杜振峰， 李峰

（中國市政工程西北設計研究院有限公司， 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， 國內化工園區(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成熟， 工程投資少， 使用范圍廣， 施工容易等優(yōu)點， 但同時存在著監(jiān)管困難， 對于企業(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接、 漏接現象， 不利于環(huán)境保護［1－2］。 針對此種現象， 2012 年環(huán)保部發(fā)布《關于加強化工園區(qū)環(huán)境保護工作的意見》［3］， 提出園內企業(yè)排放的廢水原則上應經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)促進化工園區(qū)規(guī)范發(fā)展指導意見》［4］， 要求園區(qū)廢水應當采用專管或明管輸送。 根據政策要求，化工園區(qū)的污水管網必須改變傳統(tǒng)的地埋敷設方式， 采用專管或明管敷設， 防止偷排及超標排放等現象的產生， 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環(huán)境的污染， 便于監(jiān)控管道的運行情況。 設計方案考慮污水“一企一管， 架空敷設”方式， 既利于監(jiān)管部門的有效監(jiān)督， 又利于環(huán)境保護， 既符合國家對于化工園區(qū)污水收集方式的政策導向， 又利于化工園區(qū)的長遠發(fā)展。 本文根據園區(qū)發(fā)展狀況及現狀排水系統(tǒng)存在問題， 分析對比了不同排水系統(tǒng)方案的優(yōu)缺點， 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)點等設計要點。

1 園區(qū)概況及存在問題

1.1 園區(qū)概況

園區(qū)規(guī)劃面積約50 km2， 以建設大型、 特大型煤氣化生產裝置進行產業(yè)定位。 現狀企業(yè)40 家，擬入住企業(yè)5 家。

1.2 園區(qū)排水系統(tǒng)現狀

現狀建成污水處理廠1 座， 規(guī)劃再生水處理廠1 座。 現狀排水系統(tǒng)為截流式合流制， 污水不能完全有效處理， 部分污水未經處理外溢， 污染生態(tài)環(huán)境。 此外， 現狀污水管道均為地埋敷設， 難以檢測滲漏、 偷排等現象； 且現狀管道建設標準較低， 排水管徑偏小， 暴雨期造成路面嚴重積水等問題。

2 方案設計

2.1 污水系統(tǒng)方案比選

結合園區(qū)實際情況， 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。 污水管網采用“一企一管， 架空敷設”的方式建設， 即在園區(qū)內建設地上公共管廊， 并在管廊上為每個企業(yè)敷設一根壓力污水管道， 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)、 水質監(jiān)測系統(tǒng)、 監(jiān)控系統(tǒng)、 伴熱系統(tǒng)等。 該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點： ①容納管線種類多、 數量多， 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， 減小反復開挖造成的社會負面影響； ③減小管道占地， 節(jié)省土地， 增大園區(qū)土地價值； ④符合政策要求， 明管敷設， 防止偷排及超標排放等現象的發(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)根據園區(qū)建設情況增加層數， 操作靈活， 投資小， 利用價值大； ⑥符合未來化工園區(qū)發(fā)展趨勢。

（2） 地下管溝方案。 地下管溝的布置方式及運行系統(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、 數量有限， 用途較單一； ②可通過增加管溝數量擴容， 需開挖施工， 對已建設施影響較大； ③維修時需反復開挖， 破壞植被； ④占地較大， 且對其他已建市政管線影響較大， 開挖施工難度大； ⑤需設置檢修口、 吊裝口、 自控系統(tǒng)、 水質監(jiān)測系統(tǒng)、 監(jiān)控系統(tǒng)、 滲漏監(jiān)測系統(tǒng)、 氣體檢測系統(tǒng)、 沉降監(jiān)測系統(tǒng)等， 配套系統(tǒng)復雜； ⑥初始投資較大， 后續(xù)若擴容， 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行集中處理， 初始投資少。 該方法對于企業(yè)偷排、 超標排放等違法行為缺乏有效監(jiān)管； 污水管道存在滲漏， 對周圍環(huán)境及地下水威脅較大； 且管道的維修、 增設需反復開挖地面。

綜合比較地上公共管廊方案、 管溝方案和傳統(tǒng)地埋方案的政策導向、 運行方式、 擴容方式、 保護環(huán)境及未來化工園區(qū)的發(fā)展趨勢等優(yōu)缺點， 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

針對園區(qū)現狀排水系統(tǒng)存在的問題， 根據國家政策導向， 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方式， 做到“一企一管， 架空敷設”的獨立污水排放系統(tǒng)； 現狀雨污合流管道作雨水管道， 并對不滿足要求的管道進行改建擴容。

