食品工業污（廢）水處理站常見的設計問題及解決方案

于容樸 梁林海 郭坤然

摘 要：針對目前不同食品工業污（廢）水處理站設計和運行過程中所暴露出來的共性問題，從平面布置、管線設計、設備布置、污泥減量和脫氮除磷等不同角度進行剖析，提出了相對更為完善的解決方案。

關鍵詞：工業污水;平面布置;管線設計;污泥減量;脫氮除磷;除臭

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：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（廢）水處理站具有處理規模小、水質變化大、工藝流程長、平面選址受限、設計院專業人員基本不參與（環保工程公司技術人員相對專業性差）等特點，往往在工業污（廢）水處理站設計階段就存在諸多問題。這些問題可能會影響以后的土建施工、設備安裝、工藝調試和運行管理。筆者通過走訪國內上百處工業污（廢）水處理站，發現其設計中存在一些共性問題。為了解決這些問題，筆者提出了針對性的解決方案。

1 平面布置

污（廢）水處理站的平面布置一般在工廠規劃時統一布置，多位于工廠下風向的一角，取地勢低洼之處，臨市政管網一側。

1.1 常見問題

污（廢）水處理站平面布置普遍存在的問題有占地面積不足，離車間或辦公樓防護距離不滿足消防要求，缺少消防環形道路，污水站的藥劑、污泥運輸通道不滿足單車道寬度要求，設備間位置不合理等。

1.2 解決方案

1.2.1 建廠前統一規劃。建廠前應根據工廠中長期產能、未來提標技改、產水回用等多因素規劃污（廢）水站的占地面積，一次規劃，分期建設。據此將土地利用效益最大化，避免因規劃不合理而導致重復建設、布局零散[1-4]。

1.2.2 合理布置池體。如果采用鋼筋混凝土池體，經濟有效水深為4～5m，可設計為半地下式結構，矩形池體合建較為節約占地。若土地資源緊張，主要處理單元可以做成圓形鋼結構罐體，以鋼制防腐和拼裝搪瓷罐兩種材質為主，高度可為20m左右。鋼砼池體和鋼構罐體各有利弊。鋼砼結構主要優點：壽命較長，氣水界面以上做好防腐后一般壽命可達50年以上，保溫性好，方便人員觀察和檢修，施工成本較低;主要缺點：施工工期長，要求施工管理具有加強的規范性、預留預埋出圖要詳細等。鋼構罐體結構主要優點：占地小，施工快，可移動，基礎施工受地下水影響小，罐體施工受冬季施工、雨季施工影響小，管道接口方便;主要缺點：易發生點蝕，壽命短，需要做保溫層，需要做防雷接地，無隔板時內部水流態更接近于CSTR，容易發生短流。綜上所述，在場地受限或工期受限時，池體可以做成鋼構罐體結構，如調節池、事故池、沉淀池等;結構復雜、要求推流反應以縮短HRT的好氧池、布設多層人字板UASB等池體宜做成矩形鋼砼結構;無限制條件時，宜做成矩形鋼砼結構。

1.2.3 設備間的布置。設備間的布置應優先考慮安全性和實用性。例如，值班室宜靠近出入口，遠離污泥脫水等臭氣點、風機房噪聲源等處;電控室、配電室宜避免和水管交叉，且遠離沼氣、氯氣等易燃易爆氣體;污泥池和污泥處理間應盡量縮短進出泥的管線，增加泥線檢修口，以減少污泥堵塞而造成檢修困難的問題。廠地緊張時，可在池體上方布置設備間，或布置多層建筑做設備間，高處的房間需要考慮逃生通道數量、設備進出吊裝位置、吊裝車輛在污（廢）水站的停靠點及臂長等因素。

1.2.4 道路、消防和綠化。污（廢）水站的道路要充分考慮設備、物料的運輸及消防通道要求;消防部分應單獨進行設計（消防通道、室內外消火栓、滅火器等）;綠化率宜滿足30%要求。

2 管線設計

污（廢）水處理站的不同單元之間是由管線連接而成的。管線按功能可分為水（給、排、雨、消、蒸汽等）管線系統、氣（空氣、沼氣）管線系統、泥（渣）管線系統、藥（酸、堿、絮凝劑、營養鹽等）管線系統;按驅動力分為壓力流管線、重力流管線;按管材可分為碳鋼、不銹鋼、PVC、PE、PPR等。

2.1 常見問題

管線系統常見的問題是選材不當、管線規格選擇不合理、管線系統的必要管件選擇不當、未對管線的膨脹收縮變化做補償處理等，而這些問題又會導致管線出現腐蝕、爆管、拉斷、壓壞等問題。因此，做好管線設計工作尤為重要。

