食品工业污（废）水处理站常见的设计问题及解决方案

于容朴 梁林海 郭坤然

摘 要：针对目前不同食品工业污（废）水处理站设计和运行过程中所暴露出来的共性问题，从平面布置、管线设计、设备布置、污泥减量和脱氮除磷等不同角度进行剖析，提出了相对更为完善的解决方案。

关键词：工业污水;平面布置;管线设计;污泥减量;脱氮除磷;除臭

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：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

食品工業污（废）水处理站具有处理规模小、水质变化大、工艺流程长、平面选址受限、设计院专业人员基本不参与（环保工程公司技术人员相对专业性差）等特点，往往在工业污（废）水处理站设计阶段就存在诸多问题。这些问题可能会影响以后的土建施工、设备安装、工艺调试和运行管理。笔者通过走访国内上百处工业污（废）水处理站，发现其设计中存在一些共性问题。为了解决这些问题，笔者提出了针对性的解决方案。

1 平面布置

污（废）水处理站的平面布置一般在工厂规划时统一布置，多位于工厂下风向的一角，取地势低洼之处，临市政管网一侧。

1.1 常见问题

污（废）水处理站平面布置普遍存在的问题有占地面积不足，离车间或办公楼防护距离不满足消防要求，缺少消防环形道路，污水站的药剂、污泥运输通道不满足单车道宽度要求，设备间位置不合理等。

1.2 解决方案

1.2.1 建厂前统一规划。建厂前应根据工厂中长期产能、未来提标技改、产水回用等多因素规划污（废）水站的占地面积，一次规划，分期建设。据此将土地利用效益最大化，避免因规划不合理而导致重复建设、布局零散[1-4]。

1.2.2 合理布置池体。如果采用钢筋混凝土池体，经济有效水深为4～5m，可设计为半地下式结构，矩形池体合建较为节约占地。若土地资源紧张，主要处理单元可以做成圆形钢结构罐体，以钢制防腐和拼装搪瓷罐两种材质为主，高度可为20m左右。钢砼池体和钢构罐体各有利弊。钢砼结构主要优点：寿命较长，气水界面以上做好防腐后一般寿命可达50年以上，保温性好，方便人员观察和检修，施工成本较低;主要缺点：施工工期长，要求施工管理具有加强的规范性、预留预埋出图要详细等。钢构罐体结构主要优点：占地小，施工快，可移动，基础施工受地下水影响小，罐体施工受冬季施工、雨季施工影响小，管道接口方便;主要缺点：易发生点蚀，寿命短，需要做保温层，需要做防雷接地，无隔板时内部水流态更接近于CSTR，容易发生短流。综上所述，在场地受限或工期受限时，池体可以做成钢构罐体结构，如调节池、事故池、沉淀池等;结构复杂、要求推流反应以缩短HRT的好氧池、布设多层人字板UASB等池体宜做成矩形钢砼结构;无限制条件时，宜做成矩形钢砼结构。

1.2.3 设备间的布置。设备间的布置应优先考虑安全性和实用性。例如，值班室宜靠近出入口，远离污泥脱水等臭气点、风机房噪声源等处;电控室、配电室宜避免和水管交叉，且远离沼气、氯气等易燃易爆气体;污泥池和污泥处理间应尽量缩短进出泥的管线，增加泥线检修口，以减少污泥堵塞而造成检修困难的问题。厂地紧张时，可在池体上方布置设备间，或布置多层建筑做设备间，高处的房间需要考虑逃生通道数量、设备进出吊装位置、吊装车辆在污（废）水站的停靠点及臂长等因素。

1.2.4 道路、消防和绿化。污（废）水站的道路要充分考虑设备、物料的运输及消防通道要求;消防部分应单独进行设计（消防通道、室内外消火栓、灭火器等）;绿化率宜满足30%要求。

2 管线设计

污（废）水处理站的不同单元之间是由管线连接而成的。管线按功能可分为水（给、排、雨、消、蒸汽等）管线系统、气（空气、沼气）管线系统、泥（渣）管线系统、药（酸、碱、絮凝剂、营养盐等）管线系统;按驱动力分为压力流管线、重力流管线;按管材可分为碳钢、不锈钢、PVC、PE、PPR等。

2.1 常见问题

管线系统常见的问题是选材不当、管线规格选择不合理、管线系统的必要管件选择不当、未对管线的膨胀收缩变化做补偿处理等，而这些问题又会导致管线出现腐蚀、爆管、拉断、压坏等问题。因此，做好管线设计工作尤为重要。

