910炼厂污水处理工程中加药系统及加药间的设计探讨

炼厂污水处理工程中加药系统及加药间的设计探讨孙德胜（中国石油集团工程设计有限责任公司大连分公司给排水室）摘要：本文结合具体工程实例，对石化炼厂含油污水处理工程中的加药系统及加药间的相关工程设计，主要从加药计量泵的系统配置、加药计量泵及管材的选型、加药计量泵管路系统的配管、加药管线的敷设方式及加药间的布局设计等几个方面进行了初步探讨。关键词：加药系统；加药间；配管设计；布局设计在石化炼厂的含油污水处理工程中，涉及到诸多种药剂的投加。虽然国内目前尚无公开发行的与污水处理加药系统相关的设计规范可供参考，但加药系统及加药间的设计，还是有其自身内在的规律性及共性，现以中石油广西石化1000万吨/年炼油工程含油污水处理场（以下简称广西炼厂项目）的加药系统及加药间设计为实例，主要从加药计量泵系统的典型配置加药计量泵及管材的选型加药计量泵管路系统的配管管线的敷设方式加药间的布局设计等五个方面对加药系统及加药间的工程设计进行初步探讨。加药计量泵系统的典型配置图1为加药计量泵系统的典型配置，其常用附件主要有：安全阀、背压阀、脉冲阻尼器、流量校准柱、隔膜压力表、注射阀、冲洗接口、Y型过滤器等。隔膜压力表、注射阀、冲洗接口、Y型过滤器等。图1加药计量泵系统典型配置对于安全阀、流量校准柱、Y型过滤器等常规附件，本文不再繁琐介绍。以下仅侧重介绍加药计量泵系统中较为重要的脉冲阻尼器、背压阀等。脉冲阻尼器：常用的脉冲阻尼器为隔膜式，即脉冲阻尼器内通过一个弹性橡胶膜片，将容器分隔为上下两个腔体。下腔体通过被输送液体，上腔体充有氮气。从计量泵出来的脉动流体进入阻尼器后，由于气体的可压缩性，脉冲瞬间被吸收，系统可获得稳定的液流和压力，从而缓解了管路的振动，降低了噪声，提高了管路的安全性。同时，脉冲阻尼器应尽可能安装在靠近泵出口的管道上，以避免管路产生震动。背压阀：一般和脉冲阻尼器配合使用，主要是用来在泵出口管路中产生恒定背压的。没有脉冲阻尼器时，背压阀将随着每次泵冲程的进行而快速打开和关闭，有脉冲阻尼器时，背压阀将在半开和半闭的位置上振荡，通过脉冲阻尼器吸收泵和背压阀之间的流量峰值。以上仅为工程中加药计量泵的典型配置，而实际的设计过程中，可以在满足工艺条件的前提下，''具体问题，具体分析〃，可根据不同情况进行合理的取舍。例如，如果选用的是小流量低压力的电磁计量泵，由于泵的流量小，泵的流量校准可以通过量筒等方式测定，故在泵系统设计中，流量校准柱完全可以取消。加药计量泵及管材的选型2.1加药计量泵选型加药计量泵的选型，主要根据被计量液体的投加量、系统的背压、被计量液体的化学腐蚀性、温度及粘度等特性进行选择。通常污水处理工程中，小计量加药时一般采用电磁驱动隔膜计量泵；相对而言，大计量加药时一般采用马达驱动机械隔膜计量泵。需要指出的是，计量泵泵体过流部分的材质，需根据相关设计手册中化学防腐图表来确定其与投加的化学药品的相容性。2.2管材选型含油污水处理过程中，需投加的化学药剂往往是强酸、强碱及FeCl3等具有强腐蚀性的氯化物等，这些药剂对管道材质的要求往往很苛刻。如何合理、经济地进行管材选型，是加药系统设计过程中的关键。根据大量的工程实践及试验，对含油污水处理过程中常用的药剂适用的管道材质归纳如表1进行加药系统配管设计时，可以据表1进行合理地选型。管材的选型，一般应在本着'、满足工艺要求的基础上，尽量选用更为通用、价格更为经济的材质〃的原则。表1加药管线选型表序号药剂名称浓度(%)适用材质1氢氧化钠UPVC、PPR、PE、20号钢2浓硫酸396%PVDF、20号钢、316L3磷酸<85%CPVC、PE、316L4三氯化铁饱和溶液CPVC、PPR、PE5碳酸钠PE、UPVC、PPR、20号钢6聚丙烯酰胺UPVC、PPR、PE另外，相对而言，非金属管材相对于金属管材，对应用介质及环境的温度要求较为苛刻。例如，UPVC的适用温度范围一般为一15〜50°C，超出这个温度范围，就会加速UPVC管的老化等。故在进行管材选择时，应查管材选型手册或咨询生产厂家，获得管材的适用温度范围数据，然后根据上表进行合理选材。加药计量泵管路系统的配管加药计量泵管路系统配管方式主要有两种：1).常规配管2).设置配管建筑墙1).常规配管常规配管，又可分为成撬配管方式和设置泵混凝土基础配管方式两种。二者在目前的石化污水处理加药系统中均较为常见。成撬配管方式即撬装式结构，具有装置占地小，安装、运输方便等优点，是小流量低压力隔膜计量泵

