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石油化工企業(yè)污水收集系統(tǒng)設(shè)計探討論文
[摘要]從保護(hù)環(huán)境和防止水體污染出發(fā)，說明了設(shè)置事故污水收集系統(tǒng)的必要性；對照現(xiàn)行規(guī)范和相關(guān)文件對事故污水系統(tǒng)設(shè)計的規(guī)定，對事故污水的收集、事故緩存設(shè)施的設(shè)計以及影響事故污水收集的各種因素進(jìn)行分析，指出了現(xiàn)行規(guī)范中存在的問題,并對事故污水收集系統(tǒng)提出了一些合理化建議。
[關(guān)鍵詞]石化企業(yè)；事故污水；事故池；消防
近年來，石油化工行業(yè)物料泄露及火災(zāi)事故時有發(fā)生，由于沒有有效完善的事故污水收集系統(tǒng)及事故污水緩存設(shè)施，造成生產(chǎn)事故泄露物料和污染消防水污染周邊水體，引起多起水環(huán)境污染事件。為了防范和控制石油化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中發(fā)生事故時或事故處理過程中因物料泄露產(chǎn)生的污染物對周邊水環(huán)境的污染，有效降低環(huán)境風(fēng)險，確保環(huán)境安全。環(huán)保部門要求石油化工企業(yè)建立水環(huán)境風(fēng)險應(yīng)急設(shè)施。水環(huán)境環(huán)境風(fēng)險應(yīng)急設(shè)施主要包括裝置區(qū)圍堰和罐區(qū)防火堤、事故污水收集系統(tǒng)、事故污水緩存設(shè)施等。本文主要對水環(huán)境風(fēng)險應(yīng)急設(shè)施在石化企業(yè)內(nèi)的實(shí)施應(yīng)用進(jìn)行探討。對照現(xiàn)行規(guī)范和相關(guān)文件對水環(huán)境風(fēng)險應(yīng)急設(shè)施的相關(guān)規(guī)定，對事故污水的收集、事故緩存設(shè)施的設(shè)計以及影響事故污水收集的各種因素進(jìn)行分析。
1事故污水成分
現(xiàn)行規(guī)范對事故污水的成分有統(tǒng)一的認(rèn)識。事故污水的組成應(yīng)為事故時泄露的物料量與火災(zāi)時所需要消防用水量及受污染的雨水量之和。
1.1事故物料
發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故時，儲罐或設(shè)備往往會破裂，液體會泄漏出儲罐或設(shè)備外。一旦設(shè)備或儲罐泄漏，物料會流淌至裝置區(qū)或防火堤內(nèi)地面，順著地勢進(jìn)入廠區(qū)或庫區(qū)污水或雨水系統(tǒng)。為防范罐體或設(shè)備在特殊情況下破裂，造成滿罐或全設(shè)備液體全部流出這種極端事故，出于對環(huán)境保護(hù)的考慮，事故物料按照系統(tǒng)范圍內(nèi)發(fā)生事故的最大一座儲罐或設(shè)備的物料量。如果是罐組，則按照最大一臺儲罐計算。如果為裝置，按照存留最大物料量的一臺反應(yīng)器或中間儲罐計算。
1.2消防水量
由于發(fā)生火災(zāi)時，消防用水流淌至地面，與因火災(zāi)泄漏的物料等混在一起；且消防時使用的泡沫液中含有無機(jī)鹽、碳?xì)洹⒎急砻婊钚詣┘坝袡C(jī)溶劑等對環(huán)境有害的物質(zhì)。因此，消防用水及使用后的泡沫混合液也應(yīng)進(jìn)行收集和處理。事故時收集消防水量為發(fā)生火災(zāi)事故的罐組或裝置的同時使用的消防設(shè)施用水量，包括撲滅火災(zāi)所需用水量和保護(hù)鄰近設(shè)備或儲罐的噴淋用水量。
1.3受污染的雨水
內(nèi)由于事故發(fā)生的偶然性及不可預(yù)見性，事故時可能處于降雨階段，則事故期間的地面雨水中會混雜消防水及設(shè)備或儲罐物料，應(yīng)該收集進(jìn)事故緩沖設(shè)施，以免污染環(huán)境。即使發(fā)生事故時沒有降雨，設(shè)備或儲罐泄漏時或發(fā)生事故時，由于石化企業(yè)內(nèi)物料粘性較大，在事故污水管道系統(tǒng)及地面會有殘留污染物，降雨時，雨水會將這些殘留污染物沖刷至雨水管道系統(tǒng)，這時受污染的雨水量要比初期雨水量大的多。因此，受污染的雨水也應(yīng)進(jìn)行收集�！痘そㄔO(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定受污染的雨水量為當(dāng)?shù)氐淖畲蠼涤炅浚欢鴮涤陱?qiáng)度的取值并未明確說明，必須進(jìn)入事故污水收集系統(tǒng)的雨水匯水面積也未明確。根據(jù)實(shí)際設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，受污染的雨水量應(yīng)該依據(jù)事故污水收集方式來確定。