鋁型材表面處理行業(yè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)影響分析及防治對(duì)策

摘 要：鋁型材表面處理過(guò)程中會(huì)使用大量危險(xiǎn)化學(xué)品，若危險(xiǎn)化學(xué)品在廠區(qū)暫存或使用不當(dāng)，容易發(fā)生泄漏、火災(zāi)甚至爆炸事故，事故產(chǎn)生的污染物或次生污染物可能會(huì)引起環(huán)境污染。以某鋁型材表面處理企業(yè)S企業(yè)為例，開展環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故識(shí)別，然后使用預(yù)測(cè)模型開展大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果提出合理的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范和應(yīng)急措施，并根據(jù)該企業(yè)的運(yùn)行情況，驗(yàn)證措施的可行性，旨在為鋁型材表面處理行業(yè)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鋁型材；風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)；風(fēng)險(xiǎn)防范

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）10-0-03

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Analysis of Environmental Risk Impact and Risk Prevention Strategies in the Surface Treatment Industry for Aluminum Profiles

XIAO Jieyun

（Foshan Huansheng Ecological Environment Technology Co.， Ltd.， Foshan 528231， China）

Abstract： A large amount of hazardous chemicals are used in the surface treatment process of aluminum profiles. If hazardous chemicals are temporarily stored or used improperly in the factory area， they are prone to leakage， fire， and even explosion accidents. The pollutants or secondary pollutants generated by accidents may cause environmental pollution. Taking a certain aluminum profile surface treatment enterprise S as an example， environmental risk accident identification is carried out， and then a prediction model is used to predict atmospheric environmental risks. Based on the prediction results， reasonable environmental risk prevention and emergency measures is proposed. The feasibility of the measures is verified according to the operation of the enterprise， aiming to provide scientific basis for environmental risk management in the aluminum profile surface treatment industry.

Keywords： aluminum profile; risk prediction; risk prevention

某鋁型材表面處理企業(yè) S企業(yè)是一家集生產(chǎn)、研發(fā)、設(shè)計(jì)、銷售于一體的綜合型國(guó)家高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)，在環(huán)保和節(jié)能方面做出了積極的努力，特別是在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范上，已取得良好的效果[1-2]。鋁型材表面處理過(guò)程中需要使用大量危險(xiǎn)化學(xué)品，若這些化學(xué)品儲(chǔ)存或使用不當(dāng)，會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成潛在威脅。因此，識(shí)別鋁型材表面處理涉及的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故，并基于風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)結(jié)果提出相應(yīng)的防治對(duì)策，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，能夠?yàn)殇X型材表面處理領(lǐng)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制提供支持。

1 被調(diào)研企業(yè)的基本概況

S企業(yè)的主要產(chǎn)品包括陽(yáng)極氧化著色型材、氧化電泳型材、噴粉型材及噴漆型材。對(duì)照《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 169—2018）附錄B及《企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)方法》（HJ 941—2018），S企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中主要涉及的突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)包括硫酸、硝酸、鹽酸、氫氟酸、硫酸鎳、氟碳漆中的甲苯、二甲苯、丁基卡必醇及丁酮等。企業(yè)運(yùn)行過(guò)程容易發(fā)生泄漏、火災(zāi)事故，因此選擇硫酸、CO作為主要的危險(xiǎn)因子，并運(yùn)用大氣風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型開展大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果提出合理的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范和應(yīng)急措施。

2 風(fēng)險(xiǎn)事故源強(qiáng)

2.1 硫酸泄漏量

S企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要使用大量的硫酸，硫酸一般貯存在10 m3的硫酸儲(chǔ)罐中，硫酸泄漏事故是生產(chǎn)中常見(jiàn)的突發(fā)事件之一。為了解硫酸泄漏量，使用伯努利方程計(jì)算硫酸泄漏速率QL。硫酸儲(chǔ)罐有專人管理，而且硫酸泄漏會(huì)產(chǎn)生明顯的刺激性氣味，易被發(fā)現(xiàn)，故根據(jù)S企業(yè)的管理情況，將事故泄漏時(shí)間設(shè)定為10 min。QL的計(jì)算公式為

（1）

式中：P和P0分別為容器內(nèi)的介質(zhì)壓力和環(huán)境壓力，按101 325 Pa計(jì)；ρ為泄漏液體密度，即硫酸密度，為1 830 kg/m3；g為重力加速度，取值為9.81 m/s2；

h為裂口之上液體高度，取值為0.2 m；Cd為液體泄漏系數(shù)，取值為0.63；A為裂口面積，按直徑為10 mm

的圓形裂口計(jì)，則A為0.000 078 5 m2。根據(jù)式（1）得出QL為0.368 9 kg/s。事故泄漏時(shí)間設(shè)定為10 min，

