CIRIA C736-事故污染預(yù)防與控制系統(tǒng)評(píng)述

黃 輝,潘文斌,邊歸國(guó),王 翔

(1.福州大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，福州 350100；2.福建省生態(tài)環(huán)境廳，福州 350003)

引 言

國(guó)內(nèi)關(guān)于事故污水預(yù)防與控制仍然處在初步階段，大部分企業(yè)對(duì)于突發(fā)環(huán)境事故預(yù)防與控制體系的建設(shè)流于形式，并未達(dá)到要求，所起到的作用也大打折扣。我國(guó)關(guān)于企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件預(yù)防和控制的主要規(guī)范為《事故狀態(tài)下水體污染的預(yù)防與控制技術(shù)要求》(Q/SY1190-2013)，該技術(shù)規(guī)范由中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司于2013年7月發(fā)布，主要適用于中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司所屬石油化工行業(yè)、石油庫(kù)和石油儲(chǔ)備庫(kù)的水體污染與預(yù)防控制。而對(duì)于其他行業(yè)國(guó)家并未出版相關(guān)規(guī)范對(duì)其進(jìn)行指導(dǎo)，非石油化工行業(yè)但涉及危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存的企業(yè)大多參照該規(guī)范對(duì)預(yù)防與控制系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致各企業(yè)對(duì)于污水預(yù)防與控制系統(tǒng)的建設(shè)五花八門(mén)。我國(guó)關(guān)于污染防控的相關(guān)法律由《水污染防治法》，其中也明確要求對(duì)可能發(fā)生水污染事故的企業(yè)事業(yè)單位，應(yīng)當(dāng)制定有關(guān)水污染事故的應(yīng)急方案，做好應(yīng)急準(zhǔn)備，但是目前相關(guān)法律中也沒(méi)有對(duì)突發(fā)環(huán)境事故預(yù)防與控制體系各設(shè)施容積等做出進(jìn)一步規(guī)范。我國(guó)對(duì)于事故污水預(yù)防與控制的技術(shù)規(guī)范和法規(guī)法律方面存在明顯不足，需抓緊制定相關(guān)技術(shù)規(guī)范和法律文件[1-2]。

建筑業(yè)研究和信息協(xié)會(huì)(CIRIA)成立于1960年，是一個(gè)中立、獨(dú)立、非營(yíng)利的機(jī)構(gòu)，將具有共同利益的組織聯(lián)系起來(lái)，并推進(jìn)一系列有助于改善行業(yè)的合作活動(dòng)。CIRIA C736[3]最初由CIRIA于1997年以R164《防止工業(yè)事故造成水污染的圍堵系統(tǒng)設(shè)計(jì)》出版，2014年，C736取代了R164。最初的CIRIA R164(Mason等人，1997年)主要是為新建筑而編寫(xiě)的。但是，許多原則已應(yīng)用于現(xiàn)有場(chǎng)地并取得良好效果。2014年，Ian Walton對(duì)R164進(jìn)行了修訂和更新，以應(yīng)對(duì)法規(guī)、施工設(shè)計(jì)和實(shí)踐的變化，以及從已發(fā)生的事件或未遂事件中吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

CIRIA C736旨在幫助工業(yè)和商業(yè)設(shè)施的所有者和經(jīng)營(yíng)者識(shí)別和管理與儲(chǔ)存可能易燃/自燃或?qū)Νh(huán)境有害的物質(zhì)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。它適用于控制各種可能污染土地和水的污染物，也適用于小型商業(yè)場(chǎng)所(可能包含單個(gè)儲(chǔ)罐)，大型化工或石化場(chǎng)所等各種可能存在污染風(fēng)險(xiǎn)的場(chǎng)所。它提倡采用基于風(fēng)險(xiǎn)的方法來(lái)管理物料的存儲(chǔ)。但是，重要的是要確保所使用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法適用于場(chǎng)地或設(shè)施運(yùn)行的監(jiān)管制度，并且在某些情況下，必須遵守有關(guān)控制的法定要求，而不管風(fēng)險(xiǎn)如何，都必須遵守這些要求(例如“污染控制(儲(chǔ)油)(英格蘭)規(guī)例”(OSR)2001)，同時(shí)還提供了有關(guān)檢查、維護(hù)、擴(kuò)建或現(xiàn)有控制系統(tǒng)升級(jí)的指導(dǎo)。