2.2 解决方案

2.2.1 材质选择。选择管线材质时应充分考虑介质的温度、压力、腐蚀性等因素。一般情况下，污（废）水管道宜采用PE管等耐腐蚀材质，地上部分空气管可以采用碳钢防腐材质，室外及设备间内尽量不要采用UPVC材质，因为UPVC材质易损坏。地下管道埋深应考虑覆土深度（防冻及荷载要求）;过路管应尽量短，如果强度不足，需要用钢制套管做防护处理;地埋管还应考虑电化学腐蚀的防护问题等。管道的公称压力需要满足泵的最大扬程，防止管道的水锤破坏。

2.2.2 管线规格选择。压力流管线的规格宜按经济流速选择。每天流量在几千吨之内的污（废）水压力管道，宜选1～2m/s流速（流速超过2m/s可能会浪费较大的提升泵能耗），并应进行管程水力计算（包括沿程和局部损失），以降低管道上的动力消耗（属于污水站的无效功耗）;流体进行远程输送（譬如1km以上）时，水力计算尤为重要。

排水管线的规格宜按非满流设计，按谢才公式对流量、坡度、充满度、管材等几个因子进行计算校核，排水管线和重力排泥管线公称直径应不小于DN150，充满度不宜超过0.6。含有机悬浮物的管道流速为[v]≥0.6m/s，防止出现管道沉积，无机颗粒物应视颗粒大小提高流速。

2.2.3 管件选择。管件对于管系统来说非常重要，如干式自吸泵前一般需要设置真空罐以解决每次开启水泵需要灌水的问题;排泥系统的阀门宜采用双阀，避免因长久不开阀门出现故障;污水泵的止回阀宜选用旋启式（通道大，故障率低）;污泥管的阀门宜采用闸阀或刀闸阀（可防止纤维缠绕影响过流）;污水的流量计宜采用无接触式（如电阀流量计），流量计等重要管线的仪表宜加超越管线，管线最低处应设在排污口，出现拱形弯时高处应设自动排气阀;污泥管道宜采用转弯半径较大的弯头;易沉砂或堵塞的管道应设检查口等。

2.2.4 固定支架及吊架。管道架空敷设时需要设置支架或吊架，并满足最小间距要求。安装后的管道之间以及管道相邻物体之间需要保持最小间距，以满足管件的拆装、阀门的启闭、保温层的安装等必要操作。支架或吊架与管道间的固定与否视具体情况而定，某些管道需要牢牢固定，也有些管道托架只起承托作用，以满足管道胀缩的变形要求。

2.2.5 伸缩补偿。管道在安装和运行状态下会因温度的变化而产生变形，最显著的属蒸汽管线。另外，因塑料和钢铁的膨胀系数不同，塑料管的变形比钢管要大得多。因此，在管道安装过程中，应设置一些伸缩节，或做一些弯曲管段，以适应管道的胀缩变化，防止因产生内压力而使管道被破坏。

3 污泥减量

污泥是每个污水站水处理过程的最终产物，按性质分可为普通固废污泥（可分为化学污泥和生物污泥）和危废类污泥。在处理污水的过程中，投加的化学药剂、生物代谢的细胞残骸、不可降解的有机物、一些无机物沉淀（钙盐、磷酸盐等）均以污泥的形式排出系统。按照国家要求，应尽量减少污泥的排量。

3.1 常见问题

污（废）水站的产泥量较大，会给企业带来额外的运行负担。污泥浓缩和脱水设备选型较小，也是污水站经常出现的问题。另外，处理重金属废水过程中，可能会有危废类污泥产生，应着重注意其去向。

3.2 解决方案

3.2.1 危废污泥减量。对于含重金属离子的废水，如金、银、铜、汞等，宜优先采用回收利用的方案，如没有回收价值，可考虑与当地的水泥厂、砖厂等相结合，将此污泥焚烧做建材。

3.2.2 化学污泥减量。对于混凝气浮、沉淀等单元产生的化学污泥，应该对加药种类进行甄选，尽量采用经济、产泥量少的混凝药剂;也可以尝试以一些可降解的生物絮凝剂替代化学药剂。在化学加药前，水质水量应调匀，以减少加药量的波动，防止浪费药量。在加药系统控制方面，优先选择带反馈测量仪表的控制系统，保证加药效果的前提下，最大限度地节省加药量。

3.2.3 有机污泥减量。一般生物系统产生的有机污泥具有一定的可降解性能。在生物处理方向上，对于COD浓度超过1 200mg/L的原水，优先采用厌氧处理工艺，因为在降解等量有机物厌氧的产泥量仅有好氧单元产泥量的1/5～1/10。好氧处理单元优先采用延时曝气法或生物膜法，可以大大削减污泥产量。

