天津滨海化工园区污水集输系统的研究.pdf

2 0 1 4 年 9月第 9 期 城 市道桥 与防洪 防洪排水1 6 9 天津滨海化工园区污水集输系统的研究 王文辉 ， 叶世 火 ， 玉海珑 ( 1 天津 城建 设计 院有 限公 司 ， 天津 市 3 0 0 1 2 2；2 天津市 南港 工业 区开 发有 限公 司 ， 天 津市 3 0 0 2 8 0) 摘 要 ： 针对天津 滨海化工 园区企业污水来 源 、 介质 组分复杂 的特点 ， 建立 了一套 融北方化 工园 区内企业污水 架空输送 及冬季 污水管 网系 统保温伴热为一体的污水远距离架空输送系统， 有效解决污水管网常规埋地敷设中容易出现的因施工水平、 地质不均匀沉降、 土层地质腐 蚀性强等原因导致的污水管网渗漏 ， 并造成土壤 、 地下水污染等环境问题。 关键词： 污水公共纳管； 保温伴热 ； 污水集输系统； 工艺 中图分类 号 ： T U 9 9 2 文献标 识码 ： B 文章编 号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 4 ) 0 9 0 1 6 9 0 3 0 引言 目前 ，国 内化工 园区排水 管道敷设方式有地 面 以上 ( 架 空敷 设 ) 和地 面 以下 ( 埋 地敷 设 ) 两 大 类， 前者具有便于施工、 操作、 检查 、 维修及经济等 优点 ； 后者优点是可充分利用地下 空间 ， 缺点是管 道腐蚀性较强 ， 检查和维修困难 ， 在车行道处有时 需特别处理 以承受 大的载荷 ， 低点 排空 、 检修不方 便。在确定化工园区污水管道的布置及敷设方式 时 ， 应考虑到污水管道线路所在地 区的气象 、 水文 地 质 、 地形地貌 、 地下构筑物 、 交通线 的密集程度 、 总图布置( 管线综 合 ) ， 并结合 区域 近 、 远期 的发展 规划、技术经济合理分析比较及施工维修管理方 便 等因素【 ” 。 天津滨海化工 区紧邻渤海湾 ，是 围海造地 区 域 ， 其海岸为典型的淤泥质海岸。场地主要由素填 土 、 粉质黏 土及 淤泥质黏土层组成 ， 呈流塑 软塑 状态 ， 属 中 高压 缩性土 。地基承载力低 ， 范 围为 8 01 0 0 k P a ， 填土结构性差 、 欠均匀 。场 区地下水 结晶类腐蚀等级为中等，结晶分解类复合腐蚀等 级为强腐蚀性 。 1 污水集输系统方案选择 1 1 污水来源及组分 滨海化工 园 区水污染 源及 污染物包括 四大部 分 ： ( 1 ) 含油含化 工品污水 ： 主要 来 自油码头 、 液体 化工码头的压舱水 、洗舱水及船舶机舱水等； ( 2 ) 含煤含矿污水 ：主要来 自煤码头或矿石码头堆 场 径流雨水、 码头面初期雨水等； ( 3 ) 生产废水： 主要 来 自机械设备的冲洗、机械设备维修冲洗水等； 收稿 日期 ： 2 o 1 4 0 4 2 2 作者简介 ： 王文 辉 ( 1 9 7 1 一) ， 男 ， 河北 藁城 人 ， 高级 工程 师 ， 从 事市政能源、 码头航道 、 海洋工程水文 、 动力环境研究 、 次填 造陆工程等设计、 施工管理工作。 ( 4) 生 活污水 ： 主要 来源 于生 活辅建 区 、 化工 区食 堂 、 浴室等生活用水 。 含油洗罐水 2 7 0 m 3 次 ， 排放频次按每周排放 一 次， 含油量为 8 0 0 1 0 0 0 0 m g L ； 化学品洗罐水为 6 0 m 3 次 ，排放频 次按每周排放 一次 ，含油量 为 3 0 0 4 0 0 m g L ， 同时 ， 还含有少量 的苯 、 甲苯 、 二 甲 苯等。 厂 区初期雨水量 约 1 6 0 0 r n 。 ， 如果污染 ， 按一 周处理完毕 ， 含油量为 4 0 0 5 0 0 mg L； 含油压舱水 最大为 7 2 0 0 m 3 次， 按每两周排放一次， 含油量为 6 0 0- 3 20 0 mg L。 码头 化学 品废 水 C O D c r 为 3 0 0 7 0 0 m g L ， 含 油量为 4 0 0 5 0 0 mg L ， 同时 ， 还含 有少量 的苯 、 甲 苯 、 二 甲苯等 。 生活污水量可按照生活用水量的 9 0 计算 。5 日生活需氧量( B O D 5 ) 值 可取 2 0 0 3 0 0 mg L， 悬浮物 浓度可取 3 5 0 5 0 0 m g L 。 