事故廢水收集系統(tǒng)設(shè)計探討

孫 晨，賀慧寧，周 虹，嚴(yán)美霞

(1.中國空分工程有限公司，浙江 杭州 310051；2.浙江中程信工程技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310011)

事故廢水收集系統(tǒng)設(shè)計探討

孫 晨1，賀慧寧1，周 虹2，嚴(yán)美霞1

(1.中國空分工程有限公司，浙江 杭州 310051；2.浙江中程信工程技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310011)

化工行業(yè)事故廢水收集系統(tǒng)包括罐區(qū)及裝置區(qū)圍堰、收集管網(wǎng)和應(yīng)急事故水池。文章重點論述了事故廢水收集系統(tǒng)的管網(wǎng)設(shè)置要求以及應(yīng)急事故水池的容積計算及設(shè)置要求，并提出了設(shè)計過程中存在的問題。

應(yīng)急事故水池；收集系統(tǒng)；容積；設(shè)置要求

化工生產(chǎn)裝置具有易燃、易爆的特點，當(dāng)企業(yè)生產(chǎn)過程中發(fā)生火災(zāi)、爆炸或物料泄漏等緊急事故時，如果不及時對工藝物料與消防廢水等進(jìn)行收集，任其排放至市政雨水管道或江河湖泊，將會給環(huán)境造成污染。近年來國內(nèi)已發(fā)生多起生產(chǎn)安全事故引發(fā)的環(huán)境污染事故，有些事故甚至影響到了居民的安全用水問題。2005年11月中石油吉林石化公司雙苯廠發(fā)生爆炸事故，導(dǎo)致廠內(nèi)100 t含苯物料伴隨5000 t消防廢水經(jīng)過廠區(qū)排水管網(wǎng)收集后，進(jìn)入市政雨水管網(wǎng)，最終排入松花江，造成松花江水體嚴(yán)重污染，引起全社會的廣泛關(guān)注。事后，為杜絕此類事故再次發(fā)生，相關(guān)行業(yè)出臺了應(yīng)急事故水池的相應(yīng)規(guī)范。2009年國家發(fā)布了GB50483—2009《化工建設(shè)項目環(huán)境保護(hù)設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)，進(jìn)一步為化工建設(shè)項目應(yīng)急事故水池的建設(shè)提供了依據(jù)和準(zhǔn)則。應(yīng)急事故水池，是在發(fā)生事故時能及時有效收集裝置泄漏物料、消防廢水以及可能進(jìn)入應(yīng)急事故水池的降水等污染水，以免事故污染水進(jìn)入外部環(huán)境造成環(huán)境污染的污水收集設(shè)施。為了使應(yīng)急事故水池得到有效運用，必須做好整個事故廢水收集系統(tǒng)的設(shè)計。

1 事故廢水收集系統(tǒng)組成

廠區(qū)事故廢水收集系統(tǒng)主要由罐區(qū)及裝置區(qū)圍堰、廠區(qū)雨水排水管網(wǎng)以及應(yīng)急事故水池等組成。

罐區(qū)及裝置區(qū)圍堰的功能主要是將事故廢水控制在事故風(fēng)險源所在區(qū)域單元。圍堰內(nèi)一般設(shè)有排水溝及集水井用于收集雨水和事故廢水。集水井與廠區(qū)雨排水管網(wǎng)之間設(shè)置雨污雙閥閥門井進(jìn)行切換，以達(dá)到雨污分流的目的[1]。正常生產(chǎn)情況下，污水閥常開，用于排放初期雨水。初期雨水排放完畢，打開雨水閥，關(guān)閉污水閥，排放清凈雨水。事故狀態(tài)下，打開污水閥，關(guān)閉雨水閥，用于排放事故廢水。目前，化工企業(yè)基本建有此類設(shè)施，但經(jīng)常出現(xiàn)缺乏相關(guān)培訓(xùn)，員工操作不當(dāng)造成事故擴(kuò)大的案例。因此，需建立健全事故應(yīng)急預(yù)案，加強(qiáng)崗前培訓(xùn)，保證雨污切換閥門的合理操作，尤其是避免因出水閥門的不規(guī)范操作和不正常狀態(tài)引起事故狀態(tài)升級。

