金塘工業(yè)園區(qū)水環(huán)境空間換時間應急處置的研究

＊邊歸國 陳曉芳 王翔 王正 潘文斌 陳影聲

（1.福建省生態(tài)環(huán)境廳 福建 350003 2.福建省金皇環(huán)?？萍加邢薰?福建 350000 3.福建省生態(tài)環(huán)境應急與事故調(diào)查中心 福建 350003 4.福州大學環(huán)境與安全工程學院 福建 350108）

我國開展“南陽實踐”以來，各地都進行了“空間換時間”的基礎調(diào)查和方案擬定。虢清偉等[1]建議，在流域風險評估基礎上，探明環(huán)境風險源下游可用于截流、引流、導流、貯存污染物的場地，以及可用于應急處置的橋梁、閘、壩等環(huán)境應急基礎設施。高生旺等[2]指出，流域水環(huán)境風險防控的要點是建立三級風險防控體系：一是完善企業(yè)環(huán)境風險防控設施；二是制定環(huán)境風險防范措施；三是建設環(huán)境應急攔污設施，最大限度發(fā)揮攔污壩的作用。邊歸國[3]通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，適當改建排污管、排洪渠、園區(qū)公共應急池、便道涵洞等已有設施既可以及時收納污水、有效減少應急處置的工作量，又可以大幅壓縮應急處置經(jīng)費、加快處置的速度具有福建特色。

金塘工業(yè)園區(qū)所處邵武市的石壁溪，是福建省“南陽實踐”重要試點河流，經(jīng)過深入調(diào)查發(fā)現(xiàn)園區(qū)范圍內(nèi)的排洪渠、橋梁和園區(qū)公共應急池經(jīng)過適當改造，可作為金塘工業(yè)園區(qū)“空間換時間”的重要應急處置場所，金塘工業(yè)園區(qū)的實踐也為其它工業(yè)園區(qū)開展“南陽實踐”提供有益借鑒。

1.金塘工業(yè)園區(qū)概況

(1)概況

金塘工業(yè)園區(qū)規(guī)劃建設用地13.28平方千米，規(guī)劃分為北片區(qū)及南片區(qū)，北片區(qū)設曬口平臺、下沙平臺2個平臺，南片區(qū)設吳家塘平臺、坊上平臺、行嶺平臺、安家渡平臺、七牧平臺及沙塘平臺6個平臺。南片區(qū)中吳家塘平臺、坊上平臺與七牧平臺緊鄰石壁溪。園區(qū)主要產(chǎn)業(yè)定位：精細化工、氟新材料、生物醫(yī)藥、新能源、紡織、機械制造等，今后重點發(fā)展氟新材料、生物醫(yī)藥、紡織等產(chǎn)業(yè)。

園區(qū)在產(chǎn)企業(yè)45家中，化工企業(yè)21家（包括氟化工9家、其他樹脂、涂料、密胺粉等化工12家），醫(yī)藥及中間體企業(yè)9家，紡織企業(yè)4家，機械制造企業(yè)2家，金屬制品企業(yè)2家、螢石礦加工企業(yè)3家，汽車拆解1家、危廢許可證單位1家，其他家具用品、園區(qū)基礎設施配套等企業(yè)3家（其中1家園區(qū)配套污水處理廠不在平臺范圍內(nèi)）。園區(qū)在建擬建企業(yè)共18家，其中，氟化工企業(yè)6家、醫(yī)藥及中間體企業(yè)2家、其他化工企業(yè)6家、廢催化劑利用企業(yè)1家、水處理藥劑企業(yè)1家及配套供熱、供氣企業(yè)2家。園區(qū)在建擬建企業(yè)主要分布在行嶺平臺及七牧平臺，以化工醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)類型為主。

近年來，園區(qū)管委會投入大量資金，進一步完善水環(huán)境風險防控設施建設，修建排洪渠、雨水收集箱涵和園區(qū)公共應急池。園區(qū)排洪渠、橋梁、雨水收集系統(tǒng)、公共應急池等布局見圖1。

圖1 園區(qū)排洪渠、橋梁、雨水收集系統(tǒng)、公共應急池等布局

(2)曾經(jīng)發(fā)生的事故

由于管理不善，園區(qū)內(nèi)個別企業(yè)曾經(jīng)發(fā)生污水排放事故。

①2020年某環(huán)保發(fā)展有限公司在發(fā)生棕櫚酸甲酯（十六酸甲酯）原料儲罐泄漏事故，儲罐閥門破裂，大量的棕櫚酸甲酯泄漏并通過雨水管網(wǎng)流排出廠外，泄漏量約70t。