配管的首选。但大流量高压力的电机驱动柱塞计量泵，如果采用撬装式结构，设计时，需要考虑克服泵的振动问题。设置泵混凝土基础配管方式，是按石化行业传统的化工泵配管思路进行设计的。这里会出现一个问题，即加药系统多为非金属小口径管道，挠度很大。这样，在配管时，需要设置管道支架就相对很多。这种配管方法，虽然能也够满足工艺及安全要求，但总体上显得杂乱而无序。2）.设置配管建筑墙设置配管建筑墙，是在进行加药间建筑布局设计时，即在规划的加药系统区域内，依托周围建筑物设置一堵配管建筑墙。将计量泵采用膨胀螺栓或预埋地脚螺栓固定在墙体上，而管道，则在相应需要支承的点，采用角钢悬臂支架支承，支架生根于墙体。广西炼厂项目加药间的聚合物投加泵管道系统即采用这种配管方式，参见图2。如果药剂储存方式是采用钢筋混凝土储池而非储罐，则可以省略配管建筑墙，而是以储池的一侧池壁替代配管建筑墙，参见图4。设置配管建筑墙这种配管方式，能够有效地利用空间，使加药计量泵系统的占地面积进一步缩小，同时，管道系统处于同一立体平面上，操作方便，且很具有美感。不过，采用这种配管设计时，特别注意的是，墙体上加药计量泵的安装高度，不应超过实际工况下经计算获得的加药计量泵的安装高度值。图2加药间聚合物投加泵管道系统（局部）立面图图3广西炼厂项目加药间聚合物投加泵配管安装现场

4.4.由于加药间外输管线多、管径小，为避免管线显得杂乱无章，所以在加药外输管线设计时，尽量采用通常所说的''暗装设计〃即管线集中在管沟敷设。加药外输管线，大多采用非金属管，连接方式为粘结。根据以往工程实例，由于种种原因，管线的粘结处偶尔会发生泄露现象。如果管沟盖板选用玻璃钢栅格板（目前常规做法），则应在加药间室内管沟内的加药管线外套UPVC管，以防止管线发生泄露，使管线中带压的药剂对操作人员造成伤害。图2加药间聚合物投加泵管道系统（局部）立面图图3广西炼厂项目加药间聚合物投加泵配管安装现场4.4.由于加药间外输管线多、管径小，为避免管线显得杂乱无章，所以在加药外输管线设计时，尽量采用通4.2架空敷设为防止管线泄露造成药剂喷溅等意外发生，架空敷设管线，应集中设置在托盒中。托盒一般用PVC板粘接而成，也有采用玻璃钢板的。在托盒的适当位置应设置观察口，同时托盘底保持大于0.003的坡度，最低点设置排放管及阀门。5.加药间的布局设计加药间药剂储罐（储池）应本着'、同性状或两种药剂相遇后不发生强烈反应相邻布置〃的原则进行总体布局。同时，有严重腐蚀性的药剂储罐的周围应设置防护围堰，其容积应为药剂罐最大储液量。围堰内应设有集液坑，同时围堰内要做防腐处理。需要指出的是，氢氧化钠对水泥地面有严重的腐蚀性，为安全起见，氢氧化钠储池宜设置为半地下结构，即氢氧化钠储池设在半地下的围堰内，围堰内要做防腐处理，其中围堰的地下部分的容积不宜小于氢氧化钠储池的容积。另外，加药间还应设置强制通风设施、冲洗用新鲜水管线、吹扫空气管线，同时加药间加药点应设置洗眼器、加药泵周围设置塑料防护帘子等。图5为广西炼厂项目