化工建設(shè)項目應(yīng)急事故廢水池的設(shè)計探討

陳冠鋒

上海大學(xué)管理學(xué)院（上?！?00444）上海電子工程設(shè)計研究院有限公司（上?！?00083）

化工建設(shè)項目應(yīng)急事故廢水池的設(shè)計探討

陳冠鋒

上海大學(xué)管理學(xué)院（上海200444）上海電子工程設(shè)計研究院有限公司（上海200083）

介紹了應(yīng)急事故廢水池的設(shè)計，包括事故廢水的組成、收集，應(yīng)急事故廢水池的容積計算及設(shè)置，事故廢水的處置以及目前設(shè)計過程中存在的問題等。

事故廢水應(yīng)急事故廢水池收集處置計算

0　前言

化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中常會涉及到有毒有害等物質(zhì)，如果在生產(chǎn)過程中發(fā)生火災(zāi)、爆炸、物料泄漏等緊急事故，伴隨產(chǎn)生的消防廢水、原料或成品液體等若隨意排放至市政雨水管道或江河湖泊，將對環(huán)境造成污染，甚至對人民身體健康造成危害。2005年中國石油吉林石化公司雙苯廠“11·13”爆炸事故導(dǎo)致事故現(xiàn)場含有大量苯、硝基苯等物料的地面水被廠區(qū)排水系統(tǒng)收集并通過地下排水管網(wǎng)排入松花江，最終造成松花江水體嚴(yán)重污染。隨后，中國石油化工集團(tuán)公司（簡稱“中國石化”）出臺了《水體環(huán)境風(fēng)險防控要點》（試行）的通知及《水體污染防控緊急措施設(shè)計導(dǎo)則》（中國石化安環(huán)〔2006〕10號）（簡稱《導(dǎo)則》）。此外，2009年10月1日開始實施的GB 50483—2009《化工建設(shè)項目環(huán)境保護(hù)設(shè)計規(guī)范》（簡稱《規(guī)范》）也要求化工建設(shè)項目需設(shè)置應(yīng)急事故廢水池，以保證發(fā)生事故時能有效地接納事故廢水，避免事故廢水進(jìn)入天然水體而造成污染。

1　事故廢水的組成

事故廢水包括泄漏的物料、消防廢水、事故時的雨水和清潔下水等。[1]

1.1泄漏的物料

化工企業(yè)發(fā)生火災(zāi)、爆炸等事故時可能泄漏并融入水體中的危險化學(xué)品及其他有毒有害物料。

1.2消防廢水

事故時用于撲滅火災(zāi)的消防水與泄漏的危險化學(xué)品或各類污水混為一體，因此被嚴(yán)重污染。

1.3事故時的雨水

由于偶然性及不可預(yù)測性,事故發(fā)生時可能正處于降雨階段，故該期間內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的生產(chǎn)裝置、危險化學(xué)品罐區(qū)等區(qū)域的雨水會受到污染。另外，由于事故廢水收集管網(wǎng)一般同雨水排水管網(wǎng)合建，因此會造成整個廠區(qū)內(nèi)的雨水受到污染。

1.4清潔下水

由于清潔下水一般直接排入廠區(qū)雨水排水管網(wǎng)，故易被前述幾類事故廢水所污染。[2]

上述事故廢水如直接外排將會對環(huán)境造成污染，因此必須進(jìn)行收集和有效處置。

2　事故廢水的收集

化工企業(yè)中，有物料泄漏或可能被污染的區(qū)域一般都設(shè)置有圍堰或排水溝，用于收集生產(chǎn)裝置或罐區(qū)內(nèi)的污染水，防止其流入全廠雨水排水管網(wǎng)。一般情況下，罐區(qū)四周均設(shè)置有防火堤，在事故狀態(tài)下可利用其來收集部分事故廢水；從罐區(qū)防火堤內(nèi)溢流出來的事故廢水則可以通過在罐區(qū)外設(shè)置排水溝進(jìn)行收集，而正常生產(chǎn)情況下，排水溝主要用于收集儲罐區(qū)內(nèi)的初期雨水。另外，在化工裝置區(qū)外也設(shè)置有排水溝，正常生產(chǎn)情況下，該排水溝主要用于收集裝置區(qū)內(nèi)的初期雨水；在事故狀態(tài)下，用于收集事故廢水。

