石化区污水管网系统工程方案设计Word下载.docx
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《污水处理设施环境保护、监督管理办法》1989年5月
《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）
《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
1.2主要设计内容
在综合考虑接纳石油化学工业区西部的污水和霞涌生活区污水的前提下，主要对石化区污水管网主干管进行方案设计。
此外，尚应合理布置出厂废水与排海管线之间的输水管线。
1.3自然概况
规划区处于某开发区的东部，该处倚山傍海，环境优美。
北面为加强对外联系的快速干道和支线铁路，东邻霞涌规划区，南望浩瀚的大海，西接某石油化学工业区西部，区域位置十分优越。
1.3.1地形地貌
石化工业用地的北侧为高程数百米的海岸山脉，主峰铁炉峰海拔743m，规划用地范围内地势较为平缓，呈北高南低状，属丘陵地带和海滨台地，除北部有20—70米的丘陵地外，其余用地高程大多为0—20米之间；
规划填海部分的海域海水水深较浅，大部分在-2.0～0米之间，填海工程量较少。
1.3.2水文
a）水系
规划区内有畲禾坑河、柏岗河、岩前河三条小河流经石油化学工业区中、东区，往南直接汇入大海，其中畲禾坑河与畲禾坑水库相连。
b）潮汐
某潮汐属不正规半日混合潮型，最高潮位为3.116米。
每月有8~10天为日潮，20~22天为半日潮，由于受地形影响，外海潮波传至某内变形较大，以致潮汐日不等现象非常明显。
c）海水
规划区内海水物理性状好，无色、无嗅、透明、可以达到I类水标准，化学成分多项指标达I类，但也有部分指标只达到II类—III类标准的。
据广东省环境监测中心站1995年对某海水监测结果：
磷酸盐和石油超海水一类水质标准，pH值也有部分测值偏高，该结果说明海水已受到了工业废水的污染。
1.3.3气候条件
a）气候
开发区地处北回归线以南，濒临南海，属于典型的亚热带海洋性气候。
主导风向为东南风，次主导风向为西北和西南风。
历年平均风速3米/秒。
历年平均温度21.80C，极端最高气温38.50C。
年平均降雨量为1989.4毫米。
历年最高降雨量为2347.2毫米。
每年6—10月为台风季节，以7—9月份为盛期。
b）台风
本地区台风影响的起止时间为5~10月，尤以7~9月份居多，年平均影响次数1.4次，最多年份1964年5次，受台风影响，一般出现狂风和暴雨，并在沿海产生风暴潮，台风登陆瞬时风速达40m/s以上。
2工程概况
2.1工程由来
中海壳牌南海石化项目和年产1200万吨的炼油项目投产后，对广东省及东南沿海地区的经济发展都将起到重要的带动作用，某石化区以中海壳牌项目为依托，将建设成为以乙烯和炼油项目为龙头的高附加值、高技术含量的世界级石化工业区，成为广东省石化基地和能源基地，最后发展成为世界一流的现代化石化工业区。
随着中海壳牌南海石化项目的投产运行，它的中、下游产品势必象雨后春笋一样在这里落户定基，但同时带来的污水的出路问题，目前已提到日程上来，而且迫在眉睫、必须进行统筹安排建设。
石化工业区污水处理工程的建设，可将石化区产生的污水经处理达到规定的排放标准后进行深海排放，避免对近海水域造成污染，具有明显的社会效益、环境效益和经济效益。
2.2工程范围
本次污水方案设计范围与《惠州某石油化学工业区（东、中区）控制性详细规划》的规划范围相同，石化区西四路以东的中区和东区的所有地块。
此外还考虑了石油化学工业区西部用地的污水，霞涌生活区污水也在此次考虑范围内。
2.3工程目的
目前石油化学工业区污水管网尚未建设，居民生活污水未经过任何处理就近排入现状水体。
而现状的在建项目和一些生产项目均通过各自的污水处理装置进行处理，达到排放标准，直接就近外排。