1 2 工艺选择 结合滨海化工园区气象、岩土地质及工业园 区整体规划等因素 ， 污水管网常规埋地敷设， 容易 出现由于施工水平 、 地质不均匀沉降、 土层地质腐 蚀性强等原因， 导致污水管网渗漏 ， 并造成土壤、 地下水污染等环境问题。 化工园区内的污水公共纳管采用架空敷设 ， 虽 然相对于常规埋地敷设管网工程投资造价较高， 但不会产生土壤 、 地下水污染 等环境问题 ， 架 空敷 设管网可有效监控、 防患上述环境问题 ， 具有 良好 的生态环境效益和社会效益 ，且易 于维 护和进 行 系统管理，是未来大型工业区排水体系的发展趋 势 。 该工程污水输送系统拟选择架空敷设方式 ， 以 保障区域排水安全 、 可靠 。 1 3 工艺流程 滨海化工 园区内各企业工 业外排污水必须经 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 7 0 防洪排水 城 市道桥与 防洪 2 0 1 4年 9 月第 9 期 过预处理措施 ， 达到园 区的“ 公共管 网收纳标准” ， 方允许进入工业污水管 网系统 ，最后 汇人终端污 水处理厂集 中处理 。污 水集输 系统 管道总长度约 5 2 k m，架 空敷设 的管 径 D N 2 0 0 -D N 4 0 0 m m， 总 的污水输送最大流量为 1 5万 t d 。 污水公共纳管 收 纳标 准 ：T D S不 高 于 8 0 0 0 m #L；C OD不 高 于 1 0 0 0 mg L， B C不低 于 0 3 ， 未列指标满 足天津 市 污水综合排放 标准 ( D B 1 2 3 6 5 -2 0 0 8 ) 三级标 准。图 1为工业区污水集输及处理工艺流程 。 图 1 工业区污水 集输及 处理工 艺流程 2 污水 架 空集输 工艺分 析 2 1 水锤 防护措施 污水架空远距离输送 管道随化工 园区公 共管 廊一并敷设， 沿线穿跨越铁路 、 立交桥及河道等障 碍物 ， 将呈现 出起伏变 化复杂的显著 特点 ， 很容 易 造成水锤事故。本文通过水锤 分析计算 ， 对其过渡 过程进行准确预测 ， 在污水管道的隆起点上 ， 通过选 择合理的水锤防护措施 ， 消除水锤对系统的影响。 企业 及地块 内的污水通 过泵站提升 ，采用 污 水架空 方式输送 至污水处理厂 。厂 区内水 泵启动 和正 常停机的过程中产生的水力过渡一般 由泵后 阀门产 生 ， 在事故水泵 工况 中 ， 如突然 断电引起 的 过渡过 程通 常是严 重的 ，应该把管 网系统设计 得 能承受 这种工况引起的正压和负压 。对 于污水 架 空远距 离输送 管线将 呈现 出起伏变化 复杂 的显著 特点 ， 很容易造成水锤事故 ， 即管线纵 向局部 高点 可能产生真空和水柱分离的情况【 2 I 。 在工程应用过程 中， 建议在水锤压 力较高处 ， 或 污水 管道的隆起 点处 ， 安装水锤 防护设施( 防水 锤 空气 阀 ) ， 以降低管路 沿线最 大压力 ， 使 主干 线 末端 的水锤 升压得到大幅度控制 ，避免水锤 压力 过高而发生异常事故 ， 保证管路 的安全运行 。 2 2 冬季保温伴 热措施 该项 目依托的工程位于天津市滨海新 区。依据 天津气象资料， 最冷月月平均最低气温可达 一 8 2 ， 极端最低气温可达 一 2 2 9 c IC， 污水公共纳管冬 季运 行存在冻凝情况 。 由于各企业生产工艺存在差异 ， 污水水 质 、 水 量 、 温度均有差别 ， 因而 ， 污水水温难以保障 ， 污水 管道 内难 以保证 足够 的污水连续输送 。为保证 污 水管道冬季可靠 运行 ， 有必要采取保温措施 ， 并增 加伴热措施。 2 - 2 _ 1 保温材料 保 温材料的选择 应满足 以下性能要求 ： ( 1 ) 保 温材料 允许 使用温度应高于正常运行时 的介质最 高温度 ； ( 2 ) 不应使用在被保温的设备和管道表面 产生腐蚀的保温材料 ； ( 3 ) 有多种可供选择的保温 材料时 ， 应首先选用导热 系数小 、 密度小 、 强度相对 高 、 无腐蚀性 、 损耗 少 、 价格低 、 运输距离短 、 施工条 件好的材料或制 品 3 1 。表 1为部分保温材料参数 。 