净水厂通风系统设计研究

 净水厂通风系统设计研究

张志豪

上海水业设计工程有限公司 上海市 200092

摘要：本文通过分析净水厂各工艺和辅助房间的功能特点，研究其通风需求，探讨了净水厂通风系统设计的方法，以及节能和降噪技术的运用。

关键词：净水厂 加药间 通风系统 防爆

引言

净水厂是提供自来水的工艺生产厂区，其中的建筑由一系列满足自来水生产工艺流程和设备布置要求的工艺厂房以及附属用房构成。根据不同的工艺条件和房间功能，需要采用不同形式的通风系统以满足卫生条件、散热、除湿、排除危险有害及易燃易爆物质、维持房间压差等各方面需求。然而，专门针对净水厂工艺通风系统设计的研究较少，相关规范标准等设计依据相对缺乏，在全国范围内，对于净水厂通风系统未能形成较为成熟统一的设计理念与方法。

净水厂的工艺通风系统设计应充分掌握水厂工艺流程的技术特点、设备和系统运行状况，进而对各工艺建筑单体和房间的构造形式、热量产生、危险有害污染物和易燃易爆物质散发情况、设备运行的室内环境要求、卫生要求、安全性要求、房间压力要求等进行分析，这样才能合理地确定通风系统的风量、布置形式、设备类型、气流组织和运行控制模式等具体方案。

1净水厂各工艺单体通风需求特点分析

净水厂工艺流程复杂，而且根据不同的原水水质、厂址地理位置、出厂水质标准等条件不同，其工艺处理流程也各异。总体而言，根据工艺处理流程需要，净水厂内的工艺单体主要有：取水泵房、沉淀池、滤池、膜池、臭氧发生器间、臭氧接触池、中间提升泵房、二级泵房、清水池、反冲洗泵房、鼓风机房、加药间、液氧站、排水池、排泥池、浓缩池、中和池、平衡池、脱水机房等。这些工艺单体中，部分是池体构筑物，不涉及通风系统；液氧站一般为敞开设计，无围护结构，也不涉及通风系统。其余大部分主要的工艺建筑单体都需要设置通风系统，下面将逐一分析其通风需求特点。

1.1 取水泵房、二级泵房、中间提升泵房

此类大流量大扬程的泵房情况类似，负责净水厂所处理水流量的输送动力，水泵功率都很高，电机散热量大，通风系统的主要任务是排除室内散热量；同时，这些泵房的构造特点是水泵安装位置在室外地坪以下，而房间高度通常较高。

    1.2 膜车间

膜车间是膜处理工艺的房间，空间大，构造简单。房间内水池会散发异味，排除异味是通风系统的主要目的。

    1.3 反冲洗泵房

反冲洗泵房内水泵的功能是输送滤池的反冲洗用水，功率较小，间歇运行，与取水泵房、二级泵房等相比，其设备散热量要小很多。此外，其房间构造也相对简单，泵基安装不需要很深的坑。

    1.4 脱水机房

脱水机房是进行污泥脱水干化工艺的房间，因此异味较大，通风系统应满足排除异味的需求。

    1.5 鼓风机房

鼓风机房内主要设备为滤池气冲提供空气动力的鼓风机，鼓风机直接抽取房间的空气送入气冲管路，因此，显然鼓风机会造成房间的空气流动。

    1.6 臭氧发生器间

臭氧发生器间是放置臭氧氧化工艺设施的房间，因臭氧对人体尤其是肺功能具有危害性，故而臭氧发生器间设有臭氧泄漏报警装置。此外，臭氧发生器设备有较大的散热量，一般其自带水冷系统，少部分设备散热量排入房间。通风系统需满足臭氧泄漏的事故通风及日常确保安全的通风稀释及散热功能。

