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某化工园区“一企一管”污水收集与监测系统设计

2024-12-31 185 上传者：管理员

摘要：对某化工园区污水收集系统进行规范化建设，采用“一企一管，明管带压输送”的方式，解决现有埋地污水管网老旧、破损、错接，企业污水偷排漏排、无法监测管控等问题。“一企一管”污水收集系统使各企业污水经压力明管单独输送至污水处理厂，消除地埋排水管网污染隐患，从而保障污水处理厂的稳定达标运行。在线监测系统能够实时监测与管控企业排水水质、水量，从源头上遏制环境污染问题，改善园区生态环境，为园区绿色发展及智慧管理提供保障与支持。

关键词：
一企一管
化工园区
在线监测
明管带压输送
污水收集
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为推动长江经济带发展，进一步落实《“十四五”长江经济带化工污染治理实施方案》（长江办[2022]3号）要求，沿江各省加大了对化工园区污水排放和收集的管控力度，如湖南省发布的《湖南省化工园区污水收集处理规范化建设暂行规定》（湘环发[2022]99号），明确要求园区重点化工企业需按照“一企一管、明管或架空敷设、带压输送”方式设置管道，并配备视频监控设施和独立的流量计、自动控制阀、在线监控设施，实现实时监测和自动管控。化工污水一般含有毒、有害物质，在企业端的预处理过程中易降解的有机物被去除，难降解、高毒性污染物被残留，进水水质、水量的监控关乎园区集中污水处理厂稳定高效的运行。

本文以某化工园区具体工程实例，对园区污水收集系统进行规范化建设，采用“一企一管，明管带压输送”的方式，从源头上控制企业超标废水的排放，确保园区污水处理厂进水水质、水量的稳定，进一步保障出水水质的稳定达标。

1、工程概况

某化工园区规划面积约为6 km2，主要发展化学原料和化学制品制造业、医药制造业、电气机械和器材制造业、有色金属冶炼和压延加工业及非金属矿物制品产业。园区现有企业46家，其中重点监管排污企业11家，近期拟入园排污企业4家，远期规划排污企业10家。园区污水处理厂设计规模为10 000 m3/d，分为2套处理工艺：其中含重金属废水处理规模为1 000 m3/d，一般工业废水和生活污水处理规模为9 000 m3/d，整个系统出水水质执行GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。

1.1排水现状

目前园区各企业污水经预处理后直排地下管网，由于埋地管道存在老旧、破损、错接等问题，难以及时发现并检修，泄漏渗水污染地下水，给周边区域生态环境造成危害。同时，监测因子及监测管控系统不够完善，部分企业存在超标排污，不能及时确定污染责任主体，并有效监管企业依规、依法排污，导致污水处理厂进水水质、水量波动过大，冲击整个污水处理系统，使出水难以达标。污水处理厂正常稳定的运行，对园区发展及区域环境安全尤为重要。

1.2存在问题

(1）园区一般污水与含重金属废水收集管网均采用埋地敷设，存在偷排、混排、泄漏风险[1-2]，且不符合地方现行相关文件及绿色化工园区认定的要求。

(2）部分企业内雨污分流不彻底。污水与雨水管道错接、混接，导致下游水体及土壤污染。雨季时超量的雨水进入污水管道，冲击污水处理厂生化系统，存在超标排放隐患。

(3）监测因子、监控体系不完善。企业污水排放缺乏有效的监测预警机制，亟需建设“一企一管”监控系统，形成收集-处理-监控全流程管控，接入园区智慧环保管控平台中，实现对园区内企业污水的精细化、智能化管控[3]，同时提升园区的管理水平。

2、“一企一管”系统设计

2.1设计方案

针对园区现状排水问题，将重点监管排污企业的原污水管道封堵禁止排污，原有园区的生活污水管道、雨水管道经探伤修补后继续使用，各排污企业采用“一企一管，明管带压输送”的收集方式。目前，园区大部分企业已建成，公共用地不足，考虑到园区与污水处理厂距离较近，且污水处理厂地势低于园区约25 m，因此“一企一管”采用集中监管的方案，即各企业设置单独污水管道，通过管架敷设至污水处理厂内的集中在线监测房，经检测后送至调节池。