3.2.4 污泥脱水设备。不同的污泥脱水设备所得污泥含水率相差较大，压泥设备也不完全一致。含油污泥比阻大，宜采用叠螺污泥脱水机;含油少的化学污泥优先选用板框压滤机，含水率低于75%。用带式污泥脱水机处理生物污泥时，处理能力较强，较为经济，但消耗滤布冲洗水较大，少量的生物污泥也可用叠螺脱水。难于泥水分离的一些污泥也可以用离心脱水机，但设备投资高，电耗大。

4 脱氮除磷

随着国家对污水排放标准的要求越来越严格，深度脱氮除磷工艺逐渐被企业提上日程。一些传统的生物处理和化学加药方法已经不能满足新标准的要求，需要进行工艺升级换代。

4.1 常见问題

氮污染物超标的常见问题有氨氮超标、总氮超标两类，磷的一般问题是总磷超标。

4.2 解决方案

4.2.1 氮超标。多数企业在年底前生产任务大，水温低，处理水量超负荷运行，所以加剧了氮指标超标的问题。一般生物脱氮设计计算需要考虑最不利水温对污泥脱氮负荷的影响，并从污泥龄、BOD负荷等其他方面进行校核，确保硝化与反硝化的处理效果。脱除总氮去除率较高时（譬如80%以上），尽量选用多级AO或者短程反硝化类的脱氮工艺，并对碳氮比、回流比等参数进行核算。

4.2.2 总磷超标。总磷超标的原因主要有两方面：一是系统进水量少、泥龄长、产泥少;二是由化学除磷单元的效果差引起的。对于前者，可以将系统分组设计，在进水量较小时开启一组运行，在提高除磷效果的同时，减少运行费用。如果因化学加药引起出水总磷超标，宜优化加药系统、沉淀池形式（譬如高密循环沉淀池）、污泥浓缩池容积大小等。

5 除臭

隨着经济的发展和人民环境意识的提升，越来越多的人开始注意到身边的环境是否达标。对居民而言，最敏感的是臭气污染物。国家在2012年更新了《环境空气质量标准》（GB 3095—2012），对空气质量有了更严的要求。除此之外，污（废）水站还应满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2016）的废气排放标准和《恶臭污染物排放标准》（GB 14554—93）。

5.1 常见问题

一般污水处理站散发臭气的来源有原水处理系统（如格栅间、调节池、事故池、预沉池、隔油池等）、污泥脱水间、厌氧单元，水中散发臭气的成分主要是硫化氢、氨气、硫醇等有害气体。

5.2 解决方案

5.2.1 预处理单元臭气处理。对于预处理单元的池体，应尽量采取封盖处理，盖板材料与池体材料宜相同，同步施工，水界面以上的防腐处理尤为重要，主要腐蚀有硫化氢腐蚀和潮湿环境下的电化学腐蚀。

5.2.2 设备间的臭气处理。操作人员需要对设备间臭气进行定期或处理，换气次数应按规范设计。譬如，污泥脱水间要求每小时换气次数应不小于6次。

5.2.3 除臭的工艺选择。对于环境温度较高的除臭，宜按生物除臭设计，应设置预洗和生物降解区，总停留时间宜大于20s;对于北方或寒冷地区，宜采用生物和化学或光氧化相合的工艺，以保证不同季节的除臭效果。除臭的工艺设计应考虑硫化氢、甲烷等易燃易爆气体的防爆、防泄漏中毒措施。

6 结语

本文对食品工业污（废）水站的平面布置、设备间布置、管线设计、污泥减量、脱氮除磷、除臭等几个方面存在的主要问题进行了详细分析，并给出了建议和解决方案，仅供设计人员和企业环保负责人员参考;对于污水站的防雷、防爆、防火、防中毒、水处理应急预案等其他细节，未进行相应分析，但在设计工作中也应引起足够重视。

参考文献：

[1]郜超超.城市污水处理厂脱氮除磷及其影响因素影响研究[D].邯郸：河北工程大学，2013.

[2]李倩.城镇污水脱氮除磷系统污泥膨胀生物学成因及控制措施研究[D].青岛：青岛理工大学，2015.

[3]李立欣，赵乾身，马放，等.废水处理中污泥减量技术现状及发展趋势[J].水处理技术，2015（1）：1-4.

[4]宋勇.水解酶对活性污泥系统的污泥减量研究[D].长沙：湖南大学，2016.