本文通過(guò)對(duì)CIRIA C736進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，使國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)人員對(duì)國(guó)外關(guān)于事故污水預(yù)防與控制技術(shù)規(guī)范和法規(guī)法律方面有初步了解。

1 防控系統(tǒng)的等級(jí)及類(lèi)型簡(jiǎn)介

CIRIA C736主要涉及處理儲(chǔ)罐或容器(一級(jí)防控)故障和其儲(chǔ)存物燃燒的潛在后果。提供二級(jí)防控以防止泄漏的物料、消防水量、降雨徑流等進(jìn)入環(huán)境中，對(duì)土壤及地下水造成污染。在儲(chǔ)存易燃物料的地方，通常不可能在初級(jí)控制的局部提供足夠的二級(jí)防控，以滿足事故期間可能排放的消防污水和含有污染物的冷卻水。如果二級(jí)防控被消防和冷卻水淹沒(méi)或失效，三級(jí)防控將提供進(jìn)一步的保護(hù)。與中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司發(fā)布的《事故狀態(tài)下水體污染的預(yù)防與控制技術(shù)要求》(Q/SY1190-2013)中規(guī)定三級(jí)預(yù)防與防控系統(tǒng)相比，Q/SY1190-2013中明確規(guī)定石化企業(yè)必須設(shè)置事故應(yīng)急池，事故應(yīng)急池在其三級(jí)防控系統(tǒng)中至關(guān)重要，而CIRIA C736中的三級(jí)防控系統(tǒng)并沒(méi)有事故應(yīng)急池這一概念，更注重的是一級(jí)和二級(jí)防空系統(tǒng)設(shè)施的構(gòu)建。一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)防控更詳細(xì)的描述見(jiàn)表1。

表1 防控等級(jí)說(shuō)明Tab.1 Description of prevention and control levels

防控系統(tǒng)可大致分為就地防控系統(tǒng)(如圍堰)、遠(yuǎn)程防控系統(tǒng)或組合防控系統(tǒng)(就地和遠(yuǎn)程組合)。本文將對(duì)其進(jìn)行描述及分析三種防控系統(tǒng)之間的差異、它們可能適用的情況以及它們能夠提供的保護(hù)。

系統(tǒng)選擇是設(shè)計(jì)過(guò)程中重要的一步，應(yīng)該由現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)來(lái)決定，也可能受到所需控制的容積的影響。在符合COMAH法規(guī)[2]、OSR、EPR及相關(guān)法規(guī)的范圍內(nèi)的情況下，需要考慮選擇合適的防控系統(tǒng)。然而，在缺乏具體制度要求的情況下，CIRIA C736為防止污染而設(shè)計(jì)和維護(hù)控制系統(tǒng)的良好做法提供了參考。遵循這些指導(dǎo)方針將有助于企業(yè)明確他們的環(huán)境責(zé)任，以防止污染和遵守法律。如果系統(tǒng)不適合該場(chǎng)址，那么無(wú)論對(duì)組件的設(shè)計(jì)和施工方面多么的謹(jǐn)慎，結(jié)果都可能在性能、成本或兩方面都得不到理想的效果。

1.1 就地防控系統(tǒng)