2.2污水管选材

化工园区污水具有水量大、水质复杂多变、可生化性差、高毒性、高盐度等特点[4-6]，输送过程中一旦发生泄漏，将影响周边环境并制约园区的发展，合理选择污水管材质至关重要。目前常用的压力排水管道有钢管、PE管、衬塑钢管，各有优劣。钢管耐高压和振动，单管长，施工方便，但耐腐蚀性差，防腐成本高，不宜用于输送污水[7]。PE管柔韧性好，耐腐蚀，管内外壁光滑，易搬运施工，但刚性不足，易老化。衬塑钢管融合了金属管的高强度、优良刚性和抗破坏性，以及内衬塑层的光滑和耐腐蚀性，但价格较高，安装和维护相对复杂[8-9]。

经综合比较，本工程架空管道采用衬塑钢管，衬塑层采用聚丙烯（PP），管材应符合HG/T20538—2016《衬塑钢管和管件选用系列》的要求，外涂氯化橡胶防腐，采用法兰连接，压力等级为PN10。埋地管道采用聚乙烯（PE）管，管材应符合GB/T 13663.2—2018《给水用聚乙烯（PE）管道系统第2部分：管材》的要求，采用热熔连接，与衬塑钢管相接处采用法兰连接。为防止埋地污水管道泄漏，埋地PE管外套镀锌钢管，管材应符合GB/T3091—2015《低压流体输送用焊接钢管》的要求，采用螺纹连接。

2.3污水管设计

经调研各企业生产现状及发展情况，由企业建设、管理污水提升池，压力管接至围墙外园区管架。根据各企业排水特点，分时段排放污水，控制管道流速在0.7～2.0 m/s，确定各企业外排污水管管径，最小管径为DN 80 mm，最大管径为DN 250mm，拟入园企业预留管道管径为DN 100 mm。污水管设计参数如表1所示。

2.4管架及埋地管道设计

为确保园区整体协调与美观，架空管架统一规划，沿绿化带内侧布置，避免影响高压线及现有地下管线。设计力求合理紧凑，以节约能耗、减少管材及管架投资。同时，管架按照近期15家企业及远期预留10家企业的接管位置进行设计。根据管道数量及敷设位置采用不同管架形式：(1)管道数1～2根时采用混凝土支墩；(2)管道数量不小于3根时采用T型管架；(3)跨越铁路涵洞及跨度小于30 m严禁开挖的道路时采用双柱管架组合钢桁架，净空高度不小于5 m。管架形式如图1所示。

表1 各企业外排污水管设计参数

在经过企业大门及部分路段时，为兼顾园区高压线缆及车辆通行，经当地环保部门认可，管道采用地埋敷设方式。为防止埋地管中污水泄漏，在下穿管道外套镀锌钢管，其中一端采用防水材料密封，另一端设置泄漏检查井，以便定期巡检。检查井结构厚度不应小于200 mm，混凝土抗渗等级不应低于P8，其内表面应涂刷水泥基结晶型防水涂料（厚度不应小于1.0 mm），或在混凝土中掺加水泥基渗透结晶型防水剂（掺量宜为胶凝材料总量的1%～2%)[10]。埋地管道防水封堵如图2所示。

2.5附属设施设计

(1）管道支座。管道支座用于承受管重、压力、热膨胀及地震等多种复杂荷载，对管线的稳定运行至关重要[11-12]。管道支座支撑在管道支架横梁或预埋件上，横梁采用H型钢，可通过增加支撑钢板来调节管道中心线。增加的支撑钢板长度不应小于200 mm，宽度不小于支座底板宽度。

图1 管架设计剖面示意

图2 埋地管道示意

滑动支座与管架接触面具有活动性和滚动性，满足管道位移需求，而与管道相对固定，在直线段每隔8 m设置1个。固定支座与管架固定连接，确保管道与管架无相对位移，设置间距为80 m。定期检查管道支座的工作状态，避免因支座问题导致管道系统的异常运行。