2.2 解決方案

2.2.1 材質選擇。選擇管線材質時應充分考慮介質的溫度、壓力、腐蝕性等因素。一般情況下，污（廢）水管道宜采用PE管等耐腐蝕材質，地上部分空氣管可以采用碳鋼防腐材質，室外及設備間內盡量不要采用UPVC材質，因為UPVC材質易損壞。地下管道埋深應考慮覆土深度（防凍及荷載要求）;過路管應盡量短，如果強度不足，需要用鋼制套管做防護處理;地埋管還應考慮電化學腐蝕的防護問題等。管道的公稱壓力需要滿足泵的最大揚程，防止管道的水錘破壞。

2.2.2 管線規格選擇。壓力流管線的規格宜按經濟流速選擇。每天流量在幾千噸之內的污（廢）水壓力管道，宜選1～2m/s流速（流速超過2m/s可能會浪費較大的提升泵能耗），并應進行管程水力計算（包括沿程和局部損失），以降低管道上的動力消耗（屬于污水站的無效功耗）;流體進行遠程輸送（譬如1km以上）時，水力計算尤為重要。

排水管線的規格宜按非滿流設計，按謝才公式對流量、坡度、充滿度、管材等幾個因子進行計算校核，排水管線和重力排泥管線公稱直徑應不小于DN150，充滿度不宜超過0.6。含有機懸浮物的管道流速為[v]≥0.6m/s，防止出現管道沉積，無機顆粒物應視顆粒大小提高流速。

2.2.3 管件選擇。管件對于管系統來說非常重要，如干式自吸泵前一般需要設置真空罐以解決每次開啟水泵需要灌水的問題;排泥系統的閥門宜采用雙閥，避免因長久不開閥門出現故障;污水泵的止回閥宜選用旋啟式（通道大，故障率低）;污泥管的閥門宜采用閘閥或刀閘閥（可防止纖維纏繞影響過流）;污水的流量計宜采用無接觸式（如電閥流量計），流量計等重要管線的儀表宜加超越管線，管線最低處應設在排污口，出現拱形彎時高處應設自動排氣閥;污泥管道宜采用轉彎半徑較大的彎頭;易沉砂或堵塞的管道應設檢查口等。

2.2.4 固定支架及吊架。管道架空敷設時需要設置支架或吊架，并滿足最小間距要求。安裝后的管道之間以及管道相鄰物體之間需要保持最小間距，以滿足管件的拆裝、閥門的啟閉、保溫層的安裝等必要操作。支架或吊架與管道間的固定與否視具體情況而定，某些管道需要牢牢固定，也有些管道托架只起承托作用，以滿足管道脹縮的變形要求。

2.2.5 伸縮補償。管道在安裝和運行狀態下會因溫度的變化而產生變形，最顯著的屬蒸汽管線。另外，因塑料和鋼鐵的膨脹系數不同，塑料管的變形比鋼管要大得多。因此，在管道安裝過程中，應設置一些伸縮節，或做一些彎曲管段，以適應管道的脹縮變化，防止因產生內壓力而使管道被破壞。

3 污泥減量

污泥是每個污水站水處理過程的最終產物，按性質分可為普通固廢污泥（可分為化學污泥和生物污泥）和危廢類污泥。在處理污水的過程中，投加的化學藥劑、生物代謝的細胞殘骸、不可降解的有機物、一些無機物沉淀（鈣鹽、磷酸鹽等）均以污泥的形式排出系統。按照國家要求，應盡量減少污泥的排量。

3.1 常見問題

污（廢）水站的產泥量較大，會給企業帶來額外的運行負擔。污泥濃縮和脫水設備選型較小，也是污水站經常出現的問題。另外，處理重金屬廢水過程中，可能會有危廢類污泥產生，應著重注意其去向。

3.2 解決方案

3.2.1 危廢污泥減量。對于含重金屬離子的廢水，如金、銀、銅、汞等，宜優先采用回收利用的方案，如沒有回收價值，可考慮與當地的水泥廠、磚廠等相結合，將此污泥焚燒做建材。

3.2.2 化學污泥減量。對于混凝氣浮、沉淀等單元產生的化學污泥，應該對加藥種類進行甄選，盡量采用經濟、產泥量少的混凝藥劑;也可以嘗試以一些可降解的生物絮凝劑替代化學藥劑。在化學加藥前，水質水量應調勻，以減少加藥量的波動，防止浪費藥量。在加藥系統控制方面，優先選擇帶反饋測量儀表的控制系統，保證加藥效果的前提下，最大限度地節省加藥量。