圍堰是就地防控系統(tǒng)典型的應(yīng)用，為防止從初級(jí)控制中溢出的物料到處擴(kuò)散提供了一個(gè)容器。它們?cè)谠搭^上控制泄露的物料，因此術(shù)語(yǔ)稱為“就地控制”。儲(chǔ)存罐，IBC /桶存儲(chǔ)器或用于存儲(chǔ)和處理物料的其他區(qū)域可以單獨(dú)或成組被圍堰包圍，同時(shí)圍堰也可以建在建筑物內(nèi)。就地防控系統(tǒng)除了圍堰之外，還可采用以下形式，例如：用于儲(chǔ)存化學(xué)品的倉(cāng)庫(kù)，這些倉(cāng)庫(kù)可以通過(guò)改建或進(jìn)行局部修改，其結(jié)構(gòu)本身對(duì)泄漏物料進(jìn)行有效的圍賭；混凝土墻等。

圍堰也可采用線性形式，以防止管道泄漏。對(duì)于地下鋪設(shè)的管道，圍堰通常采用有蓋渠道或涵洞的形式，但應(yīng)盡可能避免地下管道。但是，由于這些線性圍堰通常只有很小的容量，管道系統(tǒng)的潛在泄漏量可能很大，因此最好將其排到較大的就地或遠(yuǎn)程二級(jí)/三級(jí)防控區(qū)域。

圍堰可用于許多不同的情況，例如，IBC/汽車(chē)倉(cāng)庫(kù)、小型單罐裝置、大型罐區(qū)和大型化學(xué)加工廠提供就地控制。通常，當(dāng)用于提供就地控制時(shí)，相對(duì)于容器的高度，圍堰高度往往較低，并且由于消防水噴射的原因，圍堰與儲(chǔ)罐之間存在較大的間隙。

1.2 遠(yuǎn)程防控系統(tǒng)

遠(yuǎn)程防控系統(tǒng)是將溢出的物料保留在一級(jí)防控之外的位置。遠(yuǎn)程防控系統(tǒng)很少在故障源處提供重要的控制措施，因此它們主要依賴于輸送系統(tǒng)的能力，通常以不低于一級(jí)防控突然(災(zāi)難性)失效所產(chǎn)生的潛在流量的速度輸送泄漏物料。遠(yuǎn)程防控系統(tǒng)的一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)：可以設(shè)計(jì)單個(gè)設(shè)施來(lái)服務(wù)于多個(gè)一級(jí)控制區(qū)域。但是，這種“共享”設(shè)施的設(shè)計(jì)必須考慮到存儲(chǔ)在現(xiàn)場(chǎng)的物質(zhì)中最危險(xiǎn)的物質(zhì)，同時(shí)還必須考慮到在事故現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生多起事故時(shí)可能殘留的物料混合物。

CIRIA C736根據(jù)防控系統(tǒng)的容量對(duì)二級(jí)防控和三級(jí)防控進(jìn)行定義：

二級(jí)防控包括儲(chǔ)存在一級(jí)防控中的物料量，再加上降雨量、冷卻水和滅火劑(泡沫)的量，但不一定包括消防用水量。

三級(jí)防控不僅包括消防用水量還包括除此之外的其它設(shè)施產(chǎn)生的污水，三級(jí)防控也是二級(jí)防控失效后的一道防御線。

轉(zhuǎn)移到三級(jí)防控的過(guò)程可以通過(guò)排水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)(地面上或地面下)，或通過(guò)適當(dāng)分級(jí)的硬質(zhì)地面或地層表面，因此，遠(yuǎn)程系統(tǒng)最適合建在有坡度的地方，污水在重力的作用下進(jìn)行運(yùn)輸。但是，如果轉(zhuǎn)移系統(tǒng)必須依靠泵送，則應(yīng)為二級(jí)和三級(jí)防控區(qū)域提供額外的措施。傳輸系統(tǒng)的完整性和容量明顯影響到遠(yuǎn)程防控系統(tǒng)提供的保護(hù)水平。雖然重力輸送系統(tǒng)更可取，因?yàn)樗恰氨粍?dòng)的”，在這種情況下需要地下管道系統(tǒng)，但與地面泵送系統(tǒng)相比，地下管道系統(tǒng)的完整性可能難以監(jiān)測(cè)。

