地下污水處理廠運行安全保障措施

楊睿

【摘 要】地下污水處理廠由于處在地下封閉空間，受用地及高度限制，其內部工藝、電氣設備布置集中緊湊，維護管理不方便，同時污水收集處理過程中會產(chǎn)生一定量的有毒有害氣體，造成地下污水廠在運行過程中存在諸多的安全隱患，通過對地下污水處理廠特點的分析，從設備安全、人員安全、消防安全及數(shù)據(jù)信息安全的角度分別闡述了對應的安全保障措施，以保證污水廠運行安全。

【關鍵詞】安全；地下污水處理廠；保障措施

近年來，隨著國家生態(tài)文明建設和生態(tài)環(huán)境保護的戰(zhàn)略目標出臺及民眾環(huán)保意識的提高，地上污水處理廠逐漸暴露出占地面積過大、影響周邊開發(fā)建設、存在二次污染等缺點，在城市用地緊張的問題日益突出的今天，占地面積更小，環(huán)境友好型更強的地下污水處理廠開始受到廣泛關注。地下污水處理廠將所有構筑物組團布置，形成地下箱體。地下工藝、電氣設備等布置集中，地下明敷管線錯綜復雜，地下環(huán)境相對封閉、惡劣，因此，對地下污水處理廠的運行安全從設備、人員、消防及數(shù)據(jù)信息等方面均提出了更高的要求。

1 地下污水廠設備安全

1.1電源保障

地下污水處理廠土建部分一般按終期規(guī)模建設，設備可分期安裝。污水廠用電負荷等級為二級，根據(jù)規(guī)范要求采用兩回線路供電，每回線路均能滿足污水廠全部負荷需求，電源進線按終期規(guī)模建設，最大限度保障污水廠的連續(xù)運行。變壓器選擇干式變壓器，根據(jù)地下污水廠規(guī)模及建設分期情況靈活采用不同運行方式。考慮電氣元器件選擇，單臺變壓器容量不宜超過1600kVA。

1.2防水淹

地下污水處理廠所有工藝流程環(huán)節(jié)均位于地下，當來水量突增或因設備故障導致運行事故時，可能會導致全廠或局部水淹。采取多道閘（閥）門對進水進行控制。以設計某項目為例，在廠外進水井設置智能攔蓄液壓閘，用于控制進廠水位，控制系統(tǒng)通過超聲波液位計對閘門前后水位進行檢測，同時采集閘門的開度位置信號進行計算后，根據(jù)事先設定的水位狀態(tài)的控制指令，精準控制閘門的上升與下降，使水位始終維持預設高度。為防止閘門被垃圾、淤泥等卡住，智能攔蓄液壓閘采用下開式，并采用多級密封工藝。在進水管上設有檢修閘門、蓄能液控閥、流量控制閥和流量計。蓄能液控閥依靠機械電磁聯(lián)合鎖定開啟，失電時電磁力消失，機械鎖定開啟，閥門快速關閉；流量控制閥配合進水管上的流量計，根據(jù)設定的閥后水位自動控制流量；檢修閘門采用手/電兩用控制，在全廠檢修時關閉。為確保這幾道進水安全屏障能可靠工作，宜在進水前端設置單獨配電箱，并利用廠內設置的EPS設備給閘（閥）門及檢測儀表提供應急電源。另外，地下污水廠設有排水泵房，設置小功率排漬泵用于水池放空、雨水回灌或局部水漬排空。為確保排漬泵正常工作，設置EPS電源給排漬泵供電。

1.3防潮防腐

地下污水處理廠箱體屬于一個相對封閉的空間，內部池體較多，且地下空間本來潮氣較重，特別是地下配電間內精密設備較多，潮氣對電氣設備的運行造成嚴重威脅。因此，在所有高低壓配電柜、現(xiàn)場控制柜、PLC柜等內部均設置溫濕度控制裝置，自動調節(jié)柜內溫濕度。除電氣設備本身的溫濕度調節(jié)外，配電間宜設置獨立的新風系統(tǒng)，加強配電室內空氣流動。其他單體構筑物或房間內設置機械通風裝置及濕度儀，為了減少通風機臺數(shù)，采用自然進風，機械排風，并盡可能地利用天井和樓梯間設置自然進風口。另外，地下污水廠應重視腐蝕性氣體對電氣設備及工藝設備的影響，所有的現(xiàn)場控制箱外殼應選用不銹鋼材質或SMC復合材料，電纜橋架采用不銹鋼電纜橋架，金屬穿線管采用熱鍍鋅，風機、水泵、閥門等外殼均應防腐涂刷。

2地下污水廠人員安全

根據(jù)地下污水廠的特點要求污水廠為全自動運行，運行時采用無人值守的方式，由工作人員定時巡檢，設備故障時由檢修人員進入廠內維修更換設備，另外，也可能存在人員進入地下污水廠內部參觀或無關人員誤入污水廠內部。為確保地下廠內人身安全，應設置完善的地下空間監(jiān)控系統(tǒng)，并采用獨立的光纖環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)。