廠區(qū)雨水排水管網(wǎng)內(nèi)的廢水在與市政雨水排水管網(wǎng)或園區(qū)雨水排水管網(wǎng)對接之前通常會設(shè)置兩個切斷閥門，其中一個閥門通向應(yīng)急事故廢水池，另一個閥門通向市政雨水排水管網(wǎng)或園區(qū)雨水排水管網(wǎng)。正常生產(chǎn)時關(guān)閉通向應(yīng)急事故廢水池的閥門，打開通向市政雨水排水管網(wǎng)或園區(qū)雨水排水管網(wǎng)的閥門；事故時打開通向應(yīng)急事故廢水池的閥門，關(guān)閉通向市政雨水排水管網(wǎng)或園區(qū)雨水排水管網(wǎng)的閥門，這時廠區(qū)雨水排水管網(wǎng)即可迅速切換成事故廢水收集管網(wǎng)，并將收集后的事故廢水統(tǒng)一排入應(yīng)急事故廢水池。

3　應(yīng)急事故廢水池的容積計算

關(guān)于應(yīng)急事故廢水池的容積計算，目前在工程實踐中有兩種方式，一種是中國石化安全環(huán)保局在“松花江水污染事件”后，于2006年3月發(fā)布的《導(dǎo)則》中的計算公式[3]，另外一種是《規(guī)范》中第6.6.3條的規(guī)定[4]?，F(xiàn)分別對兩種計算方法進(jìn)行介紹。

3.1《導(dǎo)則》規(guī)定的計算方法

設(shè)應(yīng)急事故廢水池總有效容積為V總，則

式中，（V1+V2-V3）max——對收集系統(tǒng)范圍內(nèi)不同罐組或裝置分別計算V1+V2-V3，取其中最大值；

V1——收集系統(tǒng)范圍內(nèi)發(fā)生事故的一個罐組或一套裝置的物料量（儲存相同物料的罐組按一個最大儲罐計，裝置物料量按存留最大物料量的一臺反應(yīng)器或中間儲罐計），m3；

V2——發(fā)生事故的儲罐或裝置所需的消防水量，m3；

Q消——發(fā)生事故的儲罐或裝置使用的消防設(shè)施給水流量，m3/h；

t消——消防設(shè)施對應(yīng)的設(shè)計消防歷時，h；

V3——發(fā)生事故時可以轉(zhuǎn)輸?shù)狡渌麅Υ婊蛱幚碓O(shè)施的物料量，m3；

V4——發(fā)生事故時仍必須進(jìn)入該收集系統(tǒng)的生產(chǎn)廢水量，m3；

V5——發(fā)生事故時可能進(jìn)入該收集系統(tǒng)的降雨量，m3；

q——降雨強(qiáng)度（按平均日降雨量計算），mm；

qa——年平均降雨量，mm；

n——年平均降雨日數(shù)；

F——必須進(jìn)入事故廢水收集系統(tǒng)的雨水匯水面積，hm2。

由于《導(dǎo)則》的發(fā)文單位是中國石化安全環(huán)保局，而且僅是以中國石化內(nèi)部文件的形式下發(fā)，所以其最多只能算是企業(yè)的一個內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，而非石化行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。