拟建的综合污水处理厂位于某石化区M1地块，终期处理规模8万立/日，首期处理规模2.5万立/日，该污水处理厂主要服务范围为某石化区中除中海壳牌南海石化项目外的其他所有项目产生的工业及生活污水，计划于2006年4月建成投产。
惠州某石化区污水管网工程是石化区综合污水处理厂的重要配套工程。
管网的按期建成是综合污水处理厂投入使用的重要保障。
本次方案设计的目的就是为有效收集服务区域内污废水，以最大程度地保护某海域水质。
2.4工程任务
根据石化区污水管网规划设计，综合考虑石化区的中远期发展，使污水管网建设和石化区发展相协调，最大限度地发挥工程效益，投资省，收益佳。
工程可实施性强，充分满足综合污水处理厂的投产需求。
3方案设计
3.1方案设计原则
1、尽可能采取重力流原则
2、服务范围内所有支管均实现自流接入原则
3、污水管网系统运行维护最简单、综合费用最小原则
4、污水管网系统与服务区现状条件及河流等空间最协调、充分将规划与实际情况相结合的原则
5、施工及运行期间对周边环境、水体影响最小原则
6、施工期短，对交通影响最小原则
7、方案可实施性强的原则
8、抗各排污户事故时腐蚀最强原则
3.2截污主干管设计
3.2.1设计服务区内现状
3.2.1.1截污干管埋深的影响及技术经济限制因素
●截污干管起始点埋深的限制条件
Ø
西区污水的转输
中一路支管的重力自流接入
●干管沿程及尾端由西至东所涉及的影响埋深的因素
中四路与东一路之间的CSPC涵洞，涵底标高为：
-2.75
东一路西侧的柏岗河，河底标高为：
+0.46
东一路东侧的电厂取水涵，涵顶标高为：
-2.20
东二路东侧的电厂排水涵，涵底标高为：
-2.95
干管尾端进入石化区中央污水处理厂的埋深不宜过深，以节省污水处理厂运行费用、并降低污水处理厂泵站建设难度。
3.2.1.2拟敷设污水干管的地质状况介绍
●《惠州某石化工业区污水处理系统线路瑞雷波检测报告》
该报告是由“惠州某清源环保有限公司”委托“广州海洋勘察开发总公司某分公司”于2005年1月25日完成的。
此次物探工作于拟建场地共布设瑞雷波测点18个，点距250m～500m左右。
其主要结论为：
瑞雷波检测：
本场地瑞雷波波速在100m/s～400m/s间变化，属中低波速，在勘察范围内存在2层地质体，根据现有勘探资料推断为填土层及砂砾层；
填土层波速在100m/s～200m/s间变化，层厚不均匀，介于3m～6m；
砂砾层波速在250m/s～400m/s间变化，层厚不均匀，介于3m～7m；
由于基岩瑞雷波波速>
500m/s，从频散曲线可看出本场地10m范围内无基岩分布，但场地局部地段填土层存在填石。
●《某澳霞大道路基岩土工程勘察报告》（初勘）
该报告是由“某石化发展集团公司”委托“韶关地质工程勘察某分院”于2002年7月完成的。
此次勘察工作共布设施工钻孔14个，勘察钻孔间距为300m。
勘察范围由
一、区域地质、地形地貌：
澳霞大道北约2公里左右，呈东西向延伸的为霞涌断裂带，整体向南倾。
二、地层岩性特征：
场地内岩土层基本构成为：
①第四系人工填土层、②第四系植物层、③第四系海陆交互相沉积层、④第四系冲洪积层、⑤第四系残积层和⑥白垩系基岩。
三、水文地质条件：
地下水主要赋存于第四系各土层中，属孔隙水类型，水位埋深随地势的变化而起伏，含水量较为丰富，补给途径主要为大气降水与北部低山侧向径流，同时与海水有密切的水力联系。
勘察期间测得地下水埋深标高在1.0m～3.8m之间，埋深较浅。
但地下水对混凝土无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。
四、场地位于抗震设防烈度VI度区。
●《某澳霞大道东段路基岩土工程勘察报告》（初勘）
该报告也是由“某石化发展集团公司”委托“韶关地质工程勘察某分院”于2002年7月完成的。
