陳冠鋒

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

化工建設項目應急事故廢水池的設計探討

陳冠鋒

上海大學管理學院（上海200444）上海電子工程設計研究院有限公司（上海200083）

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

事故廢水應急事故廢水池收集處置計算

0　前言

化工企業(yè)在生產過程中常會涉及到有毒有害等物質，如果在生產過程中發(fā)生火災、爆炸、物料泄漏等緊急事故，伴隨產生的消防廢水、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排入松花江，最終造成松花江水體嚴重污染。隨后，中國石油化工集團公司（簡稱“中國石化”）出臺了《水體環(huán)境風險防控要點》（試行）的通知及《水體污染防控緊急措施設計導則》（中國石化安環(huán)〔2006〕10號）（簡稱《導則》）。此外，2009年10月1日開始實施的GB 50483—2009《化工建設項目環(huán)境保護設計規(guī)范》（簡稱《規(guī)范》）也要求化工建設項目需設置應急事故廢水池，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、爆炸等事故時可能泄漏并融入水體中的危險化學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的消防水與泄漏的危險化學品或各類污水混為一體，因此被嚴重污染。

1.3事故時的雨水

由于偶然性及不可預測性,事故發(fā)生時可能正處于降雨階段，故該期間內發(fā)生火災的生產裝置、危險化學品罐區(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一般同雨水排水管網合建，因此會造成整個廠區(qū)內的雨水受到污染。

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，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)域一般都設置有圍堰或排水溝，用于收集生產裝置或罐區(qū)內的污染水，防止其流入全廠雨水排水管網。一般情況下，罐區(qū)四周均設置有防火堤，在事故狀態(tài)下可利用其來收集部分事故廢水；從罐區(qū)防火堤內溢流出來的事故廢水則可以通過在罐區(qū)外設置排水溝進行收集，而正常生產情況下，排水溝主要用于收集儲罐區(qū)內的初期雨水。另外，在化工裝置區(qū)外也設置有排水溝，正常生產情況下，該排水溝主要用于收集裝置區(qū)內的初期雨水；在事故狀態(tài)下，用于收集事故廢水。

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

3　應急事故廢水池的容積計算

關于應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]。現(xiàn)分別對兩種計算方法進行介紹。

3.1《導則》規(guī)定的計算方法

設應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施給水流量，m3/h；

t消——消防設施對應的設計消防歷時，h；

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

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

V5——發(fā)生事故時可能進入該收集系統(tǒng)的降雨量，m3；

q——降雨強度（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——必須進入事故廢水收集系統(tǒng)的雨水匯水面積，hm2。

由于《導則》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)的一個內部標準，而非石化行業(yè)的標準或規(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，應急事故廢水池的總有效容積計算公式如下：

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

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

該標準屬于國家標準，具有普遍指導意義。

4　應急事故廢水池的設置

在確定應急事故廢水池容積后，就可以根據(jù)化工廠區(qū)內的總體規(guī)劃確定應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的，所以一般應將應急事故廢水池設置在廠區(qū)地勢較低處，這樣在設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，應急事故廢水池只能設置在廠區(qū)地勢較高處時，則需仔細核算廢水池的有效容積，重力流排入池內的廢水最高液位不得高于該收集系統(tǒng)范圍內的最低地面標高，并留有適當?shù)谋Ｗo高度。

化工企業(yè)中化學品種類繁多、化工裝置千差萬別，不同的化工裝置、工藝流程、反應物質，火災發(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（包括易燃易爆物質），所以應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、機修間等），應保持一定的安全防護間距和衛(wèi)生防護間距。

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

5　事故廢水的處置

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

6　存在的問題

6.1關于計算公式的選用

雖然兩個計算公式的表達方式不一致，但其實質內容是相同的。由于《導則》中的計算公式描述更加詳細，所以一般在設計過程中應用較多。

6.2雨水量的計算

《導則》中雨水量的計算取平均日降雨量與進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?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，進而擴大占地面積，增加造價和投資，而廢水池本身利用率則極低，在建設單位眼中顯得浪費；廢水池容積過小，又有可能無法通過相關主管部門的驗收。針對事故時降雨量的科學取值，需進行系統(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)，通過計算得出的應急事故廢水收集池容積可達數(shù)萬立方米，如此大容積的水池，若平時空置，而僅僅在事故時應用，難免會造成資源的浪費。對于這種情況，《導則》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容積的1/3，并應設有在事故時可以緊急排空的技術措施。而在設計過程中，基本很少考慮到應急事故廢水池在非事故狀態(tài)下的應用，逐步開發(fā)該方面的應用是今后設計工作的努力方向。

7　結論

化工企業(yè)應急事故廢水池的設計已被作為強制性措施，但是有關應急事故池容積的確定及具體設置方式的標準和規(guī)范還很少，并存在一些爭議。本文結合以往設計完成的工程對應急事故廢水池的設計進行總結及探討，存在一定的偏差，建議相關的標準及規(guī)范進一步明確其相關內容。隨著石油化工產業(yè)的發(fā)展，減少對環(huán)境的污染對石油化工企業(yè)來說責任重大，在這一前提下，應急事故水收集系統(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]中國石油化工集團公司工程建設管理部.水體污染防控緊急措施設計導則[Z].2006.

[4]中國工程建設標準化協(xié)會化工分會.GB 50483—2009化工建設項目環(huán)境保護設計規(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)及民用給排水設計

2015年9月