2.1出入口管理、入侵報警、門禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)

地下污水處理廠上部通常為綠地及公園，有多個疏散樓梯間直通地上室外，同時，還有車輛進出口與室外連通。因此，在車輛進出口設置車輛抓拍攝像機，通過車牌號識別自動聯(lián)動開啟電動門或電動卷簾。在疏散樓梯間上部出口設置門禁系統(tǒng)，僅允許工作人員刷卡或人臉識別進入污水廠內部。在車輛及人員出入口部位設置微波和被動紅外負荷入侵探測器，位于綜合樓的中控室同時兼具入侵報警系統(tǒng)控制中心，入侵報警系統(tǒng)可根據(jù)需要進行設防及撤防。地下污水廠的視頻監(jiān)控采用紅外IP攝像機，除對污水廠生產(chǎn)進行監(jiān)控外，在任何走人的地方應做到監(jiān)控覆蓋，同時與入侵報警系統(tǒng)聯(lián)動。

2.2環(huán)境監(jiān)測及有毒氣體監(jiān)測報警系統(tǒng)

由于地下環(huán)境復雜多變，在地下污水處理廠內人員停留場所的出入口、場所內巡檢路線每隔一定距離應設置在線式氧氣濃度監(jiān)測裝置。在地下廠區(qū)的每一個防火分區(qū)、變配電間、設備車間均設置溫度和濕度傳感器，同時在地下廠區(qū)外適當位置設置濕度儀，檢測地下廠區(qū)外空氣的濕度，以比較地下廠區(qū)內外的濕度。地下污水廠在污水收集處理的過程中均會產(chǎn)生硫化氫、氨氣、沼氣（主要成分為甲烷）等有毒有害、可燃氣體，雖然污水廠內設置了除臭系統(tǒng)，但并不能完全將其清除，因此，應根據(jù)場地布置、可燃氣體和有毒氣體的理化性質及操作巡檢路線設置可燃氣體和有毒氣體檢測點，通常每隔15米設置一組。甲烷、氨氣等比空氣輕的氣體檢測點設在地下空間的上部，距地面0.5m～2m，特別是在封閉空間的最高點氣體易于積聚處應增設氣體檢（探）測器。在工藝閥井及排漬泵房等場所，且可能積聚比重大于空氣的硫化氫等可燃氣體或有毒氣體時，應設檢（探）測器，安裝高度距地面0.3m～0.6m。變配電間下面的電纜夾層和電纜橋架進入房間的洞口處等可燃氣體或有毒氣體有可能進入的地方應設置檢（探）測器，在末端除臭設備前管道入口和末端排放口設置檢（探）測器。所有固定安裝的檢測儀表均要求實時上傳數(shù)據(jù)，宜采用EPS或UPS電源供電。在地下污水廠正常運行狀態(tài)下，地下廠區(qū)內沒有人員，系統(tǒng)根據(jù)地下廠區(qū)內外的溫濕度情況，控制通風系統(tǒng)的運行。在地下廠區(qū)維護檢修或巡檢時，可按定時方式預編程控制，即每隔一定時間段開啟風機，保障地下廠區(qū)內空氣的新鮮度，也可以當檢修或巡檢人員進入地下廠區(qū)時，可采用監(jiān)控中心遠程提前開啟風機或現(xiàn)場手動方式開啟風機。當有毒有害氣體超標時聯(lián)動啟動相應區(qū)域的機械通風裝置，在中控室有相應的報警及事件記錄功能，風機和風閥的狀態(tài)參數(shù)都要通過通信系統(tǒng)實時上傳至監(jiān)控中心。此外，在格柵間和脫水機房等可能產(chǎn)生有毒有害氣體的地點，張貼安全警示，配備防毒面具等防護措施，進入地下污水廠的人員應攜帶便攜式氧濃度檢測儀及有毒氣體檢測儀，防止意外事故的發(fā)生。

2.3巡檢及通訊系統(tǒng)