此次勘察工作总长3785米（勘察范围为中四路至M1、M2地块交界处），其中K6+700至K7+840（即东一路至东二路间）为海水水域。
共布设施工钻孔14个，勘察钻孔间距为300m。
一、规划道路沿线原始地貌属于山前冲洪积平原和和滨海地貌，由于地表水动力较弱的原因，海岸线淤积较小，多为泥滩或砾石滩。
①第四系人工填土层、②第四系耕土层、③第四系海陆交互相沉积层、④第四系冲洪积层、⑤第四系残积层和⑥侏罗系基岩。
地下水主要赋存于第四系各土层中，属孔隙水类型，水位埋深随地势的变化而起伏，含水量较为丰富，补给途径主要为大气降水。
勘察期间测得地下水埋深标高在0m～11.78m之间。
3.2.1.3服务区内排污户性质
由某石化产业办提供的主要项目如下表：
项目阶段
项目名称
落户项目
中海油炼油
选址
阶段
项目
SBR（或胶乳）
LNG电厂
顺丁橡胶（BR）
热电联产
BDO（1,4丁二醇）
惠菱化成MMA
丙烯酸
裂解汽油深加工
EO下游
建滔苯酚丙酮
石油树脂
普莱克斯工业气体
氮氨酸
明确
意向
ABS
规划
烷基酚
阿托菲纳PS
乙二醇单醚
SBS
二甘醇酸酯
MEK（甲乙酮）
异丙醇胺，等
备注：
各排污户均有预处理系统达到中央污水处理系统接纳标准后方可排放。
3.2.2现状的特点及应对措施
●澳霞大道的特殊性要求截污干管施工方式采取非开挖方式且施工工期宜短；
●受服务区内各种因素影响，为减小干管末端埋深且避免多次提升以节省运行费用，干管坡度应尽可能小；
●考虑尽可能不使受海水影响的地下水渗透入干管而影响中央污水处理厂的正常有效运行，并不向某海域渗漏污水，应着重考虑防渗漏；
●考虑到敷设管道处为填海区，宜注重考虑抗变形渗漏方面；
●顶管施工且干管埋深相对较深，宜考虑易于维护；
●由于管内输送污水的性质及管外受海水侵蚀，宜注意防腐。
3.2.3污水干管施工方案的确定
由于澳霞大道肩负的交通任务严峻，目前路面并不很宽，且浅层均有填海时的大直径的石头，即使泵站提升后仍不适于浅埋；
同时，污水干管埋深较深也利于未来污水回用管线的敷设，避免污水次干管与污水回用管线高程方面的矛盾；
再次，污水干管埋深较深则易使次干管污水接入，并允许污水支管有较大坡度，从而使其不易堵塞、排污顺畅，维护简单。
综合各方面因素考虑：
本工程拟实施非开挖技术施工。
几种非开挖技术的比较表
比较项目
气动矛
水平定向钻
机械顶管
盾构施工
管材
钢管
钢管、PVC管、PE管
钢管、钢筋混凝土管、复合管、PE管、陶管
盾构管片
管径
50—300mm
50—600mm
200—3000mm
3000mm以上
一次施工距离
20—40m
一般100m左右，特大型1km左右
管径＜800mm；
130m左右，管径≥800mm；
1km以上
500m以上
适用土质
软土，在混合层中困难
一般土，在砂砾，岩层中困难
粘土，砂砾至岩层全土质均可
软土为主
平衡地下水
不能
困难
好（且不用井点降水）
能
控制地面沉隆
好（顶进面有压力管理）
能（需有相当的深度）
机械原理
采用压缩空气、冲击型
先钻进，后扩孔回拖
前面刀盘切削土体，后方顶进
前面刀盘切削土体，顶进机头后设置管片
施工速度（同土质比）
500mm—2m／min
2m—5m/min
70mm—200mm／min
10mm—50mm／min
施工精度
施工中无诱导
地面方向有诱导
激光定位，机头纠偏（绝对偏差；
上下±
50mm，左右±
30mm以内）
机内测量
曲线施工
用钻管前方导向板
任意曲线，曲率半径可小于50m
任意曲线
占地面积
小
较小
管线两头需分别设置工作井和到达井
大
穿越对象
穿一般通路
穿路，过河（须设置管内导向）
穿路、过河、市区房下顶管
过河、市区穿越
用途
电缆、通信、煤气、自来水支管
电缆、通信、天然气、自来水管
所有管线，包括重力流的下水、污水，雨水管线
地下铁道、隧道
设备价格
10一40万元
100一300万元
约100万元以上
约500万以上
由上表可见：