即可計(jì)算得出硫酸的泄漏量為221.34 kg。

2.2 硫酸霧蒸發(fā)量

標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下硫酸的沸點(diǎn)為337 ℃，常壓下硫酸的沸點(diǎn)大于環(huán)境氣溫及儲(chǔ)存溫度，不會(huì)發(fā)生閃蒸蒸發(fā)及熱量蒸發(fā)，主要蒸發(fā)量為質(zhì)量蒸發(fā)。硫酸蒸發(fā)速度Q3的計(jì)算公式為

（2）

式中：Q3為多年日平均溫度下的蒸發(fā)速度，kg/s；p為液體表面蒸汽壓，取值為0.02 Pa；R為氣體常數(shù)，取值為8.314 J/（mol·K）；T0為環(huán)境溫度，取值為25 ℃，即298.15 K；u為風(fēng)速，選取最不利氣象條件，即取F類穩(wěn)定度，風(fēng)速為1.5 m/s；M為摩爾質(zhì)量（分子量），硫酸的摩爾質(zhì)量為0.098 08 kg/mol；r為液池半徑，取值為2.78 m；α、n為大氣穩(wěn)定度系數(shù)，取穩(wěn)定條件參數(shù)，即α取值為5.285×10-3、n取值為0.3。根據(jù)式（2），計(jì)算得出泄漏的硫酸蒸發(fā)速度Q3為0.000 144 5 kg/s。假設(shè)從發(fā)生泄漏到清除干凈地面的泄漏物時(shí)間共30 min，質(zhì)量蒸發(fā)時(shí)間按30 min計(jì)算，則硫酸蒸發(fā)泄漏量為0.260 1 kg。

2.3 CO產(chǎn)生量

S企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程使用了氟碳漆，氟碳漆含有大量稀釋劑，若管理不當(dāng)，可能發(fā)生火災(zāi)事故?；馂?zāi)伴生/次生CO產(chǎn)生量的計(jì)算公式為

G=2 330qCQ（3）

式中：G為CO的產(chǎn)生量，kg/s；C為物質(zhì)中碳的含量，取值為60%；q為化學(xué)不完全燃燒值，取值為6%；Q為參與燃燒的物質(zhì)量。S企業(yè)的有機(jī)涂料最大暫存量為5 t，火災(zāi)時(shí)間按2 h計(jì)算，則Q為0.000 7 t/s。

根據(jù)式（3），計(jì)算得出廠區(qū)火災(zāi)/爆炸CO的產(chǎn)生速率為0.059 kg/s。火災(zāi)時(shí)間按2 h計(jì)算，可計(jì)算得出CO產(chǎn)生量為422.76 kg。

3 事故后果預(yù)測(cè)

3.1 預(yù)測(cè)模型及參數(shù)

硫酸和CO均為輕質(zhì)氣體，因此選擇《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》（HJ 169—2018）推薦的AFTOX大氣風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)參數(shù)中的氣象條件選取最不利氣象條件進(jìn)行后果預(yù)測(cè)，風(fēng)速取值為1.5 m/s，環(huán)境溫度取值為25 ℃，相對(duì)濕度取值為50%，穩(wěn)定度取值為F，地表粗糙度取值為1 m，考慮地形影響。

3.2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

使用大氣毒性終點(diǎn)濃度作為判斷危險(xiǎn)物質(zhì)對(duì)周邊環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)影響程度的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)大氣中的危險(xiǎn)物質(zhì)濃度低于大氣毒性終點(diǎn)濃度-1限值時(shí)，暴露1 h對(duì)絕大部分人員沒(méi)有生命危險(xiǎn)，然而一旦超過(guò)該限值，則可能對(duì)人體造成傷害；當(dāng)大氣中的危險(xiǎn)物質(zhì)濃度低于大氣毒性終點(diǎn)濃度-2限值時(shí)，暴露1 h一般不會(huì)對(duì)人體造成不可逆的傷害，或出現(xiàn)癥狀，一般也不影響該個(gè)體采取有效防護(hù)措施的能力。危險(xiǎn)物質(zhì)大氣毒性終點(diǎn)濃度值如表1所示。

3.3 預(yù)測(cè)結(jié)果

大氣風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)結(jié)果如表2所示。由表2可知，硫酸和CO的最大濃度值未超過(guò)硫酸和CO的大氣毒性終點(diǎn)濃度值。

