生活污水處理廠風險分析及防范措施

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摘要：本文通過對某全地埋式生活污水處理廠的工藝技術、平面布置及其安全風險進行分析，提出切實可行的風險防范措施，為同類項目安全運行提供一定的參考。

關鍵詞：全地埋式；污水處理廠；安全運行風險；防范措施

全地埋式生活污水處理廠由于其環境友好、克服鄰避效應、節約土地等優勢，得到社會廣泛關注，近年來發展迅速。全地埋式生活污水處理廠基本上是組團布置所有建筑物，使其構成一個箱體并設置在地下，一般情況，因受占地面積限制，需要多層疊拼[1]。此種布置方式對工藝設計、設備系統布置、安全風險防范、建筑防火與消防系統、安全運行管理等方面提出了更高的要求。

1項目概述

貴陽市某大型地埋式生活污水處理廠位于市區中心，項目整體占地面積6.1萬m2，污水處理廠部分總建筑面積36330.74m2，污水處理能力為12萬m3/d，項目主體工藝系統即為污水處理系統，包括污水預處理及一級處理系統、二級生物處理系統、深度處理系統、除臭工藝系統、污泥處置工藝系統。預處理采用中格柵、細格柵、轉鼓超細格柵、曝氣沉砂池。污水處理系統全部置于地下空間，主體構筑物均埋在地面以下，地下池體部分是整個污水處理廠的主體，分為兩層，即地下負4層和負5層，負4層為檢修操作層，負5層為水處理水池構筑物。整個污水處理廠埋深超過32m（見圖1）。

2主要安全運行風險

由于其地下空間環境的特殊性，全地埋式生活污水處理廠除具有傳統地面污水處理廠常見風險類型外，還存在7類突出安全風險。

2.1中毒窒息

臭氣中的硫化氫（H2S）和氨（NH3）均屬于有毒物質。若惡臭氣體集聚，人員接觸極易造成不同程度中毒，甚至在短時間內導致人員死亡。污水處理工藝使用的次氯酸鈉藥劑與酸接觸后，易產生劇毒化學品氯氣（Cl2），若不能及時檢測和排出，易造成氯氣中毒事故。此外，地下建筑物內空氣流通不暢，如果機械通風系統設計不合理或設備故障，導致空氣中氧含量低于19.5%，將導致作業人員身體不適，甚至引發缺氧窒息事故。

2.2火災爆炸

全地埋式生活污水處理廠產生臭氣的主要環節是預處理區及生化區，包括中、細格柵渠，MBR生化池，污泥脫水車間等區域。臭氣中含量最高的氣體成分為硫化氫（H2S）、氨（NH3），以及甲烷（CH4）、甲硫醇、甲硫醚等微量有害氣體。依據CJJ/T243—2016《城鎮污水處理廠臭氣處理技術規程》，城鎮污水處理廠臭氣污染物濃度如表1所示。

2.3有限空間

全地埋式生活污水處理廠主體構筑物均埋在地下，可將整個地下空間視為有限空間，若地下空間機械通風、排風系統設計不合理，通風、排風系統失效，在人員作業巡檢區域內未設置氧含量、可燃氣體和有毒氣體等檢測報警裝置，或報警裝置未與事故通風裝置連鎖等，都有可能導致進入地下空間的人員發生中毒窒息事故。此外，污水處理廠各類水池、臭氣處理系統吸氣罩、臭氣輸送管道系統、除臭塔、機械通風管道等均屬于有限空間，若對其進行檢修作業時安全措施不當，極易發生中毒窒息事故。

2.4人員疏散困難

全地埋式生活污水處理廠由于按照戊類廠房設計，防火分區面積相對較大，人員疏散距離相對較長，當應急照明系統與疏散指示系統不能正常工作或照度不符合要求時，將極大地影響人員疏散效率。特別是發生火災或其他緊急情況，人員因不熟悉地下水廠疏散路徑不能及時疏散，將導致傷亡事故。

2.5水淹風險

全地埋式生活污水處理廠在緊急狀態下，存在重力流進水不能停止和地面積水倒灌廠區的雙重風險。進水的停止主要依賴于速閉閥等外圍安全設施，廠區排水依賴排水泵及臨時泵，一旦設施設備失靈或柴油機組應急電源出現問題，水廠就存在被淹的可能。部分全地埋式或半地埋式生活污水處理廠建構筑物埋深較淺，廠區內排水相對容易，遭遇水淹事故的風險相對較小。