廠區(qū)雨水管網(wǎng)與市政雨水管網(wǎng)或園區(qū)雨水管網(wǎng)對接之前應(yīng)設(shè)置兩個切斷閥門。其中一個閥門通向應(yīng)急事故水池，另一個閥門通向市政雨水管網(wǎng)或園區(qū)雨水管網(wǎng)，以保證事故狀態(tài)的切換要求。正常生產(chǎn)時，通向應(yīng)急事故水池的閥門保持常閉，通向市政雨水管網(wǎng)或園區(qū)雨水管網(wǎng)的閥門保持常開，廠區(qū)雨水排入市政雨水管網(wǎng)或園區(qū)雨水管網(wǎng)；當(dāng)發(fā)生火災(zāi)或者廠區(qū)道路槽車泄漏等事故時，打開通向應(yīng)急事故水池的閥門，關(guān)閉通向市政雨水管網(wǎng)或園區(qū)雨水管網(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)一排人應(yīng)急事故水池。

在設(shè)計廠區(qū)污水管網(wǎng)的時候，應(yīng)按事故排水最大流量對事故排水收集系統(tǒng)的能力進(jìn)行校核[2]。如果污水管網(wǎng)排水能力偏小，圍堰將失去控制風(fēng)險源的作用，造成事故廢水外溢。流散到雨水管網(wǎng)的事故廢水，將會污染整個廠區(qū)的雨水管網(wǎng)，迫使整個廠區(qū)的雨水都得排入應(yīng)急事故水池。

2 應(yīng)急事故水池的容量

根據(jù)《規(guī)范》條文6.6.3條文解釋規(guī)定[3]：應(yīng)急事故廢水池容量=應(yīng)急事故廢水最大計算量一裝置或罐區(qū)圍堤內(nèi)凈空容量一事故廢水管道容量。

其中，應(yīng)急事故廢水的最大計算量包括以下三個方面：(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)爆炸時的消防用水量，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,可根據(jù)(GB 50016—2014)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》[4]、(GB 50160—2008)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》[5]、(GB 50074—2002)等有關(guān)規(guī)定確定；(3)當(dāng)?shù)氐淖畲蠼涤炅俊?/p>

該標(biāo)準(zhǔn)屬國家標(biāo)準(zhǔn)，具有普遍指導(dǎo)意義。但是在工程實際應(yīng)用中，常常出現(xiàn)利用廠區(qū)雨水管網(wǎng)作為應(yīng)急事故廢水導(dǎo)排系統(tǒng)的情況。這樣一來，全廠雨水都將通過廠區(qū)雨水管網(wǎng)納入應(yīng)急事故水池，應(yīng)急事故水池容積將很大，占地面積也較大，增加了土建投資。尤其對于地下水位較高的地區(qū)，地下水浮力將對應(yīng)急事故水池產(chǎn)生較大影響。這樣設(shè)計，明顯違背了《規(guī)范》對于盡量減少可能進(jìn)入應(yīng)急事故水池降水量的要求。

3 應(yīng)急事故水池的設(shè)置要求

應(yīng)急事故水池宜采用地下式[3]，這樣設(shè)計可使事故廢水通過重力流的方式排入廠區(qū)應(yīng)急事故水池，防止電力系統(tǒng)突發(fā)故障導(dǎo)致廢水轉(zhuǎn)輸失效[6]，提高了廢水收集的可靠性。事故廢水具有短時間大流量的特點，如果通過轉(zhuǎn)輸泵來轉(zhuǎn)輸事故廢水，則需要配置大功率轉(zhuǎn)輸泵，而這些泵平時都處于閑置狀態(tài)，這樣做顯然不夠經(jīng)濟(jì)。

在高差較大的企業(yè)內(nèi)，應(yīng)急事故水池大多建設(shè)在廠區(qū)最低洼處，便于污水自流[7]。如果在總圖布置過程中，應(yīng)急事故水池只能設(shè)置在廠區(qū)地勢較高處時，不能將應(yīng)急事故水池的總?cè)莘e作為有效容積。因為事故廢水大多采用重力流系統(tǒng)，當(dāng)應(yīng)急事故水池液面標(biāo)高高于系統(tǒng)內(nèi)的最低地面標(biāo)高時，將導(dǎo)致事故廢水在廠區(qū)漫流。

應(yīng)急事故水池應(yīng)專池專用[6]，通過改造污水處理設(shè)施作為應(yīng)急事故水池的方式并不可取。因為污水處理設(shè)施通常只考慮正常生產(chǎn)過程中的污水處理量，無法承接短時間大量事故廢水。此外化工生產(chǎn)過程常常伴有強(qiáng)酸強(qiáng)堿化學(xué)物品，應(yīng)急事故水池更應(yīng)做好防腐抗?jié)B工作，以防事故廢水滲透進(jìn)地下水造成環(huán)境污染。應(yīng)急事故水池應(yīng)與周邊建筑，尤其是可能帶有明火或散發(fā)火花的建筑(如鍋爐房、食堂、機(jī)修間等)，保持一定的安全間距。

