化工企業最優排水系統方案探究

李 帥，高若松，李 建

（1.河南省冶金研究所有限責任公司，鄭州 450053；2.河南省城鄉規劃設計研究總院有限公司，鄭州 450046）

化工企業多屬于用水量較大的單位，而且其廢水中的污染物危害性較大，做好化工企業的排水系統設計對于防范水環境風險具有重大意義。我國現行風險防控措施要求企業同時具備截流措施、事故水緩沖措施、事故排水系統收集措施、清凈下水系統防控措施、雨水系統防控措施、生產廢水防控措施、監控及在線監控措施等。在同一座廠區內同時建造多套排水系統，可能存在重復設計、冗余投資，實施難度較大，也不便于環保部門監管、企業管理，其需要進一步優化。

1 化工企業排水的特征

化工建設項目種類繁多，按工程建設內容進行劃分，產生水污染物的建構筑物主要有生產裝置區、儲罐區、公用工程、辦公及生活設施。相應地，其排放的廢水一般包括生產廢水、生活污水、清凈下水、雨排水。根據《化工建設項目環境保護設計規范》（GB50483-2009），初期雨水屬于生產廢水的一部分[1]。此外，還應包括事故狀態下排放的廢水。

2 目前我國對化工企業排水系統的基本要求

為充分、合理利用水資源，目前我國普遍實行雨污分流制的室外排水系統。根據《室外排水設計規范》（GB50014-2006），除降雨量少的干旱地區外，新建地區的排水系統應采用分流制；暫時不具備雨污分流條件的地區，應采取截流、調蓄和處理相結合的措施，提高截流倍數，加強降雨初期的污染防治。位于城鎮、工業區內的工業企業，其內部的排水系統應與市政排水系統相互銜接。

按照《化工建設項目環境保護設計規范》（GB50483-2009）中的相關要求，化工項目排水設計應根據排水量、水質、復用或處理方法等因素，嚴格按清污分流原則，對不同水質的工藝廢水、間接冷卻水、鍋爐排水等合理地劃分排水系統，并設置相應的排水管網。同時規定，化工建設項目應設置應急事故水池。

近年來，我國已進入環境污染事故多發期[2-3]，排水系統作為防范水環境事故風險的重要措施，越來越受到國家環境保護部門的重視。目前，部分地方環保部門要求清凈下水單獨排放，不得與雨水排水系統混合排放，并要求在清凈下水總排口設置清凈下水事故緩沖設施。按照環境保護部2014年發布的《企業突發環境事件風險評估指南（試行）》，化工企業應設置截流措施、事故排水收集措施、清凈下水系統防控措施、雨水系統防控措施和生產廢水系統防控措施。

3 現有水環境風險防范措施存在的問題

根據現行水環境保護、水環境風險防范的要求，在一個化工企業廠區內，人們需要建設雨水集排系統、生活廢水收集處理系統、生產廢水收集處理系統、清凈下水收集排放系統、事故廢水收集處理系統、事故緩沖水池、清凈下水緩沖水池、初期雨水池。此外，按照雨污分流、清污分流的原則，化工企業還應在清凈下水總排放口、雨水總排放口、廢水總排放口建設切斷設施和水質監控設施。

從理論上分析，若一家化工企業同時建設5套廢水集排系統、3座事故緩沖水池、3套總排口應急監控設施，其廠區總平面布置會比較困難，而且投資、占地、施工、運營、管理的成本均較高。實際上，很少有企業能以如此高的標準建設其廠區內的排水系統。近些年，人們仍然會遇到一些已運行多年的未進行雨污分流、清污分流的企業。因此，如何在其現有排水系統的基礎上進行分流制改造[4-6]，使其排水系統滿足環保要求，是迫切需要解決的問題。將5套排水系統、3座事故緩沖水池、3套總排口應急監控設施進行合并、優化，對于保護環境、發展經濟都有重大價值。

4 實踐中的廢水產排特征

在實際運行中，現有排水系統會遇到不少問題。

首先，園區配套的基礎設施只有雨水管網、污水管網，因此生產廢水、生活污水、初期雨水最終匯入污水管網，（后期）雨水匯入雨水管網。可是，清凈下水應該匯入污水管網還是雨水管網？出于安全性考慮（清凈下水可能受到污染），部分地區要求清凈下水不能直接排放，須在出廠前建設緩沖池，并在總排口建設在線監控裝置。