地下污水處理廠采用在線式電子巡檢系統(tǒng)，可以在任何有需要巡檢的區(qū)域設置巡檢點，且隨時可以增添及撤銷巡檢點，方便對突發(fā)事件的處理。根據(jù)污水廠工作制度可采取每八小時巡檢一次，巡檢人員隨身攜帶的巡檢終端完成巡檢工作。中控室內的值班人員具有設置、更改巡檢路線的功能。系統(tǒng)對巡檢人員的巡檢區(qū)域、巡檢路線、停留時間等進行規(guī)劃、記錄、提醒、報警等。當巡檢人員未按路線行進、停留時間過長或未作停留等情況發(fā)生時，可發(fā)出報警提示，并聯(lián)動相應區(qū)域內監(jiān)控探頭，中控室值班人員可通過無線語音通信系統(tǒng)進行相應的指導和管理。當巡檢人員在巡檢過程中發(fā)現(xiàn)設備故障或安全隱患，可以通過終端APP 以文字、語音、圖片、視頻等多種形式將現(xiàn)場情況實時上傳匯報，為管理人員決策提供詳盡現(xiàn)場信息，獲得遠程設備維護指導。緊急情況下，管理人員可根據(jù)地下空間內人員分布情況，通過無線語音通信系統(tǒng)、無線廣播系統(tǒng)、精確定位終端等指導地下污水廠內人員沿安全路徑進行逃生。同時指導救援人員快速定位事發(fā)區(qū)域和被困人員，實現(xiàn)應急救援的統(tǒng)一調度和指揮。地下污水廠所有無線基站電源均采用EPS或UPS電源供電。有條件的地下污水廠可直接引入移動或聯(lián)通信號，可確保工作人員及參觀人員的手機在地下污水廠內正常通信。此外，在各個防火分區(qū)內設置防水型IP廣播電話，在危險情況下與中控室可直接通話。

3地下污水廠消防安全

地下污水處理廠目前沒有針對性強的防火規(guī)范可依，設計時仍主要參考《建筑設計防火規(guī)范》，建議組織消防專項評估，對地下污水廠的防火分區(qū)、疏散距離、火災自動報警系統(tǒng)及自動滅火系統(tǒng)設置等進行統(tǒng)籌考慮。地下污水廠配電間選擇氣體滅火系統(tǒng)，其余防火分區(qū)可以根據(jù)消防專項評估意見設置自動噴水滅火系統(tǒng)，通常在車道內宜設置自動噴水滅火系統(tǒng)。在地下污水廠內設置完善的疏散指示標志及疏散照明燈具，并保證疏散通道的暢通，確保火災發(fā)生時人員能夠安全快速的撤離。根據(jù)地下污水廠特點判定其屬于可燃物很少，人員不多且很少停留的場所。為簡化消防控制系統(tǒng)，降低工程造價，只在脫水車間、變配電間、鼓風機房、加藥間、膜設備間、沉砂池及泵房等設備較集中，有人員停留的地方設置了排煙設施，膜池、生物池、消防泵房等沒有可燃物或不經(jīng)常有人停留的地方及面積小于200m2的房間均不設防排煙設施。排煙系統(tǒng)均為排煙排風合用，正常情況下排風，火災情況下排煙。根據(jù)防火分區(qū)的劃分，在各防火分區(qū)、疏散樓梯間設置火災報警探測器、火災報警電話、手動報警按鈕。將火災報警裝置、防排煙裝置、自動滅火系統(tǒng)和防火卷簾等進行聯(lián)動。此外，消防設備采用無鹵低煙耐火電纜，其余采用無鹵低煙阻燃電纜，最大限度減少火災危險性。

4地下污水廠數(shù)據(jù)信息安全

地下污水廠自動化程度要求較高，地下自控設備及監(jiān)測設備數(shù)量較多，各系統(tǒng)既能獨立運行又能聯(lián)動控制，為確保全廠數(shù)據(jù)信息安全及通訊可靠，全廠生產(chǎn)自控系統(tǒng)采用主環(huán)網(wǎng)+放射式相結合的拓撲結構，主要PLC站采用雙冗余（CPU及IO模塊均冗余），設置在地下污水廠配電間內，與兩臺生產(chǎn)監(jiān)控核心交換機采用放射式方式進行連接。其余各現(xiàn)場由廠家配套的自帶控制系統(tǒng)的控制柜根據(jù)工藝流程分組接入現(xiàn)場交換機。現(xiàn)場交換機與兩臺生產(chǎn)監(jiān)控核心交換機采用環(huán)網(wǎng)結構。服務器采用工業(yè)級冗余容錯服務器，通過服務器接入全廠主核心交換機。地下空間監(jiān)控系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)及中控室操作員站、工程師站、服務器等均采用放射式拓撲結構接入全廠主核心交換機。全廠自控系統(tǒng)與外網(wǎng)采用防火墻進行隔離，以確保污水廠運行數(shù)據(jù)信息安全。

5結論

地下污水處理廠由于地下空間環(huán)境的特殊性，確保運行安全是其運行過程中重中之重的事情。在滿足規(guī)范要求的前提下，合理的采取對應的安全保障措施，對涉及安全的關鍵設備應提供可靠的電源保證，對污水廠自動運行的關鍵系統(tǒng)應提供冗余備用的雙保險措施，對涉及人員安全的通信及環(huán)境監(jiān)測儀表應做到全廠覆蓋，兼顧安全性及經(jīng)濟性。同時應加強工作人員的安全意識和安全培訓，保障地下污水處理廠的安全運行。

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（作者單位：中國市政工程中南設計研究總院有限公司）