某化工园区污水收集系统提升改造设计

张林军

（江西省中赣投勘察设计有限公司，江西南昌 330029）

污水收集系统是化工园区基础设施的重要组成部分，担负着污（废）水收集输送的重任。长期以来，污水收集管网基本采用重力流埋地敷设方式，该方式具有规范成熟、施工方便、投资较少及运行成本低等特点[1-2]。近年来，国家对生态环境保护极其重视，污水处理要求不断提质增效，而化工园区污水成分复杂，处理成本也不断提高，部分企业为了短期效益铤而走险，出现偷排、漏排等违规排放问题，但污水管埋地不具备完全可视条件，难以有效监管。

1 排水现状及存在问题

1.1 园区概况

该化工园区是当地市委市政府为了加快当地的经济建设，在合理利用当地自然资源的背景条件下提出成立的，距市中心约6 km 左右，总用地面积1 196.67 hm2（另有发展预留用地313.79 hm2），东西长约3 010 m，南北长约5 388 m，是江西省十大新型工业产业基地之一。

经过不断发展，园区已形成了以真空制盐为基础，以氯碱和焦炭等基础化工为龙头，以精细化工和化工新材料为延伸，资源循环利用、高效利用的产业发展格局。园区落户企业30 余家，涉及产品40 余种，主要包括工业盐、纯碱、烧碱、氯气、氢气、芒硝、水合肼、ADC 发泡剂、四氯乙烷、PVC、三氯氢硅、太阳能超白玻璃、捣固焦、煤焦油以及偏氯乙烯等。

1.2 排水现状

目前，园区进驻企业多数已投产，新建排水管道均采用雨污分流敷设，分设雨、污水管。园区排水采用雨、污分流制，但无市政雨水管，雨水散排，污水管沿道路埋地敷设，除部分新开发区域外基本覆盖。

园区污水处理厂位于园区北角，总占地面积约7.13 hm2，其中，一期占地约2.93 hm2，已建成日处理污水规模10 000 m3/d。预计二期日处理污水规模20 000 m3/d，三期日处理污水规模30 000 m3/d。污水处理厂一期处理工艺为生化工艺，污水主要处理流程为调节→初沉→水解酸化→改良SBR →循环澄清→紫外消毒→出水。

1.3 存在问题

（1）管网损漏破坏生态环境。园区建成区虽然基本按雨、污水分流进行了污水管网建设，随着使用时间的增加，加上管道接口多，以及施工时管道基础及回填质量参差不齐，部分管段因年久失修存在不同程度破损、渗漏，甚至塌陷或损坏等现象，但由于污水管均埋地敷设，难以找到出现问题的具体点位，管网的严密性无法保证，导致污水进入园区附近自然水体。而化工园区污水成分复杂，不仅对周边生态环境造成威胁，还会影响市民身体健康和城市经济的发展。

（2）超标污水排放难以监管。按规定，园区企业的污（废）水应经企业内部预处理达到纳管标准后统一排入园区污水管网，再输送至污水处理厂。部分企业工业污（废）水未经有效处理或预处理不到位，甚至未经预处理直接排入园区污水管，这些污水进入污水厂后使处理负荷和处理难度急剧增加，导致污水厂运行不稳定，出水超标现象时有发生。但由于目前各企业污（废）水均未实现单管单独排放，无法对各生产企业的污（废）水实施全程、实时监控，无法核查出具体哪家企业违规排放污水，因此难以进行有效监管和处罚。

（3）污水偷排偷运使污水厂运行效果难以保证。目前直接埋地污水管为开放式系统，检查井众多，部分企业使用水泵甚至槽罐车将超标污水通过道路沿线污水检查井进行偷排，导致污水厂运行困难，虽然曾采取了将检查井密闭的措施，但由于埋地管网很容易被企业破口，因此收效甚微。

（4）随着入园企业的数量和规模不断扩大，园区内相应的排水量随之增大，而且化工企业污水排放量较大，园区内已有部分排水管道的排水能力难以满足新增企业的排水要求，需进行改建、扩建。

2 改造思路及方案论证

2.1 改造思路

针对上述存在的问题，为保证园区污水全收集、全处理，保障污水处理厂的正常运行及稳定达标，实现企业污水从产生到收集、再到输送及处理全过程监管，可从满足相关政策文件要求及系统性统筹设计对现有污水收集系统进行提升改造，以实现可持续发展[3-4]。