(2）管道补偿器。波纹补偿器的公称压力不低于管道设计压力。管道应合理配置伸缩补偿装置与支架，以控制管道的伸缩方向或补偿。架空横管的直线段长度超过80 m，采取管道轴向的补偿措施，并增设固定支架，其间距应小于波纹伸缩器的最大服务距离。在两固定支架之间，应设置1个补偿器，且该补偿器应通过支架支撑，并宜靠近固定支架处。此外，部分管段采用Z形、L形或π形等布置连接方式，形成自然补偿，以弥补允许的伸缩量。

(3）管道附属设施。为确保污水管道系统正常运行，在管道局部高点和低点处分别设置排气和排泥设施。排气阀设置在靠近管架的高点处，便于进行检修。各污水压力管单独设置排泥阀，阀后汇合并沿管架引至地面排泥井，排泥管管径均采用DN80 mm。当排泥点位于埋地管段时，需增设排泥阀井。定期排出排泥设施的废液，并运输到污水处理厂进行处理。

3、在线监测系统设计

在线监测房平面尺寸为26 m×15 m，地上3层，地下1层。地下层布置一般污水和含重金属废水出水渠，以及一般污水提升池；一层布置管道间、取样池；二层布置在线监测间、休息室、储藏室、样品室、化验室及卫生间，三层布置备用在线监测间、中控室、配电间。

各企业污水管道从管架上引出后，沿一层管道间长边依次排布，并安装电磁流量计和电动阀门。随后接入取样池，设计尺寸为1.2 m×0.5 m×1.0 m，取样池近期设15个，预留远期位置。污水经取样泵采集送至二层在线监测间进行检测，检测合格后重力溢流至地下一层出水渠，出水渠宽1.0 m，液位高0.3 m。含重金属废水经出水渠消能后，重力流至重金属废水调节池。一般污水经出水渠汇至提升池，设计尺寸为6.0 m×3.7 m×3.0 m，容积为55.5 m3，配置3台250 m3/h变频潜水泵，2用1备，自动轮换运行，提升至新建调节池。

当监测到企业排污超过规定标准时，立即关闭取样池处电动阀，并打开管架处切换阀，将管道内超标污水引入事故总管排放至事故应急池。同时，远程关停该企业的提升泵，开启循环电动阀，禁止其继续超标排污。监测系统警报响应形成记录，并报给环保部门及污水处理厂。为防止有害气体聚集，管道间设置6台轴流风机，换气次数为10次/h。污水管道系统控制如图3所示。

针对各企业污水情况，设置特征污染因子在线监测设备，企业已有设备利旧，统一放置于二层在线监测间内，集中监管维护，并排布置，间距1.1m，便于线管安装和日常巡检。为保证设备的有效散热，安装了4台轴流风机，换气次数为12次/h。同时，设置闭路电视监控及门禁报警系统，以防止监测数据被篡改，确保监测数据的真实性。在监测间对面设置人工检测配套房间，对水样进行人工核查和复检。

图3 污水管道系统控制示意

三层设置备用在线监测间，供园区远期企业使用。中控室作为生产监控的核心，承担着数据管理、过程控制、报警管理、事件处理以及报表打印输出等关键职能。此外，将来可接入园区智慧管控平台，以提升园区智能化管理水平。

4、结语

新建“一企一管”污水收集与监测系统，满足了化工园区污水收集的相关文件及绿色化工园区认定的要求，有效解决了企业污水偷排漏排、无法实时监管及雨季排污冲击污水处理厂等问题。各企业设独立的污水压力管道，责任明确且互不影响，采用架空与埋地相结合的方式，便于施工和维护。通过集中式的收集与监管，实现设备统一管理维护，节约运营成本。同时，在线监测系统有效管控各企业的排污情况，对于超标排放能够及时关阀阻断，提高了污水处理工艺的稳定运行，改善了园区生态环境，为园区绿色发展及智慧管理提供了有力保障与支持。

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