3.4 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)影響分析

由預(yù)測(cè)結(jié)lroYe4zVV9ETSaxKOYqgBw==果可知，硫酸泄漏的區(qū)域最大毒性濃度小于大氣毒性終點(diǎn)濃度-2，說(shuō)明硫酸擴(kuò)散不會(huì)對(duì)敏感目標(biāo)產(chǎn)生明顯影響?；馂?zāi)情況下CO的區(qū)域最大毒性濃度小于大氣毒性終點(diǎn)濃度-2，證明鋁型材表面處理行業(yè)在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故情況下對(duì)大氣環(huán)境的影響尚處于可控區(qū)間但突發(fā)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故具有不確定性，為了保護(hù)企業(yè)員工的身體健康，減少對(duì)周邊環(huán)境的影響，建設(shè)單位仍需要加強(qiáng)項(xiàng)目化學(xué)品泄漏風(fēng)險(xiǎn)防范措施，避免發(fā)生化學(xué)品泄漏事故[3]。

4 風(fēng)險(xiǎn)防范措施

4.1 大氣污染風(fēng)險(xiǎn)防范措施

為了避免出現(xiàn)泄漏事故，硫酸儲(chǔ)罐選用玻璃鋼材質(zhì)，儲(chǔ)罐周圍設(shè)有圍堰，并有專人管理，內(nèi)部設(shè)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，配備人員防護(hù)器具和搶救裝備。定期對(duì)儲(chǔ)罐、閥門等進(jìn)行檢修、維護(hù)，盡量減少危險(xiǎn)物質(zhì)在廠區(qū)內(nèi)的貯存量。S企業(yè)配備了自行監(jiān)測(cè)設(shè)備，會(huì)定期檢測(cè)儲(chǔ)罐周邊的化學(xué)品濃度，一旦發(fā)現(xiàn)濃度超標(biāo)，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，將事故風(fēng)險(xiǎn)對(duì)環(huán)境的危害降到最低[4]。

4.2 地表水污染風(fēng)險(xiǎn)防范措施

為了防止泄漏的液體化學(xué)品、受污染的消防廢水向地表水體擴(kuò)散，污染納污水體，S企業(yè)在化學(xué)品倉(cāng)庫(kù)設(shè)置了事故溝和圍堰。事故溝及圍墻采用防腐、防滲涂層。事故溝通過(guò)專管連接至事故應(yīng)急池。廠區(qū)內(nèi)的雨水管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)置有排水切換閥，事故情況下可關(guān)閉雨水閥門，將消防廢水引入事故應(yīng)急池。S企業(yè)根據(jù)《石油化工環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T 3024—2017）設(shè)置了足夠容積的事故應(yīng)急池，并每年開展突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急演練。

4.3 土壤及地下水污染風(fēng)險(xiǎn)防范措施

為了防止泄漏的液體化學(xué)品、滲漏生產(chǎn)廢水、受污染的消防廢水向土壤和地下水環(huán)境擴(kuò)散，污染土壤和地下水環(huán)境，S企業(yè)廠區(qū)實(shí)行分區(qū)防滲。其中，氧化電泳車間、含鎳廢水預(yù)處理系統(tǒng)、綜合廢水處理系統(tǒng)屬于重點(diǎn)防滲區(qū)，參考《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18598—2019）防滲要求建設(shè)；危廢暫存間、化學(xué)品倉(cāng)、事故應(yīng)急池、回用水處理系統(tǒng)屬于一般防滲區(qū)，參考《危險(xiǎn)廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18597—2023）防滲要求建設(shè)；擠壓車間屬于簡(jiǎn)單防滲區(qū)，進(jìn)行一般地面硬化。根據(jù)S企業(yè)定期開展的土壤環(huán)境自行監(jiān)測(cè)結(jié)果和地下水環(huán)境跟蹤監(jiān)測(cè)結(jié)果，未發(fā)現(xiàn)企業(yè)特征污染因子超標(biāo)情況。

5 結(jié)論

鋁型材表面處理行業(yè)需使用大量的危險(xiǎn)化學(xué)品，容易發(fā)生泄漏、火災(zāi)甚至爆炸事故，因此企業(yè)在建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)風(fēng)險(xiǎn)防范措施，加強(qiáng)管理，避免發(fā)生環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故。在發(fā)生泄漏事故、火災(zāi)事故時(shí)，必須及時(shí)采取措施切斷泄漏源，并做好各項(xiàng)應(yīng)急處理工作。根據(jù)預(yù)測(cè)分析，并結(jié)合S企業(yè)多年的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，在落實(shí)風(fēng)險(xiǎn)防范措施、制定應(yīng)急預(yù)案、定期開展應(yīng)急演練的情況下，可有效減少突發(fā)環(huán)境事件，減輕突發(fā)環(huán)境事件帶來(lái)的環(huán)境影響。

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