平板显示产业园区事故雨污水截留设计实例
1 项目概况
该工程的建设主要为光电产品企业提供配套显示器件的剥离、精密再生及热喷涂等服务。位于成都高新区西部园区西南片区, 总用地面积70 189 m2, 规划总建筑面积22 080.86 m2。项目将新建2座丙类生产厂房, 以及甲类化学品库、废水处理站等配套公辅设施, 专家楼、食堂等办公生活设施。生产废水一旦泄漏并遇明火引发火灾事故, 事故处理现场消防废水如不妥善处置, 溢流或经雨水系统进入地表水, 将造成水污染事故。为防止次生污染, 园区设置废水处理站事故应急池 (兼消防废水收集池) 有效容积500 m3, 对事故情况下消防废水进行收集。同时根据环评要求, 需保证废水和雨水总管出厂前设置截断阀, 事故状态下, 紧急关闭截断阀, 将截留的消防废水收集至消防废水收集池。
2 室外雨水排放设计
2.1 设计基本参数
园区雨水排放流程详见图1。本项目位于四川省成都市高新区, 暴雨强度参照成都市暴雨强度公式:q=44.594× (1+0.651lgP) / (T+27.346) ^0.953 (lgP^-0.017) 。取重现期P=2年, 降雨历时T=15 min, 当地2年重现期设计日降雨厚度hy=84 mm。本项目硬化面积、绿地面积、透水铺装面积及对应径流系数详见表1。
表1 径流系数
Tab.1 Runoff coefficient
区域 |
硬化 | 绿地 | 透水铺装 |
面积/m2 |
50 182 | 8 298 | 2 345 |
径流系数 |
0.9 | 0.15 | 0.29 |
2.2 调蓄前雨水收集量
本项目收集降落在屋面和道路、广场区域的雨水, 汇水面积:F=60 825 m2, 综合径流系数Ψ1=0.774, 暴雨强度232.556 L/ (s·hm2) , 收集面雨水设计径流总量为1 094.84 L/s, 设置雨水调蓄设施前外排雨水径流总量W1=10Ψ1hyF=3 953 (m3) 。
2.3 雨水调蓄池
根据《成都市规划管理技术规定 (2014) 》, 新建建设项目应配建地下蓄水池, 用以调节极端天气下的雨水流出量、防涝及雨水资源再生利用, 且应同时满足:①地下蓄水池的建筑面积为每 100 m2规划建设净用地面积配置不小于1.5 m2;②地下蓄水池的容积为每100 m2规划建设净用地面积配置不小于4 m3。因此, 参照《雨水综合利用》 (10SS705) 校核计算后, 于园区西南和东南方位分别设置3座雨水调蓄池 (总有效容积2 757 m3, 总占地面积919.44 m2) , 2座清水池, 清水池容积181.44 m3, 清水池内贮存部分回用雨水, 用于园区绿化洒水, 节省水资源, 在长期发展中, 节省项目投资运行成本。
2.4 调蓄后雨水收集情况
调蓄后外排雨水径流总量W2= (3 953-2 757) m3=1 196 m3, 超过雨水调蓄池设计能力的降雨通过溢流管排至下游雨水管道, 调蓄后综合径流系数Ψ2=W2/10hyF=0.23, 调蓄后雨水设计径流总流量:325.34 L/s。
经雨水调蓄池调蓄后的雨水, 分区排放, 共设2个分区, 分区一、二的雨水分别经园区西南侧及东南侧市政雨水口排至市政雨水管网, 采用拦污型雨水口, 拦截雨水中的固形物, 以便雨水回收利用, 分区一流量约为108.45 L/s, 分区二流量约为216.89 L/s。平时直接排至市政管网;事故时, 经事故雨污水截留池进行事故截留, 加压提升至园区事故应急池, 经废水处理站处理达标后, 排入市政污水管网。
由调蓄前后雨水径流总量对比可以发现, 调蓄后雨水总流量仅为原排水量的三分之一, 有效地缓解了雨水管网的压力, 避免雨水排放不畅、强降雨带来的道路积水等问题。此外, 事故雨污水截留池的容积与雨水流量直接相关, 减小了池容, 节省了工程造价及占地面积。虽然超过调蓄能力的雨水溢流至下游雨水管道, 但由于事故截留池设置在管网末端, 可以保证截留全部事故雨水, 保障系统安全可靠性, 雨水调蓄池自带埋地式一体机, 控制内部泵组的启停以及雨水调蓄池的反冲洗, 不会对雨水调蓄池后续的正常运行造成影响, 亦不增加工程造价。若不利用雨水调蓄池进行系统缓冲, 不仅会增加池容, 而且会增加雨水调蓄池前的截断措施及连接管道, 增加造价, 影响施工进度。因此, 雨水调蓄池与事故雨污水截留池的结合使用, 更有利于项目建设的经济性及安全可靠性。
3 室外废水排放设计
园区废水排放流程详见图2。本项目废水包括生产废水和生活污水两类, 最高时排水总量约为60 m3/h (16.67 L/s) , 分质处理后室外合流, 共分两区排至市政污水管网, 分区一最高时排水量约为35 m3/h (9.72 L/s) , 分区二最高时排水量约为25 m3/h (6.94 L/s) 。其中, 生产废水主要包括含氟废水、酸性废水、悬浮物废水、有机废水、含银工艺废水、地面清洗含银废水、废气洗涤塔废水、地面清洗废水、纯水制备废水、空调系统排水、锅炉排水、冷却塔排水。生产废水种类繁多, 污染性强, 加之本项目生产过程中会使用甲乙丙类液体, 若发生事故泄露, 不及时处理, 会给环境造成恶劣影响。