②2020年某醫(yī)藥科技有限公司的不達標廢水繞過廠區(qū)污水在線系統(tǒng)，通過園區(qū)雨水管網(wǎng)偷排，對園區(qū)生態(tài)環(huán)境造成了惡劣影響。

③2020年某物資回收有限公司場廠區(qū)內(nèi)應急池中內(nèi)貯存含重金屬廢液，疑似通過廠區(qū)雨水管網(wǎng)偷排，被發(fā)現(xiàn)后委托危廢處置單位收集處置。

④某污水處理廠2021年因處理的廢水超標排放，導致下游的富屯溪出現(xiàn)大面積死魚。

由此可見，園區(qū)水環(huán)境形勢不容樂觀，必須進一步加強水環(huán)境風險防控。

(3)金塘工業(yè)園區(qū)環(huán)境風險評估

已完成突發(fā)環(huán)境事件應急預案備案企業(yè)為40家，其中涉水風險企業(yè)家數(shù)為35家，涉水環(huán)境風險企業(yè)數(shù)量與園區(qū)面積比值為0.80個/km2。屬于較大環(huán)境風險的企業(yè)共計13家，重大環(huán)境風險企業(yè)1家，重大、較大風險企業(yè)數(shù)量占環(huán)境風險企業(yè)數(shù)量為41.18%。園區(qū)內(nèi)涉水環(huán)境風險企業(yè)水環(huán)境風險企業(yè)中環(huán)境風險物質(zhì)的數(shù)量與臨界量的比值加和為2522.51，除以園區(qū)面積后，計算結(jié)果為62.80/km2。園區(qū)企業(yè)主要的環(huán)境風險物質(zhì)有氟化氫、氫氟酸、鹽酸、硫酸、液氨、苯胺、苯、甲苯、二甲苯、液氯、氯化氫、二硫化碳、甲醇、甲醛、二氯甲烷、液氯、丙酮、次氯酸鈉、銅及其化合物、鎳及其化合物、鉛及其化合物等。

根據(jù)《行政區(qū)域突發(fā)環(huán)境事件風險評估推薦方法》[4]，金塘工業(yè)園區(qū)水環(huán)境風險源強度指數(shù)（S水）為30，水環(huán)境風險受體脆弱性（V水）為35，環(huán)境風險防控與應急能力（M水）為38，水環(huán)境風險等級為中（M）。金塘工業(yè)園區(qū)是石壁溪重點環(huán)境風險防控區(qū)域。

(4)金塘工業(yè)園區(qū)水環(huán)境三級防控體系

①企業(yè)初期雨水和應急池建設

企業(yè)初期雨水和應急池建設是園區(qū)三級防控體系的第一級。初步統(tǒng)計，已建和在建企業(yè)事故狀態(tài)下安裝雨污切換閥的有27家，占總數(shù)的40.9%。已建和在建企業(yè)建設應急池的有55家，占總數(shù)的83.3%。雖然已建應急池的企業(yè)比例遠大于雨污切換閥企業(yè)比例，但是由于沒有雨污切換閥，可能大量的污水無法進入應急池而排出廠外，所以必須盡快安裝雨污切換閥，保證事故污水能夠得到有效收集。

②工業(yè)園區(qū)雨水管網(wǎng)及公共應急池建設

園區(qū)雨水管網(wǎng)及公共應急池是園區(qū)三級防控體系的第二級。為了進一步收集企業(yè)無法收集的初期雨水和消防污水，園區(qū)在臨近石壁溪沿岸建設了可以雨污切換并直通公共應急池集水井的箱涵。箱涵總體長度1190m，管徑1200mm，可收集園區(qū)企業(yè)1345m3的雨水，見圖1。公共應急池是工業(yè)園區(qū)不可或缺的應急設施，在位于園區(qū)的西南角距石壁溪約60m、高程差約20m的位置建成30000m3園區(qū)公共應急池，見圖1。公共應急池配有提升泵三臺、兩用一備，單泵設計流量334m3/h，設計揚程5m，泵站提升靜揚程1.5m。箱涵和公共應急池聯(lián)通，總?cè)莘e約31345m3，基本可以收儲一般企業(yè)的事故產(chǎn)生的污水和消防廢水。

③橋梁

石壁溪在工業(yè)園區(qū)范圍內(nèi)有行嶺村老橋、石壁溪磚廠小橋和石壁溪口橋，經(jīng)改建后可以作為第三級防控體系，改造后的橋梁可攔截水量的計算方法見公式（1），水量見表1。

