生活污水处理厂风险分析及防范措施

摘要：本文通过对某全地埋式生活污水处理厂的工艺技术、平面布置及其安全风险进行分析，提出切实可行的风险防范措施，为同类项目安全运行提供一定的参考。

关键词：全地埋式；污水处理厂；安全运行风险；防范措施

全地埋式生活污水处理厂由于其环境友好、克服邻避效应、节约土地等优势，得到社会广泛关注，近年来发展迅速。全地埋式生活污水处理厂基本上是组团布置所有建筑物，使其构成一个箱体并设置在地下，一般情况，因受占地面积限制，需要多层叠拼[1]。此种布置方式对工艺设计、设备系统布置、安全风险防范、建筑防火与消防系统、安全运行管理等方面提出了更高的要求。

1项目概述

贵阳市某大型地埋式生活污水处理厂位于市区中心，项目整体占地面积6.1万m2，污水处理厂部分总建筑面积36330.74m2，污水处理能力为12万m3/d，项目主体工艺系统即为污水处理系统，包括污水预处理及一级处理系统、二级生物处理系统、深度处理系统、除臭工艺系统、污泥处置工艺系统。预处理采用中格栅、细格栅、转鼓超细格栅、曝气沉砂池。污水处理系统全部置于地下空间，主体构筑物均埋在地面以下，地下池体部分是整个污水处理厂的主体，分为两层，即地下负4层和负5层，负4层为检修操作层，负5层为水处理水池构筑物。整个污水处理厂埋深超过32m（见图1）。

2主要安全运行风险

由于其地下空间环境的特殊性，全地埋式生活污水处理厂除具有传统地面污水处理厂常见风险类型外，还存在7类突出安全风险。

2.1中毒窒息

臭气中的硫化氢（H2S）和氨（NH3）均属于有毒物质。若恶臭气体集聚，人员接触极易造成不同程度中毒，甚至在短时间内导致人员死亡。污水处理工艺使用的次氯酸钠药剂与酸接触后，易产生剧毒化学品氯气（Cl2），若不能及时检测和排出，易造成氯气中毒事故。此外，地下建筑物内空气流通不畅，如果机械通风系统设计不合理或设备故障，导致空气中氧含量低于19.5%，将导致作业人员身体不适，甚至引发缺氧窒息事故。

2.2火灾爆炸

全地埋式生活污水处理厂产生臭气的主要环节是预处理区及生化区，包括中、细格栅渠，MBR生化池，污泥脱水车间等区域。臭气中含量最高的气体成分为硫化氢（H2S）、氨（NH3），以及甲烷（CH4）、甲硫醇、甲硫醚等微量有害气体。依据CJJ/T243—2016《城镇污水处理厂臭气处理技术规程》，城镇污水处理厂臭气污染物浓度如表1所示。

2.3有限空间

全地埋式生活污水处理厂主体构筑物均埋在地下，可将整个地下空间视为有限空间，若地下空间机械通风、排风系统设计不合理，通风、排风系统失效，在人员作业巡检区域内未设置氧含量、可燃气体和有毒气体等检测报警装置，或报警装置未与事故通风装置连锁等，都有可能导致进入地下空间的人员发生中毒窒息事故。此外，污水处理厂各类水池、臭气处理系统吸气罩、臭气输送管道系统、除臭塔、机械通风管道等均属于有限空间，若对其进行检修作业时安全措施不当，极易发生中毒窒息事故。

2.4人员疏散困难

全地埋式生活污水处理厂由于按照戊类厂房设计，防火分区面积相对较大，人员疏散距离相对较长，当应急照明系统与疏散指示系统不能正常工作或照度不符合要求时，将极大地影响人员疏散效率。特别是发生火灾或其他紧急情况，人员因不熟悉地下水厂疏散路径不能及时疏散，将导致伤亡事故。

2.5水淹风险

全地埋式生活污水处理厂在紧急状态下，存在重力流进水不能停止和地面积水倒灌厂区的双重风险。进水的停止主要依赖于速闭阀等安全设施，厂区排水依赖排水泵及临时泵，一旦设施设备失灵或柴油机组应急电源出现问题，水厂就存在被淹的可能。部分全地埋式或半地埋式生活污水处理厂建构筑物埋深较浅，厂区内排水相对容易，遭遇水淹事故的风险相对较小。