顶管技术在经济、生态和环境上有许多优点，顶管施工最适合于本工程。
其优势具体表现在以下几个方面：
（1）顶管施工是顶管铺管技术的一种，其在国外已广泛使用，在国内也己逐渐普及。
因不开挖地面，所以能穿越公路、铁路、河流，其至能在建筑物底下穿过，是一种能安全有效地进行环境保护的施工方法。
（2）顶管施工不开挖地面，故而被铺设管道的上部土层未经扰动，管道的管节端不易产生段差变形，其管寿命亦大于开挖法埋管。
（3）采用房下顶管施工法能节约一大笔征地拆迁费用，减少动迁用房，缩短管线长度，有很大的经济效益。
（4）顶管施工范围的扩大，顶管机械的性能越来越适应各种土质。
顶管特别适用中小型管径管道的非开挖铺设。
（5）适用于各种地质条件的土层。
（6）其深度对管材的抗压能力、挠度及其造价有影响、对工作井深度及造价有一定影响，故不宜过深；
但一定深度范围内，深较浅并不会明显增加费用。
3.2.4污水干管的设计
3.2.4.1污水干管布置方案
污水干管布置与“规划调整方案设计”一致。
即起点在E2地块北澳霞大道规划规划路段中点，终点至污水中央处理系统格栅井。
主干管沿澳霞大道敷设，布置在道路北侧绿化带下，在CSPC管廊涵洞东侧设置一地下式提升泵站，至东三路折向南敷设，至东西大道折向东敷设。
另外，在主干管起点处设置西区污水接收池，并与主干管相连。
霞涌休闲度假区的生活污水沿滨海大道敷设，至污水中央处理系统格栅井。
●中途提升泵站位置的确定
CSPC涵洞东电厂取水涵以西
特点：
提高了CSPC涵洞后干管的标高，使敷设干管位置避开了基岩层，减小了工程实施难度，增强了工程的可实施性；
提升后虽沿程又受到电厂取水及排水涵的限制，但仍使得干管末端埋深有效减小。
决定因素：
由始点至此若继续以此坡度埋设，则可能遇到岩石层，故需避开；
经前期工作的比较，《规划调整方案设计》中干管的方案具有最高净现值，故其扬程及位置均与之相同。
3.2.4.2污水干管管材比选
●污水干管管材比选原则：
结合本工程实际情况，找出综合性价比高的管材；
工程可实施性强、安装方便；
运行维护简单；
工期短，对交通影响小；
管材本身及其接口严密，既保护周围水域，又保证不使盐水渗入污水中影响污水厂处理效果；
耐腐，能抵抗沿海区海水侵蚀，且对排污户一定范围水质出水的冲击有抵抗能力。
结合本次设计特点及考虑的施工方式，参照国内新型排水管材的研究开发情况和当前市场上新型排水管材的供应情况，考虑国内外目前相关工程的首选管材，经过与普通混凝土管以及其它管材的比较，选取玻璃钢夹砂管。
●管材综述：
玻璃钢夹砂管（RPMP）是一种以玻璃纤维及精选硅砂为增强材料，以热固性树脂为基体材料，通过计算机集中控制，采用一定工艺复合而成的复合结构的高分子复合管材。
玻璃钢夹砂管具有可设计性强、轻质高强、水力特性优良、耐腐蚀、抗渗漏、安装运输快捷方便、配件齐全、无需维护、绿色环保、安全可靠寿命长、综合效益高等一系列优点，这些优点是传统金属管材、无机非金属管材以及普通塑料管材所无法比拟的。
玻璃钢夹砂管在市政排污管道工程中具有较强的市场竞争力，已在城镇市政工程中得到普遍应用。
尤其是大口径玻璃钢夹砂排污管，不仅使用性能优良，而且在同流量对比的管材价格方面已有了优势，因而得到了管道设计部门和业主的认同。
●管材经济特性：
玻璃钢夹砂管因其设计标准承诺使用寿命达50年以上，综合经济特性显著优于传统管材，玻璃钢管线初期投资一般略高于混凝土管，低于金属管，如果考虑到管线寿命及寿命期运行费用，玻璃钢管材综合效益远高于传统管材。
玻璃钢夹砂排水管与预应力砼排水管综合经济比较
序号
公称
直径
玻璃钢夹砂排水管
钢砼排水管（预应力）
单根长（m）
材料单价（元/米）
运输、安装费
（元/米）
综合造价（元/米）
综合造价
1
DN1000
12
1110.68
20.5
1131.18
5
766.16
78.6
844.76
2
DN1200