    1.7 加药间

加药间是工艺通风系统服务的重点对象，尤其是集合了多种加药工艺的综合加药间，因多种化学物质不同的特性和工艺方式的多样性，通风系统的形式也相对复杂。

首先是消毒工艺，氯库室内温度不应超过40℃，建筑按防爆建筑要求设计，次氯酸钠投加间则无需防爆；氨库和加氨间的建筑都按防爆要求设计，鉴于这些消毒剂都有毒性，通风系统需充分稀释室内空气以确保安全，以及考虑其泄漏事故通风。

高锰酸钾投加间是预氧化工艺实施的房间，高锰酸钾作为一种强氧化剂，与某些有机物或易氧化物接触会发生爆炸，且其本身有毒、有腐蚀性，通风系统设计应充分应对这些危险条件。

粉末活性炭投加间是粉末活性炭吸附预处理工艺实施的房间，建筑按室外给水设计标准要求应采用防爆设计，同时需要考虑粉尘的捕集。

此外，石灰投加间基本情况与粉末活性炭投加间类似，加矾间没有特殊的通风形式需求。

    1.8 防冻工艺车间

在北方寒冷和严寒地区，为防止冬季水体冻结，部分工艺池体被整合纳入工艺车间，并设置采暖防冻，这类单体一般面积较大，通风换气较为简单，需要考虑冬季通风尽可能不要带入过多的冷风负荷，确保采暖系统的运行节能。

2净水厂各工艺单体通风设计方案

根据上述对各工艺单体的通风需求分析，以下来探讨各工艺单体和房间的通风系统设计方案。

    2.1 取水泵房、二级泵房、中间提升泵房

这类有多台大功率水泵的泵房，需要采用机械通风进行散热，根据工艺设备选型，水泵可能采用全部依靠风冷散热或自带水冷系统的形式，根据不同的形式，机械通风量按散热量数据进行计算。在气流组织上，因此类泵房通常高度很高，采用下送上排的形式有利于充分利用烟囱效应增加通风散热的效果。

    2.2 膜车间

膜车间通常空间较大，对于干式的膜组设备车间，其内部卫生间条件较好，对通风的需求小，只需要设置2-4次/小时的机械通风即可；对于有池体的膜车间，有异味散发，可设置6-8次/小时机械通风。因车间通常较高，室内送风口位置距池面不超过3.5米为宜，排风口可设置在高处。

    2.3 反冲洗泵房

反冲洗泵房的水泵功率小，散热小，也没有其他的室内污染源，其通风只需要按照普通的清水泵房设置即可，换气次数4-6次/小时，气流组织推荐低送高排，在布置条件受限时，高送高排也可以接受。

    2.4 脱水机房

脱水机房单体是处理污泥的车间，会散发大量的异味，因此需要较大的通风换气量来排除房间内的异味，换气次数采用8-10次/小时，高进高排，房间宜保持负压，避免异味散至周围区域。机械排风量大于送风量或采用机械排风自然送风形式。设置污泥干化封闭处理设备的房间散发异味较小，可采用6次/小时换气次数。

    2.5 鼓风机房

鼓风机房内放置的本身是空气动力设备，一般不需要设置机械通风系统，但需要注意设置足够的自然通风口。

    2.6 臭氧发生器间

臭氧发生器间的通风需要考虑排除臭氧发生设备的散热及臭氧泄漏的事故通风，换气次数采用12次/小时与排除设备散热量所需风量的较大值。若散热计算风量太大，宜设置空调设备进行冷却。室内应设置臭氧泄漏探测报警装置并与通风系统联动，通风设备设置室内外开关；因臭氧密度大于空气，室内排风口应设置在下部，在空间的死角区域需设置导流装置防止气体积聚，室外排风口应设置在高处以避免对室外人员造成危害，室外送排风口距离不小于20米。同时，因臭氧具有腐蚀性，通风系统所采用的风机设备和风管阀附件宜采用防腐材料制作。

    2.7 加药间

加药间单体通常集合了多种加药工艺房间，因不同的加药工艺房间存在着不同的有害化学物质，每个工艺房间都有不同的通风要求。加药间的通风系统设计是整个给水厂通风设计的重中之重。

