危險廢物焚燒處置廠給排水系統(tǒng)設(shè)計概述

張凌娜

（上海市政工程設(shè)計研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

危險廢物焚燒處置廠給排水系統(tǒng)設(shè)計概述

張凌娜

（上海市政工程設(shè)計研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

詳細(xì)介紹了危險廢物焚燒處置廠的生產(chǎn)、生活給水系統(tǒng)、消防給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和污廢水處理系統(tǒng)的設(shè)計要點，提出危險廢物焚燒處置廠給排水設(shè)計中的思路和方法。

危險廢物焚燒處置廠；給排水設(shè)計；污、廢水處理；給水系統(tǒng)；排水系統(tǒng)

0　引言

危險廢物（下文簡稱危廢）是指指列入國家危險廢物名錄或者根據(jù)國家規(guī)定的危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)和鑒別方法判定的具有危險特性的廢物，具有毒性、腐蝕性、易燃性、爆炸性、反應(yīng)性和感染性，會對生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成嚴(yán)重危害的廢物。危廢傳統(tǒng)的處置方式是填埋，不僅占用大面積土地，而且造成長期、嚴(yán)重的二次污染，尤其對地下水和空氣污染明顯；而焚燒處置工藝因其“無害化、減量化”優(yōu)勢突出，近幾年來，危廢采用焚燒處置工藝應(yīng)用越來越廣泛。

危廢集中焚燒處置廠一般包括：危廢接收與鑒別系統(tǒng)、危廢預(yù)處理系統(tǒng)、進(jìn)卸料系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)、余熱利用及急冷系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)、灰渣（爐渣、飛灰）處理系統(tǒng)以及全廠公輔設(shè)施（包括廢液儲罐區(qū)、暫存?zhèn)}庫、全廠給排水系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、自控系統(tǒng)、在線監(jiān)測系統(tǒng)、消防、通信、暖通空調(diào)、機(jī)械維修、車輛沖洗等）［1］。本文介紹危廢焚燒處置廠給排水設(shè)計內(nèi)容，其范圍包括廠區(qū)紅線內(nèi)的給水系統(tǒng)（生活、生產(chǎn)給水系統(tǒng)、消防給水系統(tǒng)）、排水系統(tǒng)、事故應(yīng)急排放系統(tǒng)、污、廢水處理系統(tǒng)。

1　給水系統(tǒng)

1.1生活給水系統(tǒng)

生活給水系統(tǒng)供生活設(shè)施（生活飲用、生活洗滌、淋浴、沖廁）及事故淋浴器、洗眼器用水等。生活給水系統(tǒng)設(shè)計遵行現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》（GB50015-2003，2009版）、《室外給水設(shè)計規(guī)范》（GB50014-2006），生活給水系統(tǒng)設(shè)計需滿足水量、水壓、水質(zhì)的要求。

1.2生產(chǎn)給水系統(tǒng)

生產(chǎn)給水系統(tǒng)供焚燒裝置生產(chǎn)用水、進(jìn)出車輛沖洗用水、車間廠房地面沖洗用水、循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水、脫鹽水系統(tǒng)用水、化學(xué)藥劑配置、化驗室用水、廢水處理系統(tǒng)用水等。生產(chǎn)給水系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)危險廢物焚燒以及煙氣處理生產(chǎn)工藝用水的需求來設(shè)計，應(yīng)有合適、可靠的原水水源和水質(zhì)分析資料，合理確定生產(chǎn)給水系統(tǒng)的形式。由于危廢焚燒處置廠一般位于化工園區(qū)，水源通常為化工園區(qū)市政給水管網(wǎng)，由廠區(qū)給水引入管進(jìn)入生產(chǎn)用清水池（生產(chǎn)用清水池也可與消防水池合用），清水泵房內(nèi)設(shè)置成套生產(chǎn)變頻加壓供水裝置，通過廠區(qū)生產(chǎn)給水管網(wǎng)將生產(chǎn)給水接入廠區(qū)各子項系統(tǒng)的生產(chǎn)用水點。根據(jù)多個項目運行情況，危廢焚燒產(chǎn)生的煙氣采用濕法處理工藝，全廠平均日用水量（主要是生產(chǎn)用水）為焚燒危廢量的3～3.5倍，即焚燒1 t危廢需消耗3～3.5 t水。生產(chǎn)用水的水壓根據(jù)工藝要求來確定，一般水泵揚程為0.3～0.5 MPa。生產(chǎn)給水系統(tǒng)流程見圖1。