3.2.3 有機污泥減量。一般生物系統產生的有機污泥具有一定的可降解性能。在生物處理方向上，對于COD濃度超過1 200mg/L的原水，優先采用厭氧處理工藝，因為在降解等量有機物厭氧的產泥量僅有好氧單元產泥量的1/5～1/10。好氧處理單元優先采用延時曝氣法或生物膜法，可以大大削減污泥產量。

3.2.4 污泥脫水設備。不同的污泥脫水設備所得污泥含水率相差較大，壓泥設備也不完全一致。含油污泥比阻大，宜采用疊螺污泥脫水機;含油少的化學污泥優先選用板框壓濾機，含水率低于75%。用帶式污泥脫水機處理生物污泥時，處理能力較強，較為經濟，但消耗濾布沖洗水較大，少量的生物污泥也可用疊螺脫水。難于泥水分離的一些污泥也可以用離心脫水機，但設備投資高，電耗大。

4 脫氮除磷

隨著國家對污水排放標準的要求越來越嚴格，深度脫氮除磷工藝逐漸被企業提上日程。一些傳統的生物處理和化學加藥方法已經不能滿足新標準的要求，需要進行工藝升級換代。

4.1 常見問題

氮污染物超標的常見問題有氨氮超標、總氮超標兩類，磷的一般問題是總磷超標。

4.2 解決方案

4.2.1 氮超標。多數企業在年底前生產任務大，水溫低，處理水量超負荷運行，所以加劇了氮指標超標的問題。一般生物脫氮設計計算需要考慮最不利水溫對污泥脫氮負荷的影響，并從污泥齡、BOD負荷等其他方面進行校核，確保硝化與反硝化的處理效果。脫除總氮去除率較高時（譬如80%以上），盡量選用多級AO或者短程反硝化類的脫氮工藝，并對碳氮比、回流比等參數進行核算。

4.2.2 總磷超標。總磷超標的原因主要有兩方面：一是系統進水量少、泥齡長、產泥少;二是由化學除磷單元的效果差引起的。對于前者，可以將系統分組設計，在進水量較小時開啟一組運行，在提高除磷效果的同時，減少運行費用。如果因化學加藥引起出水總磷超標，宜優化加藥系統、沉淀池形式（譬如高密循環沉淀池）、污泥濃縮池容積大小等。

5 除臭

隨著經濟的發展和人民環境意識的提升，越來越多的人開始注意到身邊的環境是否達標。對居民而言，最敏感的是臭氣污染物。國家在2012年更新了《環境空氣質量標準》（GB 3095—2012），對空氣質量有了更嚴的要求。除此之外，污（廢）水站還應滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2016）的廢氣排放標準和《惡臭污染物排放標準》（GB 14554—93）。

5.1 常見問題

一般污水處理站散發臭氣的來源有原水處理系統（如格柵間、調節池、事故池、預沉池、隔油池等）、污泥脫水間、厭氧單元，水中散發臭氣的成分主要是硫化氫、氨氣、硫醇等有害氣體。

5.2 解決方案

5.2.1 預處理單元臭氣處理。對于預處理單元的池體，應盡量采取封蓋處理，蓋板材料與池體材料宜相同，同步施工，水界面以上的防腐處理尤為重要，主要腐蝕有硫化氫腐蝕和潮濕環境下的電化學腐蝕。

5.2.2 設備間的臭氣處理。操作人員需要對設備間臭氣進行定期或處理，換氣次數應按規范設計。譬如，污泥脫水間要求每小時換氣次數應不小于6次。

5.2.3 除臭的工藝選擇。對于環境溫度較高的除臭，宜按生物除臭設計，應設置預洗和生物降解區，總停留時間宜大于20s;對于北方或寒冷地區，宜采用生物和化學或光氧化相合的工藝，以保證不同季節的除臭效果。除臭的工藝設計應考慮硫化氫、甲烷等易燃易爆氣體的防爆、防泄漏中毒措施。

6 結語

本文對食品工業污（廢）水站的平面布置、設備間布置、管線設計、污泥減量、脫氮除磷、除臭等幾個方面存在的主要問題進行了詳細分析，并給出了建議和解決方案，僅供設計人員和企業環保負責人員參考;對于污水站的防雷、防爆、防火、防中毒、水處理應急預案等其他細節，未進行相應分析，但在設計工作中也應引起足夠重視。

參考文獻：

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