化工厂废水分类收集的设计与应用

[摘 要]化工装置废水排放中往往含有多种污染物，也有可能混合了可燃易爆液体或气体。对化工厂废水收集系统的设计不当，容易造成土壤和地下水的污染，甚至会引起火灾爆炸等安全事故。本文借用工程实例，介绍了化工厂废水收集系统的分类及特点、废水储存设施有效容积的确定以及设计中应注意的问题。

[关键词]废水收集系统；初期污染雨水；事故消防废水；有效容积

中图分类号：X781.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）03-0045-01

1、绪论

随着国内社会对环境问题的关注日益增强，国内新建化工企业的环保标准越来越高。化工厂中各种化工废水的渗漏对土壤和地下水的污染问题受到更高的关注。环保法规要求“石油化工企业应该做到清污分流”。在生产过程中以及事故状态下，化工厂区会产生多种复杂污染物的废水，包括装置排污、消防废水、污染雨水等，这些废水如果不能合理有效地收集，会对整个区域造成无法挽回的损失。

2、化工厂废水分类及系统设计要求

2.1 废水分类

生产废水：在化工工艺生产中排出的工艺废水、机封冷却水、废气洗涤水、设备及场地冲洗水等废水。这些废水如果不经处理而排放，会造成水体不同性质和不同程度的污染，从而危害人类的健康，影响工农业的生产。

初期雨水：一般指化工装置污染区前15min或污染区域30毫米的地面径流雨水，由于降雨初期，雨水携带了地面及化工设备上的工艺污染物，所以工艺装置内的初期雨水污染性质等同生产废水。项目环境影响评价书中一般将初期雨水归类为生产废水。

事故消防水：当化工装置发生火灾时，往往伴随着工艺物料的泄露，及物料燃烧后产生的污染物，当用消防水灭火或者降温时，这些污染物必然会进入消防水中，被污染后的消防水如果直接排放将会对周围环境造成很大污染[1]。

2.2 废水系统设计中的安全要求

《室外排水设计规范》2014版（GB50014-2006）、《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）、《化学工业给水排水管道设计规范》（GB50873-2013）、《石油化工企业给水排水系统设计规范》（SH3015-2003）、《石油化工给水排水管道设计规范》（SH3034-2012）等规范对废水收集中的安全性有相应要求。

2.3 废水系统设计中的环保要求

《化工建设项目环境保护设计规范》（GB50483-2009）、《化学工业污水处理及回用设计规范》（GB50483-2009）、GB/T50934-2013 《石油化工工程防渗技术规范》等规范对废水收集系统的环保要求。

2.4 废水收集系统设计注意事项

在废水收集设计中首先要根据厂区废水水质分类，划分废水收集系统。然后根据各系统水质的特点采用合适的收集方式。废水收集系统的划分应该在满足以上安全、环保的要求上，尽量减少系统划分。

废水收集系统划分好后，在根据设计项目的总图布置和地势特点，在平面空间和立面空间上验证废水系统实施的可行性。对于平面布置受限，或者地势特点不能满足重力流的情况下，还有考虑地上压力管道的设计形式。

3、工程实例

3.1 工程概况及设计条件

某公司23万吨/年废氯化氢回收项目是采用降膜吸收废氯化氢气体成为36.5%的盐酸，采用氧气去极化阴极-盐酸电解技术将盐酸电解产水氯气。本项目的废水收集系统，属于典型的含不同污染介质的化工废水收集系统。

本项目本项目工艺装置有：电解单元、氯气压缩单元、氧气循环单元、盐酸及废气脱氯单元、盐酸吸水单元和酸碱罐区。

本项目工艺装置废水中含有的污染物主要有：废盐酸、NaOH、NaCl、Na2CO3、NaClO等，其中废盐酸和NaClO混合会产剧毒气体氯气，故本项目在废水收集中需要考虑含废盐酸和含NaClO废水的单独收集。