其次，清凈下水不一定“清凈”。從環保角度來看，清凈下水一般包括鍋爐排污水、循環水站排水、軟水站（化學水處理站）排水、反滲透濃水等。鍋爐、循環水站一般均會投加一定量的水處理劑，包括緩蝕劑、分散劑、阻垢劑、殺菌劑、螯合劑等，產品類別主要是HEDP系列、甲叉類、聚合物類、PBTCA等有機磷、有機酸類、有機胺、高分子聚合物等物質，它們均含有一定量的COD、氨氮、總磷，不宜直接排放。采用離子交換法制軟水的軟水站會排放含酸、堿、鹽類的廢水。同樣，在反滲透制純水的過程中，人們要投加阻垢劑、分散劑、殺菌劑等藥劑。

再次，現有企業廠區內雨水排水系統一般較完善，污水多隨雨水系統一并排放。

第四，在長久運行過程中，清凈下水管道易與污水管道、雨水管道發生交叉污染問題，如松花江水污染事故。

第五，生活污水、生產廢水、清凈下水等廢水的產污節點明確，收集方便。例如，生活污水一般可從辦公樓、宿舍、食堂的化糞池出口直接引出，反應釜排放的廢水直接從反應釜排出，蒸氨工段排放的蒸氨廢水直接從蒸氨塔排出，壓縮機產生的冷凝水直接從壓縮機下引出，鍋爐排放的廢水從鍋爐下引出，反沖洗廢水直接從離子交換柱上部排出等，均類似于“點源”。而初期雨水、事故廢水等，更類似于“面源”，需要匯集后才能完成收集。

最后，生產裝置區、儲罐區的地面沖洗水的產排性質類似于初期雨水，而類似于“點源”的生產廢水收集系統不易徹底收集此部分廢水。

5 排水系統優化探究

在保護區域水環境、防范水環境風險事故的總目標下，考慮到上述投資、占地、施工、運營、管理的成本問題，同時根據在實踐中遇到的問題，筆者對化工企業的排水系統方案在理論上進行了進一步探究，提出了“化工企業最優排水系統方案”的設計原則，以期提高排水系統的工作效率。

5.1 優化的內容

雨水收集管道系統與事故廢水收集管道系統合并；污水收集管道系統與清凈下水收集管道系統合并；事故緩沖水池、清凈下水緩沖池、初期雨水池合并，并設置于廠區地形最低處，各類事故廢水應能自流注入，入水口之下的容積應滿足所需要的容積要求[6]。

5.2 優化的結果

經優化后，整個廠區只設2套排水系統、1座事故水池、1個排水切換閥、2套廢水在線監測裝置、2座出口閘閥、1套從事故水池引向廢水站調節池的回用裝置（泵）。詳情如圖1所示。

圖1 化工企業最優排水系統

6 結語

化工企業排水系統經優化后，其效果如下。首先，其完全滿足防治水環境污染、防范水環境風險的目標。正常工況和非正常工況下，各類含污染物的廢水均送入廠內的廢水處理站進行處理，只有后期雨水排出廠界外；事故風險情況下，事故廢液、消防廢水、受事故污染的清凈下水和初期雨水均進入事故水池，不會外排至外環境。

其次，設施精簡，便于日常監管。環保部門在現場檢查時，可按標準化的流程從廢水產生源至排放口逐步進行檢查，不會受到廠區內部復雜的排水管線的干擾?？偱欧趴跍p少，且在風險狀態下需要進行操作的設施/設備數量減少一半以上，提高了水環境風險的防范水平和應急能力。

最后，環保設施、設備精簡，可節約建設資金和運營成本。環保設施的投資和運營成本較高，是促成許多企業鋌而走險、違法排污的重要原因，降低投資和運營成本可降低各類違法排污事件發生的概率。這有助于現有企業在自身的排水系統基礎之上進行分流制改造，縮短改造周期，降低改造成本。

1 中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB50483-2009化工建設項目環境保護設計規范[S]．北京：中國計劃出版社，2009．

2 董文福，傅德黔．近年來我國環境污染事故綜述[J]．環境科學與技術，2009，7（7）：75-77．

3 趙淑莉，韓小錚，秦承華，等．近年來我國環境污染事件淺析[J]．環境與可持續發展，2012，3（3）：64-68．

4 唐喜成．化工企業清污分流系統的設置[J]．節能環保，2015，6（18）：8-9．

5 劉 瑋．淺談某化工企業清污分流系統的設置[J]．山東工業技術，2014，（24）：283．

6 李益群，王新疆.化工企業廢水分類收集、清污分流構思[J]．綠色科技，2016，5（10）：49-50．