圖1　生產(chǎn)給水系統(tǒng)流程

1.3消防給水系統(tǒng)

遵行現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2014）、《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014），消火栓系統(tǒng)可采用室內(nèi)外消火栓合用給水系統(tǒng)，該系統(tǒng)組成由消防水池、消防泵房、室外消火栓環(huán)狀管網(wǎng)、室內(nèi)消防管網(wǎng)、高位消防水箱及室內(nèi)消火栓構(gòu)成。

消防水池可與生產(chǎn)用清水池合建，但是必須有保證消防用水不被動用的措施。消防泵房可與清水泵房合建，內(nèi)設(shè)成套生產(chǎn)變頻加壓供水裝置、消火栓系統(tǒng)主泵、消火栓系統(tǒng)穩(wěn)壓泵及穩(wěn)壓水罐。消防水池可設(shè)置成地埋式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式，與消防泵房合建，泵房設(shè)計為地下室結(jié)構(gòu)形式，從而滿足消防水泵自灌式啟動的要求，同時泵房內(nèi)設(shè)置有排水潛污泵，泵房內(nèi)需設(shè)置起重設(shè)備。

危廢焚燒處置廠都設(shè)有危廢暫存?zhèn)}庫（生產(chǎn)類別一般為丙類），此外有些危廢焚燒處置廠設(shè)有甲類或乙類倉庫，若倉庫的占地面積超過1 500 m2或總建筑面積超過3 000 m2，需根據(jù)規(guī)范的要求設(shè)置自動噴水系統(tǒng)。由于暫存?zhèn)}庫的危廢種類繁多成分復(fù)雜，往往存在較多的易燃物質(zhì)，其中包括易燃液體，用水消防時，比重小于水的可燃液體上浮，浮在水面上的可燃液體仍會繼續(xù)然燃燒，并能隨著水蔓延，擴(kuò)大燃燒面積，僅僅采用水消防無法達(dá)到滅火的目的。危廢暫存?zhèn)}庫通常采用“閉式自動噴水—泡沫聯(lián)用系統(tǒng)”和“雨淋—泡沫聯(lián)用系統(tǒng)”兩種方式［2］。

危廢焚燒裝置進(jìn)料工藝差異會影響到消防系統(tǒng)的設(shè)置，若采用垃圾料坑抓斗進(jìn)料的方式，垃圾料坑內(nèi)需考慮設(shè)置獨立消防炮滅火系統(tǒng)。參考《生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)規(guī)范》（CJJ90-2009），消防炮用水量不小于60 L/s，消防炮持續(xù)用水時間為1 h。

1.4脫鹽水系統(tǒng)

危廢焚燒余熱鍋爐補(bǔ)給水為脫鹽水。脫鹽水制備系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)、爐水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、補(bǔ)給水率、排污率、設(shè)備和藥品的供應(yīng)條件以及廢液排放等因素，進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。脫鹽水應(yīng)滿足或高于《工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB1576）中的余熱鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。脫鹽水制備常采用如下工藝路線：原水加藥混凝經(jīng)過石英砂過濾器和活性炭過濾器預(yù)處理后進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，再通過混床或者EDI裝置進(jìn)行脫鹽處理。脫鹽水制備操作為全自動控制，反滲透和EDI產(chǎn)生的濃水、混床再生排水可作為出渣機(jī)冷卻用水。

1.5循環(huán)水系統(tǒng)

循環(huán)水系統(tǒng)主要供焚燒裝置中的液壓系統(tǒng)，脫鹽水冷卻器、鍋爐取樣裝置、引風(fēng)機(jī)的冷卻水以及蒸汽冷凝所需的冷卻用水；使用后的水僅水溫升高。循環(huán)水系統(tǒng)工藝流程見圖2。

圖2　循環(huán)水系統(tǒng)工藝流程

用戶冷卻使用后的水利用余壓經(jīng)管道進(jìn)入冷卻塔冷卻，冷卻塔冷卻后的水進(jìn)入集水池，然后經(jīng)循環(huán)水泵加壓，供焚燒線用戶及廢液罐區(qū)液環(huán)泵冷卻使用。