4 存在的問題

4.1 閥門選用

在事故狀態(tài)時需要實現(xiàn)切換功能的閥門，建議使用遠(yuǎn)程控制、手動雙用電動閥門，且宜在地面操作。在發(fā)生事故時，救援人員往往無暇顧及閥門的開關(guān)狀態(tài)。此外，閥門井一般在罐區(qū)與裝置區(qū)圍堤之外就近設(shè)置，人工開啟與關(guān)閉閥門，將給救援人員的生命安全造成威脅。所以，在設(shè)計過程中，最好能將這類閥門設(shè)計成電動閥門，并注意選擇電動閥門的用電等級。

4.2 車間事故廢水的收集

《規(guī)范》對于裝置區(qū)與儲罐區(qū)的事故廢水收集有明確要求，而對于化工生產(chǎn)車間(尤其是甲乙類框架結(jié)構(gòu)生產(chǎn)車間)事故廢水收集卻未提及。在生產(chǎn)實踐中，經(jīng)常發(fā)生車間廢水因為泄露事故或者消防事故溢流到車間外，進(jìn)而通過車間外路面雨水口進(jìn)入廠區(qū)雨水管網(wǎng)的情況。為了防范此類事故的發(fā)生，在車間外圍設(shè)置車間廢水截留溝很有必要。

4.3 圍堤內(nèi)凈空容積的有效性

一般來說，應(yīng)急事故水池通常采用地下式，假如應(yīng)急事故水池已經(jīng)裝滿，而圍堤內(nèi)事故廢水液面高于室外地面，這將導(dǎo)致應(yīng)急事故水池內(nèi)的事故廢水溢流到室外地面。所以在計算應(yīng)急事故水池容積時，能否將裝置或罐區(qū)圍堤內(nèi)凈空容積作為消事故廢水的臨時儲存場所，還有待商榷。

5 結(jié)語

應(yīng)急事故水池已經(jīng)在化工項目中得到了普遍的應(yīng)用，雖然平時處于閑置狀態(tài)，但在關(guān)鍵時刻能夠有效防止事故廢水對環(huán)境造成污染?！兑?guī)范》對于應(yīng)急事故水池的設(shè)置作出了一定的說明，但是對于如何收集事故廢水以及事故廢水切換閥門的操作方法等問題，缺乏相應(yīng)的規(guī)范可供設(shè)計參考。本文在總結(jié)以往設(shè)計經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，提出了一些仍需解決的實際問題。相信隨著全社會對環(huán)保問題越來越重視，相關(guān)規(guī)范也將得到進(jìn)一步完善。

[1] 張永良,陸 棋.關(guān)于石化企業(yè)事故排水的探討[J].浙江化工,2010,41(5):27-28.

[2] 段學(xué)化,王棟成,林國棟.應(yīng)急事故水池和初期雨水池容積確定方法對比研究[J].工業(yè)用水與廢水,2011,42(1):45-49.

[3] 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.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.

[4] 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50016-2014 建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,2015.

[5] 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50160-2008 石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范[S]. 北京:中國計劃出版社,2009.

[6] 韓 偉,金鑫榮,王 瑜.石化企業(yè)突發(fā)水環(huán)境事故防控體系建設(shè)探討[J].環(huán)境與發(fā)展,2014,26(3):91-93.

[7] 由 娜,李為鵬.石油化工企業(yè)事故緩沖系統(tǒng)的比較與優(yōu)化[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù),2014,30(1):14-16.

(本文文獻(xiàn)格式：孫 晨，賀慧寧，周 虹，等.事故廢水收集系統(tǒng)設(shè)計探討[J].山東化工,2017,46(7):213-214.)

A Design Discussion of the Accident Wastewater Collection System

SunChen1,HeHuining1,ZhouHong2,YanMeixia1

(1.China National Air Separation Engineering Co., Ltd.,Hangzhou 310051,China; 2.Zhejiang Zhongchenxin Engineering Technology Co., Ltd.,Hangzhou 310011,China)

The accident waste water collection system in chemical industry includes tank area and installation area cofferdam, collecting pipe network and emergency accident pool. This paper focuses on the design of the pipe network of the accident waste water collection system and the volume calculation and setting requirements of the emergency accident pool, and puts forward the problems in the design process.

emergency accident pool;collection system;volume;setting requirements

2017-02-27

孫 晨(1987—)，男，浙江杭州人，助理工程師，學(xué)士學(xué)位，主要從事化工醫(yī)藥項目工程與工藝設(shè)計。

TQ086.1

A

1008-021X(2017)07-0213-02