（1）政策文件要求。为认真落实中央、国务院关于打好污染防治攻坚战的决策部署，根据全省中央环保督察“回头看”问题整改动员部署会暨全省污染防治攻坚战推进会会议精神及《江西省污染防治攻坚战八大标志性战役总体方案》要求，江西省生态环境保护委员会制定了《江西省污染防治攻坚战化工园区整治专项行动实施方案》，明确要求“园区内废水应采用专管或明管输送，鼓励实施‘一企一管’”。考虑到本园区为省级重点园区，本工程按照“一企一管”进行设计。

（2）系统性统筹设计。①全面分析和研究当地排水管网建设情况，以当地需求为导向，充分考虑当地社会经济，城镇建设的现状及发展规划，根据政府财政投入计划，量力而行，分期实施，因地制宜，以重点解决当前重大问题为原则，确定项目建设规模，建设内容及建设时序，从整体和全局的角度进行设计，做到项目建设与总体规划及相关规划相协调。②依据所收集的基础数据，科学分析，吸收国内外先进技术和经验，使设计在技术上科学先进，经济上合理可行。③充分考虑当地社会经济，园区建设的现状及发展规划，从整体和全局的角度进行考虑。排水管道尺寸按远期规划的最高日、最高时设计流量设计，并适度考虑远景发展的需要。

2.2 方案论证

根据污水管道位于地面的位置情况，可分为埋地敷设和架空敷设。其中埋地敷设根据管道是否与土壤直接接触又分为直接埋地敷设和管沟敷设，且一般来说，埋地敷设常用于重力自流污水管道敷设，架空敷设用于压力流污水管道敷设。本项目通过考虑以下几方面内容对管沟敷设和架空敷设进行比选。（1）园区企业数量众多，现状地下管线较多，且尚在高速发展中，管沟敷设占用地下空间大，且容易与地下其他管线发生交叉碰撞；管沟承载力有限，化工园区大型车辆出入较多，不便使用[5]；管沟容易积水，且排水不便，当管道出现渗漏或破损时亦不易被发现，加上化工污水成分复杂，易导致管理及维修人员安全风险增大。（2）架空敷设时污水管道均为明管敷设，可视条件好，方便管道的管理，且可有效防止管道渗漏对土壤及地下水的污染；同时，管道均为有压管道，不易发生管道堵塞和淤积而影响管道的输送能力；此外，架空敷设便于在管道安装监测、监控设施，从而实现对企业污水排放的严格监管，避免出现偷排、漏排及排放水质不达标的现象。鉴于上述原因，为实现企业污水全收集输送、全处理，以及园区对企业的高效管理，设计确定采用架空敷设方式对园区污水收集系统进行提升改造。

根据支架高出地面的距离大小，架空敷设又分为低支架、中支架和高支架。低支架敷设时便于施工、安装和检修，维护容易，工程造价低；但管道较多时，低支架管道需占用较大的地面空间，影响美观。而中、高支架多采用管桥敷设方式，管道支架间距大，不影响通行；且管道安装后，整体比较美观。综合考虑本园区建设及入驻企业情况，为便于检修，并保证造价合理，本设计污水排放主要采用中、高支架，辅以部分低支架的方式进行敷设，即对道路沿线污水管道数量较少（10 根及以下）的路段采用低支架敷设形式，对道路沿线污水管道数量较多的路段采用中、高支架敷设形式。

3 总体设计

针对园区排水系统存在的问题，根据国家及地方政策文件要求，同时考虑园区的发展，本项目采用新建地上架空管廊，各企业采用一企一管压力流方式于管廊内明管敷设污水排放管，形成“一企一管，架空敷设”，从企业到污水厂点对点污水收集输送系统。具体收集输送流程为：各企业污水经企业内部预处理达到污水处理厂纳管标准后，由企业内污水泵提升并送至就近的架空管廊内污水管，再沿架空管廊送至污水处理厂统一处理。结合园区规划发展情况，项目分期实施，近期服务企业23 家，远期增加16 家，共39 家。

3.1 管线选择

本着合理选择污水管网线路的原则，污水管的布置应尽可能使所有服务面积上的污水能被合理收集，并尽量布置在道路沿线两侧污水排放企业较为集中的路段，最终将收集的污水输送至污水处理厂。园区目前主要建设有鄱阳路、盐化大道、西湖路、井冈路、武夷道、庐山道、昆仑路及环园南路等道路。根据园区现状企业分布情况，并结合现状道路等基础设施建设情况，同时兼顾园区建设发展规划，经过多次现场踏勘及方案论证，并征求建设单位及相关部门意见，本工程设计于西湖路、武夷道、盐化大道和鄱阳路设置架空污水管廊，如图1 所示。