隨著系統(tǒng)長期運行之后，循環(huán)水中的鹽分會不斷的濃縮，為了維持系統(tǒng)的正常運行，需要不定時的進(jìn)行排污。為了防止設(shè)備、管道的結(jié)垢和腐蝕，需要向系統(tǒng)的循環(huán)水投加水質(zhì)穩(wěn)定劑，以保證系統(tǒng)的正常運行。在系統(tǒng)的正常運行過程中，由于冷卻塔的飛濺、蒸發(fā)，以及系統(tǒng)排污，造成系統(tǒng)的水量減少，需要不定時的向系統(tǒng)補(bǔ)充水。補(bǔ)充水由廠區(qū)生產(chǎn)給水管網(wǎng)供給。

2　排水系統(tǒng)

廠區(qū)排水系統(tǒng)采用生活污水、生產(chǎn)污、廢水、雨水分質(zhì)排放系統(tǒng)。

2.1生活污水排水系統(tǒng)

與普通民用建筑排水相同，工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生間、辦公樓、綜合樓、化驗樓的生活污水經(jīng)化糞池，廠區(qū)食堂的污水經(jīng)隔油沉淀池初步處理后，排入廠區(qū)生活污水管網(wǎng)收集系統(tǒng)，最終排至廠區(qū)污、廢水處理站或接入化工園區(qū)市政污水管網(wǎng)。

2.2生產(chǎn)污廢水系統(tǒng)

危廢焚燒處置廠生產(chǎn)污廢水包括焚燒工藝廢水（余熱鍋爐排水、濕法煙氣處理廢水、循環(huán)水系統(tǒng)）；生產(chǎn)車間及暫存?zhèn)}庫地面沖洗水、實驗室排水、脫鹽水制備車間廢水、冷卻塔排污水、初期污染雨水等。

上述廢水采用分質(zhì)收集、分質(zhì)處理的設(shè)計原則，通常危廢焚燒處置廠生產(chǎn)污廢水劃分為3個系統(tǒng)，分別為：焚燒余熱鍋爐排污水、循環(huán)冷卻塔排污水合并處理系統(tǒng)；濕法煙氣廢水處理系統(tǒng)；一般生產(chǎn)污水處理系統(tǒng)。其中焚燒余熱鍋爐排污水、循環(huán)冷卻塔排污水均屬低濃度污水，可合并處理，可通過降硬、中和、脫鹽等方法使污水達(dá)到回用水質(zhì)要求或排放水質(zhì)要求。濕法煙氣廢水含有多種污染成分，濕法煙氣處理系統(tǒng)中的廢水再循環(huán)可以明顯減少廢水的數(shù)量，但同時污染物的濃度也隨之增高。濕法煙氣廢水一般采用的處理方法有2種，分別為物化處理工藝、蒸發(fā)處理工藝，其中物化處理方法是基于pH值調(diào)節(jié)和沉淀，處理后產(chǎn)生的廢水含有溶解性鹽，典型的物化處理工藝見圖3。

圖3　典型物化處理工藝

如果廠區(qū)不允許排放含可溶解性鹽的廢水，則濕法煙氣廢水需要采用蒸發(fā)處理，蒸發(fā)處理后的冷凝水可回用至焚燒工藝，結(jié)晶鹽運至危廢填埋場處置。

其它一般生產(chǎn)廢水通常采用“物化預(yù)處理+生化處理+深度處理”的工藝路線，出水根據(jù)納管排放或回用，出路差異對出水水質(zhì)要求不同，因此需選擇相應(yīng)的的深度處理工藝來實現(xiàn)。

2.3雨水排放系統(tǒng)

主廠房大屋面雨水排水可采用虹吸式壓力流排水系統(tǒng)，廠房小屋面及綜合樓、生活樓、化驗樓、泵房等其它建筑可采用重力流排水系統(tǒng)。

廠區(qū)室外雨水排放系統(tǒng)根據(jù)雨水服務(wù)范圍的污染性質(zhì)，分別設(shè)潔凈雨水收集系統(tǒng)及初期污染雨水收集系統(tǒng)。其中廠區(qū)各建筑單體的屋面雨水、綜合管理區(qū)道路徑流雨水可視為清潔雨水，由廠區(qū)潔凈雨水收集系統(tǒng)統(tǒng)一收集后排至廠區(qū)雨水外排監(jiān)測井后最終排至化工園區(qū)市政雨水管網(wǎng)。