表1 各橋梁可攔截的水量

式中：

J（攔截區(qū)體積），單位（m3）；

G（河流攔截長度）=E（攔截水位）×1000÷B（水利坡降），單位（m）；

H（攔截水位增量）=E（攔截水位）-F（現(xiàn)狀水位）÷2，單位（m）；

I（攔截河流平均寬度），單位（m）。

結(jié)果表明，經(jīng)改建后的橋梁可以攔截總量為54941～146507m3污水，可以攔截一般突發(fā)水環(huán)境事件排放的污水和消防廢水。

(5)排洪渠

金塘工業(yè)園區(qū)在興建一條匯入石壁溪的排洪渠，設計總長度為2.38km，現(xiàn)已建成明渠長度為1591m。明渠為梯形，平均寬度為9.4m，渠深3m，總?cè)莘e約為73504m3。在排洪渠的中段（圖2a）與末端（圖2b）現(xiàn)已建成2道電動閘壩，見圖2。根據(jù)事發(fā)地點，排洪渠即可作為園區(qū)的臨時事故應急池儲存事故污水，也可以作為攔截清水的環(huán)境應急空間。另外，與石壁溪連接的排洪渠陡槽段（圖2c），長度約為730m，平均寬度為15m，入河口寬度為21.4m，已完成溝渠兩岸護岸建設，但是底部尚未完成硬化，根據(jù)高程估算若在入河口陡槽段筑臨時壩可形成容積約7490m3（攔截水位1.0m）～19260m3（攔截水位1.5m）的環(huán)境應急空間。與此相銜接的陡槽段下游石壁溪構(gòu)筑攔截壩，可形成容積約7237m3（攔截水位1.0m）～21710m3（攔截水位1.5m）的環(huán)境應急空間，所攔截的水通過潛水泵打入陡槽段筑臨時壩內(nèi)，進一步增加攔截的水量。

圖2 吳家塘片區(qū)排洪渠

排洪渠和陡槽段下游石壁溪攔截壩除了攔截上游清水的功能以外，另外一個作用是對可能殘留在下游河段的污染物進一步調(diào)水稀釋。對上游清水的攔截不僅為下游收集處置污水提供了“空間換時間”的應急處置條件，待下游絕大部分事故污水收集至園區(qū)公共應急池處置后，打開排洪渠陡槽段攔截壩和其下游石壁溪攔截壩，還可以提供大量的清水,有效的稀釋殘留的污染物。邊凱旋[5]模擬調(diào)度大于受污水體100倍流量的水庫清水處置受污水體，實現(xiàn)了稀釋達標。如果園區(qū)發(fā)生水污染事故，經(jīng)過陸域先期處置、園區(qū)雨水箱涵收集系統(tǒng)及公共應急池的攔截和收集，進入石壁溪污染物的量很少、濃度很低。適時釋放排洪渠和排洪渠下游構(gòu)筑的攔截壩所攔截的19260～21710m3清水，與石壁溪磚廠小橋攔截的7353～19607m3回蓄削峰稀釋水相混合，進一步稀釋殘留污染物。

2.金塘工業(yè)園區(qū)突發(fā)水環(huán)境事件應急處置

(1)陸域先期處置

突發(fā)環(huán)境事件處置的原則首先要快。處置越快泄漏的污染物越少、影響范圍越小，處置效果越好。事發(fā)企業(yè)應在第一時間封堵事故地點周邊雨水和污水溝渠，立即關閉閥門、停止作業(yè)或改變工藝流程、局部停車、減負荷運行等方式切斷泄漏源，并封閉事故區(qū)域。采用沙袋和其它技術手段堵漏，阻止事故污水繼續(xù)泄漏與排放。若因火災、爆炸事故、氣體泄漏產(chǎn)生消防廢水，則應在泄漏周圍建立導流溝和收集池，并封堵周圍的雨水溝。當事故污水流出廠外，事發(fā)企業(yè)應立即上報園區(qū)管委會，啟動園區(qū)級突發(fā)環(huán)境事件應急預案。園區(qū)管委會應立即派專人關閉通向石壁溪的閥門、打開通向園區(qū)公共應急池的閥門，收集事故污水和消防廢水。由于園區(qū)公共應急池位于園區(qū)東南方向石壁溪與富屯溪交匯的地勢低洼處，所以園區(qū)雨水和箱涵收集的事故污水可以重力自流至園區(qū)公共應急池集水井，通過固定潛水泵抽入園區(qū)公共應急池。園區(qū)公共應急池收納事故廢水及消防廢水時，應緊密觀察池內(nèi)剩余容積，應嚴格控制存儲的事故廢水液面高度不超過4m的有效液面高度。在事故結(jié)束后進行水質(zhì)檢測，若達到園區(qū)污水處理廠接收條件，則利用污水提升泵將事故廢水提升至園區(qū)污水處理廠處理后達標排放。若達不到污水處理廠接收條件時，則應利用槽車運回責任單位污水處理站進行預處理。