事故罐是提供遠(yuǎn)程防控的一種方法，由于事故罐的潛在儲(chǔ)存深度更大，每立方米儲(chǔ)存量的占地面積更小，因此事故罐在污染物的儲(chǔ)量上更有優(yōu)勢(shì)。此外，通常會(huì)給事故罐加蓋，這樣就可以避免降雨量的累積。事故罐加蓋，則可將降雨排除在控制系統(tǒng)容量評(píng)估之外，但應(yīng)考慮事故期間源頭的降雨。

1.3 組合式防控系統(tǒng)

組合式防控系統(tǒng)既有就地裝置，也有遠(yuǎn)程裝置，其設(shè)計(jì)目的是將一些泄漏的材料控制在靠近源頭的地方，如在就地防控中，通過(guò)重力或泵送方式與遠(yuǎn)程位置的另一個(gè)二級(jí)防控設(shè)施進(jìn)行連接。

1.4 系統(tǒng)的選擇

評(píng)估哪種類(lèi)型的系統(tǒng)在特定情況下是最有效并且最有經(jīng)濟(jì)效益，需要考慮各種各樣的因素。詳見(jiàn)表2。

表2 系統(tǒng)選擇Tab.2 System selection

1.5 防控系統(tǒng)的可靠性

防控系統(tǒng)的可靠性也是防控設(shè)施設(shè)計(jì)的一部分。但是，每個(gè)系統(tǒng)所提供的環(huán)境保護(hù)程度取決于其對(duì)預(yù)期事件響應(yīng)的可靠性。系統(tǒng)的可靠性水平取決于許多因素，包括：系統(tǒng)的復(fù)雜性、系統(tǒng)是否需要干預(yù)(手動(dòng)或自動(dòng))、是否易于維護(hù)、監(jiān)控控制狀況以及處理故障的難易程度、現(xiàn)場(chǎng)管理。

系統(tǒng)可靠性不僅取決于系統(tǒng)的固有特性，還取決于其使用環(huán)境。應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，表3簡(jiǎn)化了復(fù)雜的設(shè)計(jì)過(guò)程以及現(xiàn)場(chǎng)可能存在因素或操作的特殊性，從而得出有關(guān)相對(duì)可靠性的不同結(jié)論。

表3 控制系統(tǒng)類(lèi)型可靠性比較Tab.3 Comparison of reliability of control systems

2 防控系統(tǒng)容量計(jì)算

確定防控系統(tǒng)的容量是設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要的部分之一，如果一個(gè)系統(tǒng)的容量太大，以其他方式投入的資源可能被浪費(fèi)；而如果一個(gè)系統(tǒng)太小，在發(fā)生事故時(shí)無(wú)法提供有效的保護(hù)，安裝成本也可能被浪費(fèi)。

CIRIA C736中的方法適用于從倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存的IBCS到大型罐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的所有類(lèi)型和尺寸的防控系統(tǒng)。但是，重要的是要注意，對(duì)于某些材料的儲(chǔ)存，有具體的規(guī)定，必須遵守這些規(guī)定。

2.1 當(dāng)前的行業(yè)慣例

表4列出了當(dāng)前英國(guó)和歐盟立法及國(guó)際指導(dǎo)出版物中估算二級(jí)防控容積的方法、法規(guī)和指南，及其適用范圍和儲(chǔ)存的典型物料。

表4 法規(guī)、政策、方案和出版物中的二級(jí)防控容積要求匯總Tab.4 Summary of secondary containment requirements in regulations,policies,schemes and publications

2.2 防控系統(tǒng)容積評(píng)估方法

該方法基于防控系統(tǒng)能夠容納在可信事故期間釋放的物料總量，事故發(fā)生之前、期間或之后可能積聚在防控系統(tǒng)內(nèi)的最大降雨量，滅火劑(水和泡沫)，包括冷卻水量的原則[4]。防控系統(tǒng)容積估算過(guò)程如下圖所示。