氯库和加氯间的通风要求由《室外给水设计标准》GB50013强条所规范，总体来说，要求8-12次/小时的平时通风量（因考虑到事故通风需要至少12次/小时，所以平时通风量可采用一致的12次/小时）；室内排风口应设置在低位，室外送排风口应设置在高位，室外送排风口距离不小于20米；设置事故通风，泄漏探测报警装置并与通风系统联动；通风设备设置室内外开关；此外，氯库和加氯间的通风系统所采用的风机设备和风管阀附件宜采用防腐材料制作。其中，氯库的通风系统需要防爆，且为满足室内温度不超过40℃，必要时需设置空调设备进行冷却。

氨库和加氨间的通风设计与氯库和加氯间基本相同，区别在于：一、氨库和加氨间应设低位的室内送风口和高位室内排风口；二、氨库和加氨间皆需防爆。

高锰酸钾易与某些物质起化学反应后产生爆炸危险，同时其本身有毒和腐蚀性，因此高锰酸钾投加间和储存间需要设置事故通风，采用防爆风机，换气次数采用12次/小时。室内应设置高锰酸钾泄漏探测报警装置并与通风系统联动，通风设备设置室内外开关；室外排风口应设置在高处以避免对室外人员造成危害，室外送排风口距离不小于20米。

粉末活性炭投加间需要防爆以及防止粉炭泄漏浓度达到爆炸极限设置事故通风，采用防爆风机，换气次数采用12次/小时。室内排风口应设置在低位，室外送排风口应设置在高位，室外送排风口距离不小于20米；室内应设置粉炭泄漏探测报警装置并与通风系统联动，通风设备设置室内外开关。

石灰投加间的通风系统参照粉炭投加间设计。加矾间等房间采用机械排风，换气次数采用8-10次/小时，高进高排。

    2.8防冻工艺车间

寒冷和严寒地区的水厂项目，其工艺单体土建设计有其自身特点：为防止冬季水体冻结，会将部分池体和工艺设备房间整合纳入大的车间，并设置采暖系统防冻。在这种情况下，为降低采暖系统设计负荷，减小采暖设备和系统投资，实现采暖系统的节能运行，在通风系统设计中，应尽可能降低冬季的冷风负荷。此类车间空间通常很大，所需的最大通风量也大，在冬季采暖系统运行时，若保持24小时定风量运行，曾会产生巨大的冷风侵入负荷。因此，对于此类工艺车间，应根据车间内的工艺设备运行情况，设计间歇、双速或变风量运行的通风系统，减少冷风负荷。

2.9 工艺单体通风总结

总体来说，净水厂工艺单体的通风设计方案应充分应对其工艺流程的技术特点、设备和系统运行状况，建筑单体和房间的构造形式、热量产生、危险有害污染物和易燃易爆物质散发情况、设备运行的室内环境要求、卫生要求、安全性要求、房间压力要求等需求条件，合理地确定通风系统的风量、布置形式、设备类型、气流组织及运行模式。还有一点需要注意的是，工艺建筑单体中，工艺设备及管道布置繁多，且往往有各种形式的行车、吊车，为避免通风设备与管道对工艺设备布置造成影响，可以优先采用壁式轴流风机进行机械通风。

3辅助用房的通风设计

除了工艺房间外，净水厂内还有其他生产辅助功能的房间，包括配电间、变频器室、变压器室、水质间、仪表间、值班室、控制室、机修车间、中试车间、实验室，以及各种办公和生活建筑包括综合办公楼、宿舍、食堂等。其中，配电间、变压器室、值班室、控制室、办公和生活建筑和房间等的通风设计与公用建筑的设计方法相同，在此不予论述了。水质间、仪表间、机修车间、中试车间、实验室、变频器室的通风系统可按如下方法进行设计。