生產(chǎn)區(qū)域道路徑流雨水（由于廠區(qū)內(nèi)的跑、冒、滴、漏等容易造成地面污染，雨天則被降雨沖洗進(jìn)入地表徑流，隨著降雨的延續(xù)，地面被沖洗干凈，因此降雨初期的雨水污染較重，后期的雨水較清凈），在該收集系統(tǒng)末端設(shè)置初期雨水截流設(shè)施，截流前15 min初期雨水至初期雨水收集池，該池內(nèi)設(shè)置初雨提升泵，通過該泵可將收集的初期雨水壓力輸送至廠區(qū)污、廢水處理站處理。后期雨水為潔凈雨水，排至廠區(qū)潔凈雨水收集系統(tǒng)。

雨水排放系統(tǒng)示意見圖4。

圖4　雨水排放系統(tǒng)示意圖

初期雨水量的計算直接關(guān)系到初期雨水收集池的大小以及廠區(qū)污廢水處理規(guī)模的設(shè)計。初期雨水的計算包括兩個內(nèi)容［3］：初期雨水量的計算和初期雨水收集池容積計算。

初期雨水量可采用的計算方法有如下兩種：一種是按照《石油化工企業(yè)給水排水設(shè)計規(guī)范》第9.3.4條，采用降雨量為15～30 mm來計算一次初期雨水的總量，Q=10 i×Ψ×F（式中：Q為一次初期雨水的總量，單位m3；i為降雨強(qiáng)度，單位mm；Ψ為污染區(qū)的徑流系數(shù)，無量綱；F為污染區(qū)的匯水面積，單位為 hm2）；第二種計算方式是按照GB50014-2006的暴雨強(qiáng)度公式計算，初期雨水量Qs=0.06Q×tl（式中：Qs為一次初期雨水的總量，單位m3；Q為雨水設(shè)計流量，單位L/s；tl為初期雨水收集時間，單位min）。其中雨水設(shè)計流量Q=Ψ×q× F，與當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度q、污染區(qū)域徑流系數(shù)Ψ和污染區(qū)域雨水回流面積F有關(guān)；t1的確定根據(jù)企業(yè)管理水平、設(shè)備維護(hù)程度和跑、冒、滴、漏情況來選取，管理程度高、設(shè)備維護(hù)好、跑、冒、滴、漏少的可取8～10 min，否則取15 min。

初期雨水收集池的有效容積可V=kQ計算［4］（式中：V為收集池有效容積，單位m3；k為安全系數(shù)，一般取1.1～1.3），主要是考慮到初期雨水收集池可能有上期污泥沉淀及未抽走雨水導(dǎo)致收集池實際容積的減小，因此需考慮安全系數(shù)。

3　事故應(yīng)急排放系統(tǒng)

危廢焚燒裝置由于工藝上的原因，處于事故狀態(tài)時，廢水等需要有臨時貯存之處，尤其是在發(fā)生事故時，消防用水的排放，如果不及時收集，將會給環(huán)境造成大的危害。為確保環(huán)境不被污染，在廠內(nèi)設(shè)一座事故水池，該水池采用半地下式，可與廠區(qū)初期雨水池合建。根據(jù)中石化《水體污染防控緊急措施設(shè)計導(dǎo)則》核算事故排水儲存事故池容量：

式中：V1為發(fā)生事故的一個罐組或一套裝置的物料量，m3，儲存相同物料的罐組按一個最大儲罐計；V2為發(fā)生事故的儲罐或裝置的消防水量，m3；V3為發(fā)生事故時可以傳輸?shù)狡渌麅Υ婊蛱幚碓O(shè)施的物料量，m3；V4為發(fā)生事故時仍必須進(jìn)入收集系統(tǒng)的生產(chǎn)廢水量，m3；V5為發(fā)生事故時可能進(jìn)入該收集系統(tǒng)的降雨量，m3；V5=10×q×F，q為降雨強(qiáng)度，mm，q=qa/n，qa為年平均降雨量，n為年平均降雨日數(shù)；F為必須進(jìn)入事故廢水收集系統(tǒng)的雨水匯水面積，hm2。