園區(qū)面積大， 大部分企業(yè)距離污水廠較遠， 考慮壓力流污水管道輸送距離不宜過長， 同時控制公共管廊上污水管道數量不宜過多， 結合園區(qū)內企業(yè)分布情況， 并依據地勢， 將園區(qū)分為3 大污水系統(tǒng)， 同時建設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匯水池，由匯水池泵站統(tǒng)一提升進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計

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， 遠期根據園區(qū)發(fā)展情況增加新入駐企業(yè)污水輸送等管道。 根據現狀企業(yè)數量統(tǒng)計， 近期容納污水管數最多的主管廊共容納污水管12 根， 中水管道2 根。 根據容納管道數量， 確定主管廊斷面形式， 按3 層設計， 建設2 層， 預留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構， 設置間隔為6 m， 建設總長度為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＃匯水池設計

根據污水系統(tǒng)布局， 共需設置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)， 匯水池設置為地埋鋼筋混凝土封閉池體，設置檢修孔、 清淤孔及通氣孔， 并設置除臭設施對池體內氣體進行處理， 防止污水產生的有毒有害氣體對環(huán)境造成污染。 同時對每座匯水池設置潛污泵及附屬用房， 包括開閉所間、 配電間、 水質監(jiān)測及除臭間。

2.5 污水收集管道設計

污水收集管道采用內外涂塑復合鋼管， 架空敷設于管廊架上， 支座采用雙向限位滑動支座或固定支座。 根據企業(yè)實際污水量及發(fā)展預留需要， 管徑采用DN 100～DN 350 mm。 管道高點設置排氣閥，進出口設置電動閥門。

2.6 監(jiān)測及控制裝置

為保證進入市政污水管網的企業(yè)污水水質達到GB 8978—1996《污水綜合排放標準》中的三級標準和相關行業(yè)排放標準較嚴格值， 方便市政污水管網運營管理部門統(tǒng)一管理， 在每個企業(yè)污水出口處設置水質在線監(jiān)測裝置、 流量計及電動閥門， 在線監(jiān)測企業(yè)污水水質及水量， 并將信號傳輸至污水處理廠監(jiān)控中心。 若水質不滿足納管要求， 則立即關閉電動閥門并通報企業(yè)。 水質監(jiān)測裝置置于企業(yè)內部， 并在管道出廠區(qū)后設置一座閥門井， 內裝電動閥門及流量計， 便于管理單位控制及統(tǒng)計排水量。

3 重要節(jié)點設計

3.1 公共管廊過路設計

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

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

3.2 匯水池除臭設計

各企業(yè)污水出水均滿足規(guī)定排放標準， 但不同性質的污水同時匯到匯水池， 可能會發(fā)生化學反應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準》的危險氣體溢出匯水池， 將影響空氣環(huán)境質量。 故匯水池設離子除臭系統(tǒng)， 收集匯水池廢氣并處理達標后排放進入大氣。

3.3 管道保溫設計

本項目地處西北地區(qū)， 因冬季氣溫低， 企業(yè)排水方式以間歇排水為主， 管道在運行過程中容易冰凍。 本設計采用電伴熱加外保溫層方式對管道進行保溫， 以保障排水系統(tǒng)冬季正常運行。 外保溫層采用復合硅酸巖棉氈（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 厚的復合硅酸巖棉氈（憎水性）保溫材料， 外包裹防護層為0.5 mm 厚的鍍鋅薄鋼板， 鉚釘固定。內部沿管道敷設電伴熱帶， 通過測量管壁實際溫度和控制伴熱帶發(fā)熱來保證管道溫度在維持溫度范圍內， 本設計管道維持溫度范圍為5 ～15 ℃， 管壁最低溫度不小于6 ℃， 當管壁溫度大于10 ℃時， 伴熱帶停止工作。 設置溫度傳感器實時監(jiān)測管壁溫度， 并將溫度數值上傳至伴熱帶控制器控制伴熱帶回路電源的通斷， 從而實現伴熱帶回路的啟停。 設置一套集中監(jiān)控軟件， 可實現對伴熱帶系統(tǒng)的遠程監(jiān)測與控制。

4 結語

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)內澇積水點。 新建“一企一管， 架空敷設”的壓力流污水收集系統(tǒng)， 符合政策導向， 能夠有效防止企業(yè)污水偷排、 漏排等現象。 可根據水質水量監(jiān)測控制系統(tǒng)， 對企業(yè)超標或水質不達標污水進行關閥阻斷， 避免其進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， 管道采用架空敷設， 方便運營維護部門檢修維護。 該系統(tǒng)對保護園區(qū)水生態(tài)安全， 改善園區(qū)環(huán)境質量， 促進園區(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。