(2)攔截上游清水

在陸域先期處置的同時，必須攔截上游清水，如不攔截將與污水混合，加大了污水處理的總量。根據(jù)豐、平、枯不同水期流量，上游清水總量見表2。

表2 不同水期、時間清水總量

續(xù)表

結(jié)果表明，陡槽段和石壁溪攔截壩按1.5m攔截水位，可分別提供19260m3、21710m3、合計約41000m3的容積，基本滿足攔截120min以內(nèi)的上游清水的需求。

(3)橋梁的利用

環(huán)境應急工程的技術選擇原則：①快速有效；②因地制宜；③二次污染風險最小；④供應及運輸方便[6]。由于流經(jīng)金塘工業(yè)園區(qū)的石壁溪只有2740m的長度，發(fā)生事故后再構(gòu)筑攔截壩存在響應時間不足的問題，最佳方案是改建橋梁。在園區(qū)公共應急池下游100m處石壁溪磚廠小橋（圖1），改建后可以攔截污水7353～19607m3。

(4)園區(qū)公共應急池

園區(qū)公共應急池位于西南角石壁溪與富屯溪匯合處附近，改建的石壁溪磚廠小橋所攔截石壁溪回水長度在980～1307m之間，而園區(qū)公共應急池也在此區(qū)間，可以及時使用潛水泵將污染水團抽入園區(qū)雨水箱涵并自流至園區(qū)公共應急池集水井，最終暫存于30000m3的園區(qū)公共應急池。

園區(qū)公共應急池在此承擔了陸域和水域收集儲存污水的雙重職責，有別于生態(tài)環(huán)境部《流域突發(fā)水污染事件環(huán)境應急“南陽實踐”實施技術指南》環(huán)辦應急函〔2021〕179號[7]以及《突發(fā)水污染事件以空間換時間的應急處置技術方法指導手冊》所推薦的11種類型，充分體現(xiàn)了因地制宜、就地取材的邵武特色。

(5)水泵的選擇與使用

①固定式潛水泵

潛水泵適用于企業(yè)和生活污水排放，潛水泵結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積較小，不用建設泵房，可直接抽水，并且不存在氣蝕破壞和灌引水的問題。由于轉(zhuǎn)動部分重量輕、軸承上承受的載荷比較小，不僅連續(xù)運轉(zhuǎn)時間長、其使用壽命長于一般的水泵。目前排洪渠陡槽段和陡槽段下游石壁溪（圖2c）交通不便，可在排洪渠陡槽段和陡槽段下游石壁溪分別安裝相應容量的固定式潛水泵。只要陡槽段和陡槽段下游石壁溪攔截壩建成，可馬上啟動潛水泵，將上游清水實施攔截和收儲。

待排洪渠陡槽段與石壁溪匯合處輔路修建后，可以使用大功率移動式柴油機泵，協(xié)同固定式潛水泵抽水共同攔截上游清水。

②移動式柴油機泵

移動式柴油機泵適用于移動排污、移動給水、抽水的場所，具有安裝簡易、自動化程度高、性能優(yōu)越保護功能齊全、性價比高的特點。可免維護蓄電池，只須連接進/出水管、排氣管即可工作。

位于園區(qū)公共應急池下游的石壁溪磚廠小橋施工機械和移動式柴油機泵交通便利，可以在靠近園區(qū)箱涵附近安裝相應容量的固定式潛水泵抽水，同時使用移動式柴油機泵輔助抽水，以保證污水能夠及時、全部轉(zhuǎn)移至園區(qū)公共應急池。

3.結(jié)論

工業(yè)園區(qū)突發(fā)水環(huán)境事件應急處置應本著快速、就地取材的原則。首先要做好企業(yè)這一級的風險防控，盡快封堵、收集處置事故污水。如果突破了企業(yè)的第一道防線，可充分利用現(xiàn)有的工業(yè)園區(qū)的雨水收集管網(wǎng)和園區(qū)公共應急池等第二級防控體系，盡可能將事故污水攔截在陸域。在事故污水已經(jīng)進入了石壁溪的特殊情況下，應立即啟動第三級防控體系。為了減少攔截水域的污水總量，減輕污水處置的工作量，必須利用園區(qū)上游的排洪渠及配套的攔截壩等應急空間，攔截上游清水，為下游所攔截污水的應急處置爭取時間。同時在石壁溪上構(gòu)筑攔截壩、改造橋梁，所攔截的污水通過潛水泵打入箱涵并轉(zhuǎn)輸至園區(qū)公共應急池。結(jié)果表明，只要應急響應及時、采取措施得當，事故污水能夠被有效攔截、收集和處置，對石壁溪及下游富屯溪水環(huán)境不會造成影響。