3.2《規(guī)范》規(guī)定的計算方法

根據(jù)《規(guī)范》第6.6.3條及其條文說明，應(yīng)急事故廢水池的總有效容積計算公式如下：

應(yīng)急事故廢水池容量=應(yīng)急事故廢水最大計算量-裝置或罐區(qū)圍堤內(nèi)凈空容量-事故廢水管道容量

其中，應(yīng)急事故廢水的最大計算量包括以下三方面內(nèi)容：（1）最大容量的設(shè)備或儲罐的物料量；（2）在裝置區(qū)或儲罐區(qū)發(fā)生火災(zāi)爆炸時的消費(fèi)用水量，包括撲滅火災(zāi)所需水量和保護(hù)鄰近設(shè)備或儲罐（最少3個）的噴淋水量；（3）當(dāng)?shù)氐淖畲蠼涤炅俊?/p>

該標(biāo)準(zhǔn)屬于國家標(biāo)準(zhǔn)，具有普遍指導(dǎo)意義。

4　應(yīng)急事故廢水池的設(shè)置

在確定應(yīng)急事故廢水池容積后，就可以根據(jù)化工廠區(qū)內(nèi)的總體規(guī)劃確定應(yīng)急事故廢水池的平面位置，由于事故廢水是通過埋地雨水管道重力流排入廢水池內(nèi)的，所以一般應(yīng)將應(yīng)急事故廢水池設(shè)置在廠區(qū)地勢較低處，這樣在設(shè)計排水管道時可以順坡而下，降低管道埋深，減少造價。若由于場地限制和廠區(qū)整體規(guī)劃等原因，應(yīng)急事故廢水池只能設(shè)置在廠區(qū)地勢較高處時，則需仔細(xì)核算廢水池的有效容積，重力流排入池內(nèi)的廢水最高液位不得高于該收集系統(tǒng)范圍內(nèi)的最低地面標(biāo)高，并留有適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)高度。

化工企業(yè)中化學(xué)品種類繁多、化工裝置千差萬別，不同的化工裝置、工藝流程、反應(yīng)物質(zhì)，火災(zāi)發(fā)生時不同的泄漏點位置，都會造成事故狀態(tài)下廢水中污染物的組分不同。廢水大多含有一定的有毒有害物質(zhì)（包括易燃易爆物質(zhì)），所以應(yīng)急事故廢水池與周邊建筑物，尤其是可能帶有明火或散發(fā)火花的建筑物和場所（如鍋爐房、食堂、機(jī)修間等），應(yīng)保持一定的安全防護(hù)間距和衛(wèi)生防護(hù)間距。

新建廠區(qū)一般都規(guī)劃有足夠的場地用于設(shè)置應(yīng)急事故廢水池，而老廠改造需新增或改擴(kuò)建應(yīng)急事故廢水池時，往往會受到場地的限制而無法滿足儲存容積的要求，此時可設(shè)置應(yīng)急事故廢水泵及應(yīng)急事故集水井，將廢水加壓排放到其他儲存設(shè)施（如應(yīng)急事故廢水罐等）。所選用應(yīng)急事故廢水泵的流量應(yīng)不低于最不利條件下所產(chǎn)生的事故廢水流量，且水泵的電源應(yīng)滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》所規(guī)定的一級負(fù)荷的供電要求。

5　事故廢水的處置

事故現(xiàn)場處置結(jié)束后，應(yīng)及時清空應(yīng)急事故廢水池中的廢水?？上瘸槿U水水樣進(jìn)行水質(zhì)分析，若該廢水水質(zhì)達(dá)到市政或工業(yè)園區(qū)雨水納管排放標(biāo)準(zhǔn)，則通過泵將其提升至市政或工業(yè)園區(qū)雨水排水管網(wǎng)；若該廢水水質(zhì)不滿足市政或工業(yè)園區(qū)雨水納管排放標(biāo)準(zhǔn)，但滿足市政或工業(yè)園區(qū)廢水處理站的廢水納管標(biāo)準(zhǔn)，則通過泵將其提升至市政或工業(yè)園區(qū)廢水排水管道；若該廢水水質(zhì)無法滿足市政或工業(yè)園區(qū)廢水處理站的廢水納管標(biāo)準(zhǔn)，則通過泵將其抽送至槽車，外送至第三方專業(yè)水處理公司進(jìn)行后續(xù)處理。