對排入應(yīng)急事故水池的廢水應(yīng)進(jìn)行必要的監(jiān)測，并應(yīng)采取下類處置措施：

（1）對于符合排放標(biāo)準(zhǔn)的廢水，可直接排放；

（2）對不符合排放標(biāo)準(zhǔn)，但符合廢水處理站進(jìn)水要求的廢水，應(yīng)限流進(jìn)入廢水處理站進(jìn)行處理；

（3）對不符合廢水處理站進(jìn)水要求的廢水，應(yīng)采取處理措施或外送處理。

危廢焚燒處置工程存在初期雨水、地面沖洗水、事故水等多種污廢水共用雨水（部分）管網(wǎng)，閥門作為不同水種切斷、切換的常用設(shè)施，在整個管網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。設(shè)計中應(yīng)根據(jù)全廠相關(guān)排水系統(tǒng)運行時初期雨水、未受污染雨水、事故水排水的去向，設(shè)置排水切換設(shè)施。

4　全廠節(jié)水措施

為實現(xiàn)危廢焚燒處置廠污水全部回用的目標(biāo)，工程設(shè)計中考慮以下節(jié)水原則：加強(qiáng)水務(wù)管理設(shè)計，降低用水指標(biāo)，全廠排水全部回收，并進(jìn)行分項處理，根據(jù)危廢焚燒處置廠各用水點的水質(zhì)要求，合理復(fù)用處理后的排水，做到梯級用水，一水多用。主要采取以下措施：

（1）脫鹽水制備車間反滲透、EDI裝置濃水可用作焚燒回轉(zhuǎn)窯出渣機(jī)冷卻水。

（2）鍋爐排污水、循環(huán)冷卻水排污水處理達(dá)到回用指標(biāo)后回用于生產(chǎn)。

（3）污、廢水處理深度處理系統(tǒng)可采用膜處理裝置，產(chǎn)生的濃水可作蒸發(fā)濃縮終極處理，蒸發(fā)后的冷凝水回用于生產(chǎn)，濃縮結(jié)晶鹽運至危廢填埋場處置，實現(xiàn)污水零排放。

（4）可設(shè)置潔凈雨水收集利用系統(tǒng)（可根據(jù)實際情況通過屋面雨水收集、綠化中設(shè)淺溝、人造透水地面等技術(shù)合理進(jìn)行潔凈雨水收集利用），收集的潔凈雨水經(jīng)過簡單處理后回用于生產(chǎn)。

（5）煙氣濕法處理系統(tǒng)排放的廢水經(jīng)過處理后，一部分可用作出渣機(jī)的冷卻水，一部分回用。

（6）加強(qiáng)對廠區(qū)各用水點的用水量、排水量、水質(zhì)的監(jiān)測，在廠區(qū)給水輸水干管入口及廠內(nèi)各系統(tǒng)用水點均設(shè)置流量計量裝置。在危廢焚燒廠運行時，將總用水量、總排水量和各車間或各系統(tǒng)用水量進(jìn)行連續(xù)性和階段性統(tǒng)計，以供危廢焚燒處置廠給、排水進(jìn)行管理和檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

5　結(jié)語

危險廢物焚燒處置廠作為我國新興環(huán)保產(chǎn)業(yè)項目，在今后相當(dāng)長的時間里都會有長足的發(fā)展，總結(jié)該類型工程項目的給排水設(shè)計的要點及實際工程的運行經(jīng)驗，為該類型工程案例提供借鑒。

［1］孫英杰，趙由才.危險廢物處理技術(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

［2］趙慶.淺議危險廢物暫存?zhèn)}庫泡沫—水噴淋系統(tǒng)設(shè)計［J］.有色冶金設(shè)計與研究，2014，35（1）:43-45.

［3］段學(xué)華，王棟成，林國棟.應(yīng)急事故水池和初期雨水池容積確定方法對比研究［J］.工業(yè)用水與廢水，2011，42（1）:45-50.

［4］王鐵風(fēng)，馮一軍，呂靜.含油（污）初期雨水的計算、收集和處理［J］.浙江建筑，2008，25（5）:65-67.

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1009-7716（2016）06-0164-04

2016-02-24

張凌娜（1981-），女，陜西華縣人，工程師，從事給排水設(shè)計工作。