污水排海扩散器设计方法概述

知识点：扩散器

1 污水排海工程系统

污水排海系统主要包括污水处理设施、排水管线、高位井和扩散器等部分，将预处理过的工业和生活废水，通过污水处理厂中的处理设备按照排放标准进行严格处理，通过系统末端的扩散器，按照设计稀释度要求排放到指定的工程海域，利用海洋的自净能力达到消除污染物的目的。

一种典型的污水排海系统如图1所示。

图1 典型污水排海工程系统

污水排海扩散器是指按照一定稀释度在海域分散排放污水的多孔、变径、出流的管道。污水在泵或重力作用下，通过排水管道流入扩散器，再通过上升管和喷嘴进行排放，使污水与周围水体迅速混合，从而被高度稀释，以达到要求的环境排放标准。

一种典型的扩散器结构形式如图2所示。

图2 典型扩散器结构形式

2 扩散器设计

扩散器设计内容主要包括位置选择、勘察测量、结构选型、水力分析和结构设计5个部分。

2.1位置选择

位置选择的主要目的是确定污水排放的海域，排污口位置、初选排水管道路由。污水排海扩散器的选址涉及的国家有关法律和标准主要包括《中华人民共和国海洋环境保护法》（2017年11月5日起施行）、《污水海洋处置工程污染控制标准》（GB 18486-2001）、《海水水质标准》（GB 3097-1997）。

建设单位实施工程前，应获得行政部门的专项审查批准后才可以建设，主要包括设区的市级以上人民政府环境保护行政主管部门、海洋、海事、渔业行政主管部门和军队环境保护部门等。一般情况下，不允许在第一类和第二类水质区排放污水，在第三类和第四类水质区，主要水污染物的排放浓度应符合限值规定。

2.2勘察测量

勘察范围的起点为排水管道起始端，终点为扩散器末端的排污口及混合区。勘察测量的主要内容和基本方法见图3。

图3 勘察测量内容及方法

2.3结构选型

扩散器整体布置方面：根据水流方向的不同，采用不同的布置形式。为获得最大的稀释度，扩散器的布置一般与水流方向垂直，如图4所示。

图4 扩散器整体布置

上升管布置形式方面：在实际工程中常采用组合式，在主管上布置上升管，上升管上再布置分支管，增加出口数量，如图5所示。

图5 上升管布置形式

2.5水力分析

根据排放量和初始稀释度的要求，确定扩散器的长度和喷嘴数量。扩散器长度按照GB/T 19570《污水排海管道工程技术规范》中6.2.16计算，喷嘴数量按照GB/T 19570《污水排海管道工程技术规范》中6.2.18计算。同时还应合理设计上升管直径和角度。

上升管直径的设计应考虑以下影响因素：（1）满足污水稀释度要求；（2）泥沙淤积和海生物附着区采取防治堵塞的措施；（3）避免发生海水倒灌。

上升管角度的设计应考虑以下影响因素：（1）避免射流过早到达水面；（2）尽量向各方向扩散，使其在到达水面时获得较高的稀释度。

在完成扩散器整体布置方案的设计后，还需要进行沿程温度压力剖面计算、各孔口的出流系数、出流量和流速计算以及稀释度模拟。

2.6结构设计

扩散器主管道结构分析可参考DNVGL-ST-F101进行设计，通常沿用或按照不低于排水管道的安全等级进行设计。上升管、分支管、喷嘴等管件根据具体情况，可按照公称压力等级进行选型。

扩散器支撑及保护结构设计包括吊装分析、在位分析、坐地稳定性分析和落物分析。主要分析内容和方法见图6。图6 扩散器支撑及保护结构设计

对于采用断续排放工艺的扩散器，存在海水倒灌的可能，由于海水腐蚀性较强，因此扩散器内壁可采用涂层防腐，防腐涂层可以采用熔结环氧粉末。扩散器及其附属钢结构的外表面始终处于海水和海泥中，扩散器外表面采用涂层和牺牲阳极联合保护的方法，结合扩散器的结构形式，可以采用无溶剂液体环氧涂料加梯形铝合金牺牲阳极的防腐形式。

相关推荐：

1、GB5226.1-2008 机械电气安全

2、GB19517-2009国家电气设备安全技术规范