2.6人员淹溺

污水处理系统的沉砂池，中、细格栅渠及事故池，其水深较深，最深超过7m。若以上设施、水池等未设置安全标识，或其防护盖板、防护栏杆缺失或防护盖板承载力下降，人员站在盖板上作业或人员依附栏杆，以及从事其他活动时，有可能从栏杆或盖板坠落到水池中，导致淹溺事故发生。

2.7噪声危害

地下空间内各类机械设备运转的噪声较大，尤其是鼓风机系统，其运行噪声大、振动大，为厂内最大的噪声源，如不采取减振、消音、封闭等措施，作业人员长时间无保护地暴露在噪声环境中会造成听力受损。

3风险防范措施

全地埋式生活污水处理厂安全风险类型及其危害程度远远高于传统地上污水处理厂，必须通过强化本质安全设计、加强安全运营维护、提高应急处置能力等对策措施，落实安全风险防范措施，保护人员安全和设备稳定运行。

3.1本质安全设计方面

3.1.1总平面布置全地埋式生活污水处理厂生产管理区与生产处理区完全分隔，总平面布置中考虑功能分区明确，使噪声、有毒气体产生源集中布置、集中监控和防护。建（构）筑物间隔除满足工艺流程要求外，同时还满足防火、通风、照度等距离要求。3.1.2自动化控制系统全地埋式生活污水处理厂实现自动化控制系统，在中央控制室值班监控。自动化控制系统包括生产过程自动化系统、在线检测仪表、CCTV闭路电视监视系统、管理计算机网络系统、污水厂管理软件系统、自动化DCS系统及仪表的保护、接地，入侵报警系统及电子巡更系统等。3.1.3人员定位系统人员定位系统由定位管理器、定位网关与电子标签（人员定位卡）构成，采用无线技术实现综合定位功能。该厂设置58个定位管理器、20个人员定位卡，覆盖现场全员全区域。厂区人员佩戴人员定位卡，系统可对佩戴人员当前所在位置进行实时监控，同时系统对佩戴人员巡检路线进行记录，对危险区域的人员进入，现场提示报警，且在危险情况下，佩戴人员可通过定位卡SOS键进行求救。3.1.4电力系统该全地埋式生活污水处理厂按二级电力负荷设计，采用双回路电源供电，并增加一套800kW应急柴油发电机系统。两路电源一用一备，互为备用，每路电源都能满足本项目全部负荷需要，当一路高压电源失电时，采用自动方式倒闸，最大限度保障电力供应[2]；应急柴油发电机可以满足全部重要设备设施的持续供电。3.1.5除臭系统全地埋式生活污水处理厂将容易产生臭气的构筑物与设备均加盖密封并进行负压抽引，防止臭气扩散，通过管道收集系统将臭气收集至生物除臭装置，通过微生物的作用将臭气成分氧化分解，使之无害化后排放至厂内排气竖井内。3.1.6机械通风系统全地埋式生活污水处理厂操作层及设备区设机械通风系统。送、排风系统采用高可靠性的通风设备，平时开启，确保地下空间内空气品质满足室内空气质量卫生标准。3.1.7环境监测及有毒气体监测报警系统全地埋式生活污水处理厂依据GB12358—2006《作业场所环境气体检测报警仪通用技术要求》、GBZ/T223—2009《工作场所有毒气体检测报警装置设置规范》、GB/T50493—2019《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》等相关标准，根据各工艺段产生的有毒有害气体种类，设置H2S、CH4、NH3、Cl2、O2等5种气体监测仪表40余个，以及配套报警控制器10套，监测数据实时传送至中控室。在可能产生可燃气体和有毒气体的地点，张贴安全警示标识，配备防毒面具等防护措施，进入厂区人员携带便携式四合一检测仪（H2S、O2、CO、可燃气体），随时检测气体浓度。3.1.8消防设计当前还没有专项的防火规范应用于全地埋式生活污水处理厂的管理，在设计时可参考现行GB50016—2014《建筑设计防火规范（2018版）》的相关规定，并借鉴国内成功经验、消防部门评审以及专家论证的结果，结合全地埋式生活污水处理厂火灾风险特点，其防火分区面积可按照地下设备用房2000m2最大面积进行设计，在确保安全的情况下达到经济实用的效果[3]。厂内所有构建筑物严格依照GB50016—2014《建筑设计防火规范（2018版）》设计要求。3.1.9防水淹设计全地埋式生活污水处理厂排水为雨污分流制，地面雨水统一收集后汇入厂区雨水管道。在进水处截污沟内设置了进水限流装置，在进水管处设置闸阀和速闭阀两道闸门，可自动控制，也可手动控制，速闭阀具有失电自动关闭功能。如发生停电等不可预测因素导致污水无法处置时，可在地下2500m3事故池短时间储存，确保不超标排放。若出现暴雨、洪水等，事故池亦可起到较好缓冲作用。3.1.10噪声控制全地埋式生活污水处理厂在平面布置上将生产管理区功能用房布置在地面，远离噪声源。生产处理区布置于地下，采用先进的生产设备和减振降噪措施，控制噪声源的强度。对于噪声较大的鼓风机房和泵房，则在室内设置吸音墙裙、吸音吊顶和悬挂强吸收体，吸收和降低反射声强度，达到降噪效果。同时加强密闭性，防止噪声扩散，减少干扰，改善工作环境。