    3.1 水质仪表间

水质间、仪表间的通风可采用机械排风，自然进风的方式，4~6次/小时换气次数，保持房间干燥和无异味，必要时可设置分体空调。

    3.2 机修车间

机修车间的通风系统应确保维修设备运行与人员工作时，车间内有较好的通风和卫生条件，采用机械排风机械补风，高送高排，换气次数以6~8次为宜。

    3.3 中式车间

中试车间需要排除室内异味，采用机械排风机械补风，高送高排，换气次数6次。

    3.4 实验室

实验室的通风系统设计主要考虑实验设备的局部排风，根据不同功能的实验房间，采用不同的局部通风设备包括通风柜、万向排风罩等，按气体类别收集后应在高处经处理设备无污染处理后排放。实验室的局部排风量应根据实验中控制和捕集有害物质要求计算确定。

    3.5 变频器室

变频器的设备散热量非常大，为确保变频器室维持设备正常工作所需的温湿度环境，需要采用机械通风系统，通风量根据变频器设备散热量计算，气流组织形式以下进上出为宜，通风口设置应确保良好的对流条件。在设备散热量过大通风布置条件受限的情况下，还需要采用空调冷却设备进行降温散热。

4通风节能技术运用和噪声控制

4.1 节能设计

净水厂部分房间的通风系统设计可以根据通风需求的特点，合理运用节能技术实现节能低碳运行。

(1) 取水泵房、二级泵房这类房间的通风量大，主要用于设备的风冷散热，考虑到一天内不同时段的设备运行功率不同，以及不同季节通风计算温度的差异，按最大风量定风量运行显然浪费能耗。可在泵房内设置温度传感器并与通风系统联动控制，根据房间温度情况采取部分风机运行、高低速运行或变频运行，可以节省通风系统的运行能耗。

(2) 加氯间、高锰酸钾投加间、粉炭投加间等加药间通风的主要功能是稀释房间内泄漏加药物质的浓度，结合其事故通风所需的泄漏探测报警装置，可将通风系统与房间物质浓度探测联动控制，根据房间内物质浓度情况采取部分风机运行、高低速运行或变频运行，实现通风系统的运行节能。

(3) 采用机械通风系统进行设备散热的变频器室，可以采用温度控制的方式来实现通风系统的节能运行。

4.2 隔声降噪

净水厂噪声控制的重点和难点往往在于生产车间对室外的噪声影响，尤其是周围如果有住宅或其他人员密集的公共场所，需要严格控制场区噪声对周围环境的影响。对于通风系统来说，需要采取降噪措施来降低通风系统的噪声对室外的影响。

(1) 首先是进行准确的系统水力计算，选择合适的风速和风机全压，避免过大的风机压头和风速，在源头降低设备机械噪声和气流噪声对室外的影响。

(2) 通风设备和系统的安装采取减振隔振措施，开孔封堵严密、设备基础加减振器、吊装设备采用减振吊架、风机出入口与风管连接采用厚帆布软连接等，减少噪声的传递。

(3) 若周围环境对噪声要求高，通风系统则可能需要采取更多地消声设计，比如为降低风机设备噪声影响，有时不能直接采用壁式轴流风机，需要将风机设在室内或风机房内，接向室外的风管安装消声器或消声静压箱，室外风口采用消声百叶等措施。

5 结语

净水厂的通风系统设计应根据各工艺和辅助建筑单体和房间的功能特点，在充分分析和掌握其通风需求的基础上，合理地确定通风系统的风量、布置形式、设备选型、气流组织和运行控制模式等具体方案，并积极应用绿色节能技术和降噪设计，实现通风系统的节能、低碳、环保运行。

参考文献：

[1]杨婧. 浅析城镇污水处理厂通风系统设计[J]. 甘肃科技, 2017, 33(07):90-91,48.

[2]徐升升,沈恒根. 某供水泵站通风设计方案及分析[J]. 广东化工, 2020, (12):170-173.