图1 管廊路线布置图

3.2 管廊设计

近期管廊主要沿西湖路、武夷道、盐化大道和鄱阳路架设，总长约6.3 km，远期根据园区发展情况进行延伸或增加。管道系统如图2 所示。

图2 管道系统图

（1）管廊位置。管廊主要沿现有道路两侧绿化带布置，污水架空管线之间与建（构）筑物之间的最小水平净距按《城市工程管线综合规划规范》（GB 50289—2016）[6]表5.0.8 的规定执行；污水架空管线之间与建（构）筑物之间的最小垂直净距按《城市工程管线综合规划规范》（GB 50289—2016）表5.0.9的规定执行。

（2）管廊高度。管廊采用中、高支架布置，以中支架敷设为主，管廊过道路交叉口、企业出入口和车辆通行处均采用高支架敷设。设计中支架管廊高度为2.5 ～3.0 m，高支架管廊高度为5.0 ～5.5 m。

（3）管廊跨距。管廊横向跨距为2.2 m（两支墩中心横向距离），相邻支墩的主跨距以15 m 为主，固定支架和高支架的两侧采用4 m 跨距。为不影响基地内各类车辆通行，架空管廊经过基地主干道交叉口和企业主要出入口处的管廊跨距适当加大，如图3所示。

图3 管廊跨距图

（4）管道补偿。架空污水管道热补偿方式主要利用管道的升降及补偿器的方式进行补偿，管道每隔100 ～200 m 设升降式补偿器（方形补偿器）1 座。

（5）排气。各段污水架空管廊的最高处、高位变坡点均设置自动排气阀，电动蝶阀的型号为D971F4；排气阀的设置在直管段上开一DN50 的孔，焊接DN50 的支管，在支管上安装DN50 的型号为SCAR 的复合式污水排气阀。

3.3 管材选择

适合污（废）水排放用的输送管材有很多，但考虑到本工程设计污水管道均为露天架空、有压流的输送方式，管材需具有足够的刚度和强度。因此，设计选用加厚的无缝钢管（GB/T 8163—2008）和钢塑复合管（GB/T 28897—2012）进行比选。考虑到加厚型无缝钢管强度高、刚度大、膨胀系数小，可有效减少管道支墩、支座的数量，对沿线其他管线影响较小，便于施工；防暴晒及防老化性能强，同时与管廊结合相对容易。因此，设计管材推荐采用加厚型无缝钢管。

4 监控系统

本项目按照《关于明确我省工业园区集中污水处理厂出水排放标准和进水接管标准有关规定的通知》（赣环评字〔2011〕278 号）要求制定了进入污水管网的水质要求。因此，为便于监管，防止企业污水偷排及违规排放，同时便于厘清责任，本项目于管廊末端、各企业污水管道进污水处理厂前，设置专用集水池及监控室，企业污水收集后先送至集水池（分为若干格），经在线监测合格后通过集水池总管自流至污水处理厂进水设施。监控室为钢筋混凝土框架结构，其内设置在线监测仪，通过设置于企业污水管道末端的采样管将水样输送至在线监测仪，对各企业污水主要排放指标进行实时监控。同时各企业污水排放管道末端均设置电动蝶阀，电动蝶阀联锁污水取样、监测装置，用于企业污水管道的启停。

集水池尺寸为54.0 m×13.2 m×4.2 m（长×宽×高，下同），共分18 个分水池，其中6 个分水池为二期企业预留。设计每个分水池大小为6.0 m×5.4 m×4.2 m，分水池按企业日排水量大小进行分配，对日排水量较小企业采用2 ～3 个企业共用1 个分水池，错时使用，分开排水；对日排水量大的企业单独设置1 个分水池。

设计监测指标NH3-N、COD、pH，当监测到指标超标时，通过自控装置将企业污水排放管上的电动蝶阀关闭，停止企业污水排放，同时采取措施处理。待水质正常后，手动开启电动蝶阀，并对企业管道始末段进行流量监控，避免偷排漏排。

5 结语

由于化工园区污水管网不完善，埋地敷设污水管无法全程核查，无法对各生产企业的污（废）水实施全程、实时和有效监管，因此本工程设计采用“一企一管、架空敷设”，点对点、有压流方式将每家企业污（废）水独立输送至污水处理厂，可实现对各生产企业的污（废）水全程、实时和有效监管，确保污（废）水安全输送至污水处理厂，同时减少污水输送过程中出现的跑冒滴漏等现象。项目建成运行以来，有效解决了园区企业偷排、漏排及超标排放等违规排放问题，保障了污水厂的正常运行，并切实有效地改善了污水收集和排放过程中对片区环境、水体造成的污染，对保护园区水生态安全、改善环境质量、提高园区品位以及助力招商引资起到积极作用，可供参考。