废水分质进行预处理后, 汇同其他废水进入园区废水处理站进行生化处理, 纯水制备RO浓缩水、锅炉排水及常温循环冷却水排水直接经园区废水总排口排放;生活区产生的仅为生活污水, 包括卫生间污水、食堂污水等, 其中卫生间污水经化粪池处理、食堂污水经隔油池作隔油处理后排入市政管网。
预处理后的生产废水和生活污水经事故雨污水截留池后排入市政污水管网, 通过市政污水管网排入下游污水处理厂处理, 平时预处理合格的污废水直接排放, 事故时被事故雨污水截留池截留, 经截留池内提升泵提升回园区事故应急池, 再次处理达标后排入市政污水管网, 避免事故废水直接汇入市政污水管网。
事故应急池设计。园区内设置1个有效容积为500 m3的事故应急池, 主要用于临时存生产废水的非正常排放, 以及兼做消防废水收集使用。可确保本项目废水在非正常情况下能停留6 h以上。在非正常排水情况下废水排入废水事故应急池进行暂存, 待废水处理站内处理设施再次处理, 达标后排入园区市政污水管网。使废水在非正常工况下具有一定的缓冲能力。
4 事故雨污水截留池设计
取设计分区一雨污水流量120 L/s, 设计分区二雨污水流量240 L/s。截留池泵组设置原则为:各分区分别设置深井长轴泵, 叶轮和壳体采用不锈钢材质, 密封件采用镀铬材质, 泵2台, 不设置备用泵。
4.1 设计分区一
单台水泵流量Q=60 L/s, 扬程H=15 m, N=15 kW, 自带搅匀功能, 当一台水泵来不及排水第二台水泵自动投入运行。集水池有效容积 (最大一台水泵5 min的吸水量) V=18 m3。
4.2 设计分区二
单台水泵流量Q=120 L/s, 扬程H=15 m, N=22 kW, 自带搅匀功能, 当一台水泵来不及排水第二台水泵自动投入运行。集水池有效容积 (最大一台水泵5 min的吸水量) V=36 m3。
为节省占地面积, 降低建设投资成本, 缩短施周期, 以设计分区一为例, 优化事故雨污水截留池的平面布置 (平面详见图3, 剖面详见图4) 。
闸板阀1 (功率5 kW, DN600电动闸板阀安装) 与闸板阀2 (功率5 kW) 均为电动控制 (①通过中控室远程手动控制;②带手柄, 可现场手动操作) , 平时闸板阀1常开, 闸板阀2常闭。当正常排放雨污水时通过常开的电动闸板阀1流入市政雨污水管道;当出现事故时, 通过中控室信号指令, 关闭闸板阀1, 开启闸板阀2, 同时远程手动开启水泵, 水泵同时设置现场手动启停按钮, 将污染雨污水输送至废水站的事故应急池中, 当事故应急池均至高液位时停泵, 停止输水。考虑到事故雨污水中可能有酸碱腐蚀性, 为保障输水可靠性, 水泵出水管采用316不锈钢管, 焊接, 穿越池壁管道预埋, 经室外管沟引至事故应急池。
5 末端截断阀方案设计
若不设置事故雨污水截留池, 选择在雨污水管网末端直接设置电动闸阀, 平面方案详见图5, 当正常排放时, 雨、污水通过电动闸阀1流入市政雨污水管道;当出现事故时, 通过中控室信号指令, 关闭闸阀1, 开启闸阀2, 事故废水通过重力流管网排至污水提升井, 井内潜水排污泵采用液位自动控制, 两台泵轮换工作, 互为备用, 当水位高出报警水位100 mm时备用泵自投。将污染雨污水输送至废水站的消防事故水池中, 当事故应急池均至高液位时停泵, 停止输水。
该方案需要DN300、DN400、DN600的雨污水管道上设置电动闸阀, 其中, DN600的电动闸阀管道上方需至少留有约1.65 m安装操作空间, 阀门重量约为1 000 kg, 对管网承压能力有很高要求, 且使用安全系数较低, 易出故障。同时, 本工程末端市政管网接入点埋深较低, 末端增加电动阀门后, 管网埋深低于市政接入点。此外, 事故雨污水可能含有酸碱腐蚀性, 污水提升井中潜水泵易腐蚀。
对比分析发现, 在管网末端设置截断阀的方案, 安全可靠性低, 使用限制条件多, 施工困难。
6 结论及建议
(1) 事故雨污水截留池可有效地截留园区事故雨污水, 集分流 (平时与事故时分流) , 截留, 提升多功能一体化, 可有效减小占地面积, 缩短施工周期。
(2) 雨水调蓄池与事故雨污水截留池的结合使用, 可有效缩小事故雨污水截留池的池容, 节省造价。
(3) 本工程由于现场条件限制, 未能深入研究将雨水调蓄池与事故雨污水截留池合建的相关技术措施, 建议结合工程实际探索调蓄截留一体化的可能。
[1] 孙月晖. 关于石化企业的事故废水和污染雨水的收集[J]. 能源环境, 2014, 1 (141) : 151-152.
[2] 孙江虎, 李艳, 郑伟.浅谈炼化一体化事故污水和污染雨水的收集与处理[J]. 工业水处理, 2017, 37 (10) : 106-108.