圖 估算控制系統(tǒng)容積過(guò)程圖Fig. Process for estimating containment capacity

2.2.1 物料量

在確定防控系統(tǒng)容積時(shí)，物料量應(yīng)以可信情景造成的損失為基礎(chǔ)來(lái)計(jì)算事故可能產(chǎn)生的物料量，而這并不一定包括整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)物料量。估算物料應(yīng)在設(shè)計(jì)過(guò)程的早期階段與監(jiān)管者討論并達(dá)成一致。

2.2.2 降雨量

累積降雨量應(yīng)以年超出概率(AEP)為10%(十分之一)的事件(風(fēng)暴)為基礎(chǔ)。這通常被稱為10年一遇事件。

防控系統(tǒng)的容量應(yīng)能夠容納在事故發(fā)生前(指在定期清除前)或事故發(fā)生后(指從一級(jí)控制中溢出物料從圍堰移除前)落在控制區(qū)域內(nèi)的雨水量，估算降雨深度的首選方法是使用洪水估算手冊(cè)(FEH)CD-ROM(CEH，2000)中包含的深度-持續(xù)時(shí)間-頻率降雨模型，該模型為給定的持續(xù)時(shí)間和重復(fù)期提供了特定位置的降雨總量。在容量評(píng)估中考慮降雨深度時(shí)，應(yīng)注意包括可能排入防控系統(tǒng)(就地、遠(yuǎn)程或組合)的其它區(qū)域。如果降雨或降雨管理可能出現(xiàn)重大問(wèn)題，則應(yīng)考慮在控制區(qū)域上方設(shè)置屋頂。如果控制區(qū)域被覆蓋或位于建筑物內(nèi)，那么在確防控系統(tǒng)容量時(shí)，考慮累積降雨量就不那么重要了，盡管在事故期間屋頂可能倒塌。

2.2.3 消防水量計(jì)算

ISO/TR 26368∶2012給出了有關(guān)計(jì)算消防和冷卻水量方法的現(xiàn)行指南。ISO/TR 26368∶2012提供了與CIRIA C736相一致的降低風(fēng)險(xiǎn)策略的建議，以及評(píng)估在事故發(fā)生后可能產(chǎn)生的受污染的消防水量的方法。本文僅對(duì)這些方法進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹詳見(jiàn)表5，具體內(nèi)容請(qǐng)參考ISO/TR 26368∶2012，以獲得所述方法的詳細(xì)指導(dǎo)。

表5 方法簡(jiǎn)介T(mén)ab.5 Methods introduction

CIRIA C736對(duì)計(jì)算消防水量的一些方法的進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，用于估計(jì)事故后可能產(chǎn)生的消防用水量。CIRIA C736不可能對(duì)特定場(chǎng)址最適合哪種方法給出明確指導(dǎo)，而且每種方法得出結(jié)果也不相同。但是，這將為與監(jiān)管機(jī)構(gòu)和消防救援服務(wù)部門(mén)的討論提供一個(gè)出發(fā)點(diǎn)，從中可以制定可靠的事件響應(yīng)方案。

3 結(jié) 論

通過(guò)CIRIA C736簡(jiǎn)要闡述，可知該規(guī)范對(duì)于突發(fā)環(huán)境事故預(yù)防與控制系統(tǒng)有一套完善建設(shè)體系，同時(shí)有相關(guān)法律法規(guī)對(duì)其做出相關(guān)要求，雙重保障。對(duì)于二級(jí)防控體系建設(shè)也給出具體計(jì)算過(guò)程，各水量參數(shù)計(jì)算都比較明確，為企業(yè)預(yù)防與防控體系建設(shè)提供了很好的指導(dǎo)，這是國(guó)內(nèi)目前對(duì)于預(yù)防與控制體系所缺失的，沒(méi)有相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)法律作為標(biāo)準(zhǔn)，建議進(jìn)一步完善相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和法律法規(guī)的建設(shè)。