本项目废水收集系统设计存在如下特点：

（1）、本项目的废水主要含酸碱废水，具有较强的腐蚀性，故废水收集的管道材质不能采用碳钢管道，废水的收集只能采用非金属管道。

（2）、根据《石油化工工程防渗技术规范》，当一级地管、二级地管采用非钢制金属管道时，宜采用高密度聚乙烯（HDPE）膜防渗层，也可采用抗渗钢筋混凝土管沟或套管。

（3）、因本项目地址位于长江上游流域，环境影响评价书中除了要求废水清污分流外，并要求生产废水收集及排水管地面化、可视化。

3.2 废水收集系统设计方案

拟在各工艺装置单元内分别设置废水收集池收集生产废水和初期雨水，通过提升泵提升后经由敷设在管廊上的压力管道将各种不同性质的废水输送至废水收集单元。在废水收集单元内设酸碱废水池集中收集含酸碱非废水和初期雨水、设NaClO废水池集中收集含NaClO的冲洗废水和初期雨水、设事故消防废水池收集事故消防废水。另设中和池将收集的废水进行中和预处理后在泵至园区污水厂进行处理。

工艺装置的后期雨水及非污染区的清净雨水通过地下雨水收集管排至厂区外。

工艺装置的事故消防废水通过雨水管道收集，并在雨水管道末端切换至事故消防废水池。

3.3 工艺装置内初期雨水与后期雨水的切换

依据《给水排水工程快速设计手册》中的相关要求，确定建设项目初期雨水收集时间为5min，根据实际工程经验计算出降雨历时为8min[2]，结合所有资料和外界综合因素本工程按照下雨10min的时间来计算初期雨水量。

在各工艺装置内设置的废水收集池用于收集各装置内的生产废水和初期雨水，近来，后期雨水收集的设计采用翻堰溢流的方式进入雨水收集系统，替代以往采用阀门切换的形式，减少了阀门的设置。

水夏诘纳产废水通过水沟经溢流堰阻挡流至废水收集池内，收集池内液位到达启泵液位时开启提升泵，将装置区废水收集池内废水提升至总废水收集池。下雨时，初期雨水经溢流堰的阻挡首先流至废水收集池，当废水池收集满后，后期雨水将翻过雨水沟内的溢流堰流至清净雨水收集管网。

3.4 工程实例设计的不足及借鉴

（1）、本项目工艺装置的布置，存在排水区域分散、废液混合可能发生化学反应、废水收集沟绕行等问题，造成本项目废水收集沟及构筑物布置分散。所以在今后的化工废水收集系统设计中，应该注意与总图布置及时沟通，确保废水收集系统设计合理，保证运行安全可靠、降低工程费用。

（2）、初期雨水与后期雨水的切换仍需人工参与控制。因为废水池兼用与收集初期雨水和正常废水排放，且废水池容积是按照初期雨水量设计。这样就要求在下雨前将池内收集的废水泵出，才能保证有足够的容积来收集初期雨水。

（3）雨水管道末端事故消防废水切换阀门需人工操作切换，今后的设计中，应与消防主泵的启动连锁。

4、结论

厂区废水系统设计时，尽量采用地上压力管道输送废水，并提高自动化管理水平。在污染装置区集中布置区域的雨水管网末端设置切换阀，用于切换事故消防水，并收集可能进入系统的降雨量，避免非污染区的降雨进入收集系统。

对初期污染雨水和后期清净雨水的切换合理设计，在保证污染雨水全部收集处理的前提下，提高可操作性。

事故消防废水的切换阀门应采用电动阀门，并和火灾报警联锁，在火灾发生时自动切换。保证事故消防水能够及时切换阀门，避免废水外排造成的环境污染。

参考文献

[1] SH3015-2003《石油化工企业给水排水系统设计规范》[S].

[2] 剧孟波，化工建设项目初期污染雨水及事故消防废水收集系统[J].工业用水与废水，2014，45（4），32-34.