3.2安全运行维护方面

一是强化安全生产和专业技术力量配备。全地埋式生活污水处理厂火灾爆炸、中毒窒息等事故风险突出，危险程度高，该厂虽然劳动定员达不到《安全生产法》规定的设置安全生产管理机构的标准，但仍建议设置安全生产监督管理部门、配备专职安全生产管理人员，开展安全标准化建设、事故隐患排查治理、安全文化建设等工作。同时，增加设备或系统的管理、维护人员的数量，增加高素质人员的比重。二是加强设备定期试验轮换和检查维护。全地埋式生活污水处理厂电力电源、变压器、除臭风机、事故池抽水泵等重要设备系统均设计了备用系统。运营单位应建立设备系统的定期试验轮换制度，确保备用系统长期处于完好状态。建立完善自动化控制系统的运行、检修和试验规程，加强对消防系统、可燃气体和有毒气体检测装置的检测、校验，以及连锁、保护、报警系统的预防性维护，确保其所有设备、部件（包括硬件和软件）都在监视之下，处于完好状态。三是重点加强有限空间作业安全管控。全地埋式生活污水处理厂涉及有限空间作业较多，运营单位应制定有限空间作业管理制度及操作规程，执行有限空间作业票制度，配备有限空间作业安全设施。有限空间作业过程必须通过审批，并按照规程要求执行“先通风、后检测、再作业”等规定。该水厂对有限空间区域盖板等进行了编号与划定位线，确保任何未受控操作均可在巡检中发现。四是大力开展安全生产标准化建设。全地埋式生活污水处理厂应加强安全生产标准化建设，通过建立全员安全生产责任制度，制定安全管理制度和操作规程，排查治理隐患和监控重大风险，建立安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制，推行定置管理、可视化管理，创建“7S”（整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全、节约）工厂，推动人、机、环、管处于良好的生产状态，并持续改进。

3.3应急能力建设方面

根据《生产安全事故应急预案管理办法》（国家安监总局第88号令）及GB/T29639—2020《生产经营单位生产安全事故应急预案编制导则》要求，结合全地埋式生活污水处理厂的危险因素，在传统地上污水处理厂应急预案体系的基础上，补充编制应急预案。同时还应针对一些具体的装置、场所或设施、岗位制定相应的现场应急处置预案，编制应急处置卡，并在厂区建立微型消防站，储备必要的应急物资，开展应急演练和培训，提高应急处置能力。

4结论

全地下式污水处理厂与传统地上污水处理厂之间的差异非常明显，事故风险和危害程度较高，在国内发展时间较短，安全运营经验不足，需要在安全风险分析、本质安全设计、安全运行维护、应急处置能力等方面进行深入研究，保证地埋式污水处理厂的安全运行。

参考文献

[1]刘世德,李岚,王泽明,等.某大型地下式污水厂总体布置及工艺设计[J].工程管理，2021(2)-2.

[2]杨睿.全地埋式生活污水处理厂运行安全保障措施[J].科学导报.科学工程与电力，2019(12).

[3]谭莹.全地埋式生活污水处理厂的消防设计可行性分析[J].智能城市.2020(9).

作者：石建松 王宇 赵凯 单位：中国节能环保集团有限公司 中节能水务发展有限公司 中环保水务投资有限公司