2.6人員淹溺

污水處理系統的沉砂池，中、細格柵渠及事故池，其水深較深，最深超過7m。若以上設施、水池等未設置安全標識，或其防護蓋板、防護欄桿缺失或防護蓋板承載力下降，人員站在蓋板上作業或人員依附欄桿，以及從事其他活動時，有可能從欄桿或蓋板墜落到水池中，導致淹溺事故發生。

2.7噪聲危害

地下空間內各類機械設備運轉的噪聲較大，尤其是鼓風機系統，其運行噪聲大、振動大，為廠內最大的噪聲源，如不采取減振、消音、封閉等措施，作業人員長時間無保護地暴露在噪聲環境中會造成聽力受損。

3風險防范措施

全地埋式生活污水處理廠安全風險類型及其危害程度遠遠高于傳統地上污水處理廠，必須通過強化本質安全設計、加強安全運營維護、提高應急處置能力等對策措施，落實安全風險防范措施，保護人員安全和設備穩定運行。

3.1本質安全設計方面

3.1.1總平面布置全地埋式生活污水處理廠生產管理區與生產處理區完全分隔，總平面布置中考慮功能分區明確，使噪聲、有毒氣體產生源集中布置、集中監控和防護。建（構）筑物間隔除滿足工藝流程要求外，同時還滿足防火、通風、照度等距離要求。3.1.2自動化控制系統全地埋式生活污水處理廠實現自動化控制系統，在中央控制室值班監控。自動化控制系統包括生產過程自動化系統、在線檢測儀表、CCTV閉路電視監視系統、管理計算機網絡系統、污水廠管理軟件系統、自動化DCS系統及儀表的保護、接地，入侵報警系統及電子巡更系統等。3.1.3人員定位系統人員定位系統由定位管理器、定位網關與電子標簽（人員定位卡）構成，采用無線技術實現綜合定位功能。該廠設置58個定位管理器、20個人員定位卡，覆蓋現場全員全區域。廠區人員佩戴人員定位卡，系統可對佩戴人員當前所在位置進行實時監控，同時系統對佩戴人員巡檢路線進行記錄，對危險區域的人員進入，現場提示報警，且在危險情況下，佩戴人員可通過定位卡SOS鍵進行求救。3.1.4電力系統該全地埋式生活污水處理廠按二級電力負荷設計，采用雙回路電源供電，并增加一套800kW應急柴油發電機系統。兩路電源一用一備，互為備用，每路電源都能滿足本項目全部負荷需要，當一路高壓電源失電時，采用自動方式倒閘，最大限度保障電力供應[2]；應急柴油發電機可以滿足全部重要設備設施的持續供電。3.1.5除臭系統全地埋式生活污水處理廠將容易產生臭氣的構筑物與設備均加蓋密封并進行負壓抽引，防止臭氣擴散，通過管道收集系統將臭氣收集至生物除臭裝置，通過微生物的作用將臭氣成分氧化分解，使之無害化后排放至廠內排氣豎井內。3.1.6機械通風系統全地埋式生活污水處理廠操作層及設備區設機械通風系統。送、排風系統采用高可靠性的通風設備，平時開啟，確保地下空間內空氣品質滿足室內空氣質量衛生標準。3.1.7環境監測及有毒氣體監測報警系統全地埋式生活污水處理廠依據GB12358—2006《作業場所環境氣體檢測報警儀通用技術要求》、GBZ/T223—2009《工作場所有毒氣體檢測報警裝置設置規范》、GB/T50493—2019《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準》等相關標準，根據各工藝段產生的有毒有害氣體種類，設置H2S、CH4、NH3、Cl2、O2等5種氣體監測儀表40余個，以及配套報警控制器10套，監測數據實時傳送至中控室。在可能產生可燃氣體和有毒氣體的地點，張貼安全警示標識，配備防毒面具等防護措施，進入廠區人員攜帶便攜式四合一檢測儀（H2S、O2、CO、可燃氣體），隨時檢測氣體濃度。3.1.8消防設計當前還沒有專項的防火規范應用于全地埋式生活污水處理廠的管理，在設計時可參考現行GB50016—2014《建筑設計防火規范（2018版）》的相關規定，并借鑒國內成功經驗、消防部門評審以及專家論證的結果，結合全地埋式生活污水處理廠火災風險特點，其防火分區面積可按照地下設備用房2000m2最大面積進行設計，在確保安全的情況下達到經濟實用的效果[3]。廠內所有構建筑物嚴格依照GB50016—2014《建筑設計防火規范（2018版）》設計要求。3.1.9防水淹設計全地埋式生活污水處理廠排水為雨污分流制，地面雨水統一收集后匯入廠區雨水管道。在進水處截污溝內設置了進水限流裝置，在進水管處設置閘閥和速閉閥兩道閘門，可自動控制，也可手動控制，速閉閥具有失電自動關閉功能。如發生停電等不可預測因素導致污水無法處置時，可在地下2500m3事故池短時間儲存，確保不超標排放。若出現暴雨、洪水等，事故池亦可起到較好緩沖作用。3.1.10噪聲控制全地埋式生活污水處理廠在平面布置上將生產管理區功能用房布置在地面，遠離噪聲源。生產處理區布置于地下，采用先進的生產設備和減振降噪措施，控制噪聲源的強度。對于噪聲較大的鼓風機房和泵房，則在室內設置吸音墻裙、吸音吊頂和懸掛強吸收體，吸收和降低反射聲強度，達到降噪效果。同時加強密閉性，防止噪聲擴散，減少干擾，改善工作環境。