6　存在的問題

6.1關(guān)于計算公式的選用

雖然兩個計算公式的表達(dá)方式不一致，但其實質(zhì)內(nèi)容是相同的。由于《導(dǎo)則》中的計算公式描述更加詳細(xì)，所以一般在設(shè)計過程中應(yīng)用較多。

6.2雨水量的計算

《導(dǎo)則》中雨水量的計算取平均日降雨量與進(jìn)入事故廢水收集系統(tǒng)的雨水匯水面積的乘積，《規(guī)范》中的雨水量參照當(dāng)?shù)氐淖畲蠼涤炅浚ㄎ匆?guī)定最大降雨量的具體計算方法），兩處并未統(tǒng)一。降雨量取值偏大，會造成事故廢水池容積過大，進(jìn)而擴(kuò)大占地面積，增加造價和投資，而廢水池本身利用率則極低，在建設(shè)單位眼中顯得浪費(fèi)；廢水池容積過小，又有可能無法通過相關(guān)主管部門的驗收。針對事故時降雨量的科學(xué)取值，需進(jìn)行系統(tǒng)研究和論證，提出安全合理的計算公式，以便于執(zhí)行和理解。

6.3應(yīng)急事故廢水池非事故狀態(tài)時的利用

對于部分消防水用量大、廠區(qū)占地面積大的企業(yè)，通過計算得出的應(yīng)急事故廢水收集池容積可達(dá)數(shù)萬立方米，如此大容積的水池，若平時空置，而僅僅在事故時應(yīng)用，難免會造成資源的浪費(fèi)。對于這種情況，《導(dǎo)則》中7.9條規(guī)定：事故池非事故狀態(tài)下需要占用時，占用容積不得超過總?cè)莘e的1/3，并應(yīng)設(shè)有在事故時可以緊急排空的技術(shù)措施。而在設(shè)計過程中，基本很少考慮到應(yīng)急事故廢水池在非事故狀態(tài)下的應(yīng)用，逐步開發(fā)該方面的應(yīng)用是今后設(shè)計工作的努力方向。

7　結(jié)論

化工企業(yè)應(yīng)急事故廢水池的設(shè)計已被作為強(qiáng)制性措施，但是有關(guān)應(yīng)急事故池容積的確定及具體設(shè)置方式的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范還很少，并存在一些爭議。本文結(jié)合以往設(shè)計完成的工程對應(yīng)急事故廢水池的設(shè)計進(jìn)行總結(jié)及探討，存在一定的偏差，建議相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范進(jìn)一步明確其相關(guān)內(nèi)容。隨著石油化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，減少對環(huán)境的污染對石油化工企業(yè)來說責(zé)任重大，在這一前提下，應(yīng)急事故水收集系統(tǒng)也將不斷完善。

[1]徐挺挺.論石化企業(yè)事故池容量確定方法[J].寧波化工, 2013(1)：21-23.

[2]柯尊義.化工企業(yè)清凈下水事故池設(shè)計的常見問題探討[J].浙江化工,2012,43(4)：26-28,5.

[3]中國石油化工集團(tuán)公司工程建設(shè)管理部.水體污染防控緊急措施設(shè)計導(dǎo)則[Z].2006.

[4]中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會化工分會.GB 50483—2009化工建設(shè)項目環(huán)境保護(hù)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出

版社,2009.

Discussion on the Design of Emergency Wastewater Pond for Chemical Construction Project

Chen Guanfeng

The design of emergency wastewater pond is introduced,which includes the composition and collection of accidental wastewater,the volume calculation and setting of emergency wastewater pond,the disposal of accidental wastewater,and the existing problems in current design process.

Accidental wastewater；Emergency wastewater pond；Collection；Disposal；Calculation

X703.3

陳冠鋒男1982年生本科工程師研究方向：工業(yè)及民用給排水設(shè)計

2015年9月