1454.62
28.8
1483.42
934.10
89
1023.1
3
DN1400
1902.8
60.5
1963.3
1085.12
128
1213.12
4
DN1600
2495.6
68.5
2564.1
1723.5
156
1879.5
上表表明：
1、同口径玻璃钢夹砂排水管综合造价高于同口径（预应力）钢筋砼排水管10－30%。
2、由于砼排水管内表面不光滑，因而易结垢产生表苔和藻类物质而缩小管径，增加阻力，减少排水量，在重力流状态下若要排水量不变，选用玻璃钢夹砂管时，可缩小一个管径等级，这样玻璃钢夹砂排水管的综合造价仅比砼管略高5－10%。
由于玻璃钢管使用奉命长，不腐蚀，不渗漏，不会产生对地下水源和土壤的二次污染，虽然一次性投资略高，但长期运行费用就降低，因而具有良好的经济效益和社会效益。
●管材水力特性方面：
玻璃钢夹砂管的水力特性优良：
内壁的粗糙系数可在50年内保持不高于0.009。
因此，在相同流量的前提下，可比其它管材小1-3个管径级别，并可节能20%-30%，因此在铺设过程中减小整体埋深，节省工程造价；
在本工程中，由于坡度可以小至0.6‰，使中间泵站及污水厂泵站的运行费用大为节省；
玻璃钢管内表面光滑，而且在寿命期内水力特性基本不变，玻璃钢管阻力损失系数为0.000915（满宁系数n=0.0084），远小于混凝土管的0.00232（n=0.014）和钢管的0.00179（n=0.012），因此采用玻璃钢管可显著减小流体沿程压力损失。
在同管径同流量下，采用玻璃钢管可节省能耗30%~40%；
在同管径同能耗下，采用玻璃钢管可提高流体输送能力40%。
管中流速：
v=R2/3I1/2/n
R=（π-θ+sinθcosθ）r/[2（π-θ）]
可见，流速v与r2/3成正比，与n成反比；
参数
r
n
玻璃钢夹砂管
1400
0.009
钢筋混凝土管
1600
0.014
说明：
表中以DN1400玻璃钢夹砂管的过流能力与DN1600的钢筋混凝土管相当计。
根据上表参数计算，玻璃钢夹砂管中流速为钢筋混凝土管中流速的1.4倍，该系数尤其在运行初期，干管中污水量较小时更具重要意义，表明玻璃钢夹砂管材不会淤堵，因而维护量很小；
而对于钢筋混凝土管，由于早期污水量小时易堵塞需要经常维护并对管道寿命产生不利影响。
显而易见，若要钢筋混凝土管中流速达到玻璃钢夹砂管之流速，必然增加水力坡度，经计算，需至少提高至0.001，即干管末端埋深至少增加2米，以远期8万m3/d规模计，每年增加运行费用为18～20万元。
●管材防泄漏方面：
管材本身：
玻璃钢夹砂管材力学安全系数不小于4倍；
管材热应力小；
管材内衬层采用树脂，因此不滋生微生物，水力特性稳定可靠，安全可靠寿命长。
玻璃钢管是一种柔性管材，具有较强的抗地基沉陷性和抗震性；
1995年厦门安装一条污水排海管道，在台湾大地震中，附近的铸铁管、水泥管等，都有不同程度的震坏，有的损坏严重而玻璃钢管正常使用。
连接方面：
玻璃钢夹砂管材如传统管材一样，其连接方式也多种多样，管道配件种类齐全。
玻璃钢配件一般采用手工成型工艺制作，安全系数高，管件制作工艺灵活多变。
管件可在工厂内加工也可在施工现场加工，法兰、三通、四通、弯头、变径、盲板等管件可加工成标准件，也可根据工程需要加工成非标准件。
管材可根据需要任意切割，任意连接。
玻璃钢夹砂管的单位长度通常在6～12米，单管比选用其它任何材料要减少接头2倍多，减少了施工工序，节约了大量的施工时间，提高安装效率2-3倍，缩短了施工周期，同时也降低了施工费用。
同时，由于管道接头数量大大少于砼管等其他管材，且管道连接一般采用双“O”型弹力密封圈，同样是该管材泄漏率低的一个重要因素。
施工过程：
由于玻璃钢夹砂管管材粗糙系数小，壁面光滑。
因此其
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