3.2安全運行維護方面

一是強化安全生產和專業技術力量配備。全地埋式生活污水處理廠火災爆炸、中毒窒息等事故風險突出，危險程度高，該廠雖然勞動定員達不到《安全生產法》規定的設置安全生產管理機構的標準，但仍建議設置安全生產監督管理部門、配備專職安全生產管理人員，開展安全標準化建設、事故隱患排查治理、安全文化建設等工作。同時，增加設備或系統的管理、維護人員的數量，增加高素質人員的比重。二是加強設備定期試驗輪換和檢查維護。全地埋式生活污水處理廠電力電源、變壓器、除臭風機、事故池抽水泵等重要設備系統均設計了備用系統。運營單位應建立設備系統的定期試驗輪換制度，確保備用系統長期處于完好狀態。建立完善自動化控制系統的運行、檢修和試驗規程，加強對消防系統、可燃氣體和有毒氣體檢測裝置的檢測、校驗，以及連鎖、保護、報警系統的預防性維護，確保其所有設備、部件（包括硬件和軟件）都在監視之下，處于完好狀態。三是重點加強有限空間作業安全管控。全地埋式生活污水處理廠涉及有限空間作業較多，運營單位應制定有限空間作業管理制度及操作規程，執行有限空間作業票制度，配備有限空間作業安全設施。有限空間作業過程必須通過審批，并按照規程要求執行“先通風、后檢測、再作業”等規定。該水廠對有限空間區域蓋板等進行了編號與劃定位線，確保任何未受控操作均可在巡檢中發現。四是大力開展安全生產標準化建設。全地埋式生活污水處理廠應加強安全生產標準化建設，通過建立全員安全生產責任制度，制定安全管理制度和操作規程，排查治理隱患和監控重大風險，建立安全風險分級管控和隱患排查治理雙重預防機制，推行定置管理、可視化管理，創建“7S”（整理、整頓、清掃、清潔、素養、安全、節約）工廠，推動人、機、環、管處于良好的生產狀態，并持續改進。

3.3應急能力建設方面

根據《生產安全事故應急預案管理辦法》（國家安監總局第88號令）及GB/T29639—2020《生產經營單位生產安全事故應急預案編制導則》要求，結合全地埋式生活污水處理廠的危險因素，在傳統地上污水處理廠應急預案體系的基礎上，補充編制應急預案。同時還應針對一些具體的裝置、場所或設施、崗位制定相應的現場應急處置預案，編制應急處置卡，并在廠區建立微型消防站，儲備必要的應急物資，開展應急演練和培訓，提高應急處置能力。

4結論

全地下式污水處理廠與傳統地上污水處理廠之間的差異非常明顯，事故風險和危害程度較高，在國內發展時間較短，安全運營經驗不足，需要在安全風險分析、本質安全設計、安全運行維護、應急處置能力等方面進行深入研究，保證地埋式污水處理廠的安全運行。

參考文獻

[1]劉世德,李嵐,王澤明,等.某大型地下式污水廠總體布置及工藝設計[J].工程管理，2021(2)-2.

[2]楊睿.全地埋式生活污水處理廠運行安全保障措施[J].科學導報.科學工程與電力，2019(12).

[3]譚瑩.全地埋式生活污水處理廠的消防設計可行性分析[J].智能城市.2020(9).

作者：石建松 王宇 趙凱 單位：中國節能環保集團有限公司 中節能水務發展有限公司 中環保水務投資有限公司