)Tab. 3 Wastewater quantity and quality

初始設(shè)計(jì)時(shí)直接采用污水泵將滲濾液提升后小部分噴入氣化爐， 大部分引入熟料線分解爐和篦冷機(jī)內(nèi)進(jìn)行焚燒， 其中以篦冷機(jī)內(nèi)焚燒為主， 在水量較大時(shí)， 分解爐和篦冷機(jī)同時(shí)噴入。

經(jīng)過(guò)一定時(shí)間運(yùn)行， 現(xiàn)場(chǎng)反饋出現(xiàn)以下問(wèn)題：①垃圾滲濾液長(zhǎng)期在水泥廠分解爐內(nèi)焚燒會(huì)產(chǎn)生大量的氯離子， 影響熟料線窯系統(tǒng)的運(yùn)行； ②垃圾滲濾液在分解爐和篦冷機(jī)內(nèi)進(jìn)行焚燒降低了熟料線的產(chǎn)能； ③熟料線系統(tǒng)在檢修時(shí)， 垃圾滲濾液的處理量會(huì)下降。 因此， 設(shè)計(jì)采用焚燒法時(shí)， 應(yīng)滿足以下條件： ①水泥廠應(yīng)有2 條及以上生產(chǎn)線可以接納滲濾液處理， 生產(chǎn)線不安排同時(shí)停產(chǎn)或檢修； ②在滲濾液處理系統(tǒng)故障或出現(xiàn)其他無(wú)法及時(shí)處理的情況下， 連續(xù)產(chǎn)生的垃圾滲濾液應(yīng)進(jìn)入事故收集池內(nèi)進(jìn)行儲(chǔ)存， 并在可靠的時(shí)間周期內(nèi)全部處理完畢； ③工廠具備相應(yīng)的措施確保處理的經(jīng)濟(jì)性和滲濾液長(zhǎng)距離輸送的安全性。

3 結(jié)語(yǔ)

CKK 項(xiàng)目應(yīng)盡可能充分利用與水泥廠共建和共享資源及基本設(shè)施進(jìn)行處置， 但CKK 項(xiàng)目部分給排水系統(tǒng)需要進(jìn)行比選， 如循環(huán)水系統(tǒng)與水泥廠的供水同步性， 垃圾滲濾液直接焚燒的經(jīng)濟(jì)性和安全性， 部分系統(tǒng)則需要獨(dú)立設(shè)置， 如消防系統(tǒng)； 同時(shí)， 還要注意設(shè)計(jì)中對(duì)如下子項(xiàng)的優(yōu)化：

（1） 水洗水系統(tǒng)應(yīng)采用獨(dú)立的供水系統(tǒng)， 不得與水泥廠生活水及生產(chǎn)水系統(tǒng)連接。

（2） 垃圾滲濾液的收集及輸送應(yīng)采用密閉系統(tǒng)， 垃圾預(yù)處理車間地面應(yīng)做防滲處理， 垃圾坑排水格柵應(yīng)設(shè)置在垃圾坑側(cè)。

（3） 消防系統(tǒng)的中控室圍護(hù)結(jié)構(gòu)及隔斷需滿足氣體滅火要求； 消防水炮應(yīng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或遠(yuǎn)距離遙控操作， 采用防腐防爆材質(zhì)。

（4） 事故水池的位置及容積應(yīng)滿足項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地初期雨水、 垃圾儲(chǔ)存坑滲濾液及消防排水等非正常或檢修要求。