表 1 部分 保温材 料参数 根 据相关 经验及 类似 工程 的运行使 用情 况 ， 推荐采用岩棉类等相对环保 、 低廉 、 耐用的保温材 料 。保温层厚度 1 0 0 mm。 2 - 2 _ 2 伴热措施 电伴 热因伴 热距离长 ，同时能感应 管壁 ( 介 质 ) 的温度而 自调 发热量 ， 大大降低 能耗 ， 节 能环 保 ， 可靠及操控性高， 使用寿命高 ， 在化工园区运 用较为普遍 。 污水架 空集输 系统伴热主要采用伴热线缠 绕 在管路 、 阀门阀件上 ， 电伴热系统示意如图 2 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4 年 9 月第 9 期 城 市道桥 与 防洪 防洪排水1 7 1 玻璃胶带 。 。 r _ -誓 l 一 一 1 l I l 配电 箱 管道 喜巍 图 2 电伴 热 系统 示意 图 该项 目污水输送距离 长 ，选择 串联恒功 率 电 伴热带 ，同时根 据污水集输 系统 的环境温度 以及 伴热后要求达到的维持温度( 5 ) ， 计算系统所需 伴热线的规格型号及运行时的功率【4 J。 表 2 为伴热 设计参数 。 表 2 伴热设计 参数 3技术经济分析 经 测算 ， 该 污水集 输 系统工程 总投资 预算为 1 8 8 5万 元 ， 其 中 ， 建筑 安装 工程 费用 为 1 6 2 8万 元 ， 主要包 括 ： ( 1 ) 工艺 设备 与材 料 费用 ( 污水 管 道、 阀门阀件) 7 9 7 万元 ； ( 2 ) 电伴热材料及控制系 统、 箱式变电站、 通讯电缆、 光缆费用 8 3 1 万元。工 程建设其他费用 1 6 8万元 ， 预备费用 8 9万元 。 集 输 系统 的运 行与 维护费 主要包 括人工 费 、 电费以及设备维护费， 年综合运行费用约为 5 5万 元 。按输送流量为 1 5万 t d计算 ， 单位运行费用 为 0 1 元 t 。 4 结语 本文通过分 析研究天津滨海化工 园区企业 污 水来源 、介质组分 以及 区域气象水位 、地质 的特 点 ，建立 了一套融北方化工园 区内企业污水架 空 输送及冬季系统保温伴热为一体的污水远距离架 空输送系统 ， 可有 效解决 常规埋地敷设 ， 容易 出现 污水管网渗漏， 并造成土壤 、 地下水污染等问题 ， 具有 良好的生态环境效益 和社 会效益 ，为今后北 方工业区污水集输方式的规划和设计提供了技术 借鉴 。 参考文献 【 1 施振球， 赵廷元， 叶全乐 ， 等 动力管道设计手册 M 】 北京： 机械 工业 出版社2 0 1 1 【 2 】 唐寅 水锤的研究与防护 D 】 武汉： 武汉科技大学， 2 0 0 8 3 】3 G B 8 1 7 5 -2 0 0 8 ， 设备及管道绝热设计导 l S 1 【 4 王鹏， 蒋轶俊， 张磊， 等 生活污水处理装置在海洋平台上的设 计应用 J 】 船舶工程， 2 0 1 3 ， 3 5 ( 1 ) ： 1 5 5 1 5 8 呼和浩特将启动 5条地铁线 总投资 9 5 0亿元 根据呼和浩特市轨道交通线网规划 ， 呼市将根据经济社会发展需求先后启动 5 条线路建设 ， 线网总 长约 1 5 4 9 k m， 估算投资 9 5 0亿元。 1号线为东西 向骨干线 ， 自金 山开发 区始发沿新华西街 、 新华大街 、 新华东街一线过火 车东站 、 机场后 折向南至东把栅 ， 线路全长约 3 3 1 k m。 2号线 为连接东部副中心 、 主 中心 、 南部副中心之间的“ L ” 型骨干线 ， 自大黑河站始发沿锡林路 向北至 成吉思汗大街折 向东至鸿盛工业 园 ， 线路全长约 3 0 5 k m。 3号线 为东北至西南向的辅助线 ， 自金 川南区始发经裕隆工业 园区、 鄂尔多斯大街 、 如意东站 ， 折向北 经火车东站后至郑家沙梁 ， 线路全长约 3 5 ； k m。 4号线为南北 向辅助线 ，自警察 职业学 院始发 经兴安北路 、兴安南路 向南 至新 营子 ，线路全长 约 2 0 9 k m 。 5号线为西南 向辅助线 ，自青山村始发沿 巴彦淖尔路 向南 ，至辛辛板折向东至圪老板 ，线路全长 约 3 4 8 k m 。 近期 ， 呼市计划建设 1 、 2号线一期工程 ， 2 0 1 8年建成通车。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m