如果能夠?qū)⑹鹿饰鬯刂圃谘b置區(qū)或者罐區(qū)范圍內(nèi)，且事故污水收集系統(tǒng)與廠區(qū)或庫區(qū)雨水收集系統(tǒng)分開獨(dú)立設(shè)置，則事故時受污染的雨水僅為裝置區(qū)或罐區(qū)的雨水。如果事故污水收集系統(tǒng)與清凈雨水系統(tǒng)合并使用，則事故時整個系統(tǒng)內(nèi)的雨水都會被污染，受污染的雨水都應(yīng)收集。另外，筆者認(rèn)為受污染的雨水降雨強(qiáng)度應(yīng)該參考中石化“水體污染防控緊急措施設(shè)計導(dǎo)則”中取當(dāng)?shù)厝掌骄涤炅�。其計算方式見�?1)及式(2)：V5=10qF(1)式中：F—必須進(jìn)入事故污水收集系統(tǒng)的雨水匯水面積，haq—按平均日降雨量，mmq=qa/n(2)式中：qa—年平均降雨量，mmn—年平均降雨天數(shù)；
2事故污水收集
由于事故污水應(yīng)通過重力流管道收集，且要求在短時間內(nèi)將事故污水很快輸送至事故污水緩存設(shè)施，根據(jù)計算得出的事故污水收集管道管徑較大。如單獨(dú)設(shè)置事故污水收集管道，企業(yè)建設(shè)成本較高。目前事故污水收集方式主要有兩種，通過生產(chǎn)污水管道系統(tǒng)進(jìn)行收集和通過清凈雨水管道系統(tǒng)進(jìn)行收集。
2.1通過生產(chǎn)污水管道系統(tǒng)收集
如圖1所示，應(yīng)急事故池內(nèi)設(shè)有隔墻及聯(lián)通閥門，一部分作為生產(chǎn)污水池，另外一部分作為事故池。非事故狀態(tài)下，閥1與閥2為雨污切換閥門，初期雨水通過閥2所在管道進(jìn)入生產(chǎn)污水管道系統(tǒng)，清凈雨水通過閥1所在管道進(jìn)入雨水暗管或雨水溝。事故狀態(tài)時，閥1關(guān)閉，事故水通過閥2所在管道進(jìn)入應(yīng)急事故池。
2.2通過清凈雨水管道系統(tǒng)收集
圖2通過清凈雨水管道系統(tǒng)收集流程Fig.2Theprocessofcollectionthroughtherainwaterpipesystem如圖2所示，非事故狀態(tài)時，閥3常開，閥4常閉，閥1與閥2作為雨污切換閥門操作。如發(fā)生小型管道泄漏或正常檢修造成地面有油污存在時，關(guān)閉閥1，開啟閥2，將泄漏物料及受污染的地面沖洗水收集至生產(chǎn)污水系統(tǒng)，由企業(yè)或園區(qū)污水處理站進(jìn)行處理后外排。事故時，雨水總排出口處的閥門(閥3)關(guān)閉，應(yīng)急事故池進(jìn)口處的閥門(閥4)打開，事故污水通過雨水管道輸送至應(yīng)急事故池暫存。圍堰或防火堤外的事故污水則通過路邊雨水口或雨水溝收集，重力輸送至應(yīng)急事故池。
2.3對比及建議
通過生產(chǎn)污水管道收集事故污水的做法可以減小事故污水中的受污染雨水量，從而減小事故緩存設(shè)施的容積。然而，由于需要考慮事故污水的流量，生產(chǎn)污水管道管徑比不考慮事故污水的管道管徑要大很多，而非事故狀態(tài)下的生產(chǎn)污水管道內(nèi)流量較小，易造成管道淤積。事故時需要工作人員現(xiàn)場手動操作控制閥門，危險性極大。如發(fā)生大型泄漏或火災(zāi)爆炸事故，事故污水極易溢出圍堰或防火堤，污染雨水管道系統(tǒng)，從而污染企業(yè)周邊水環(huán)境。相比較，通過雨水管道系統(tǒng)收集事故污水的做法更加安全可靠，如圖(2)所示，事故污水收集中切斷閥門(閥3、閥4)采用遠(yuǎn)程遙控操作，可以保證操作人員安全，還可以及時有效的將事故污水阻截在企業(yè)范圍內(nèi)；雖然事故時受污染的雨水量比采用第一種方式略大，但是與事故污水總量相比，受污染的雨水量所占比例很��；同時，通過第二種方式收集事故污水時，其雨污切換閥門(圖2中的閥1、閥2)及生產(chǎn)污水管道要比通過第一種方式收集事故污水時的閥門(圖1中的閥1、閥2)和管道管徑小，可以減小收集系統(tǒng)建設(shè)成本及日常維護(hù)費(fèi)用。
3應(yīng)急事故池
事故污水經(jīng)收集后若直接進(jìn)入污水處理站，會給運(yùn)行中的污水處理設(shè)施帶來很高的沖擊負(fù)荷，有時會造成致命的破壞。為避免事故污水對污水處理系統(tǒng)帶來的影響，企業(yè)應(yīng)設(shè)置應(yīng)急事故池來暫存事故污水。
3.1應(yīng)急事故池容積計算
石油化工企業(yè)應(yīng)急事故池的容積主要應(yīng)按照《化工建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定設(shè)計。對于庫區(qū)來說，還應(yīng)參照《石油庫設(shè)計規(guī)范》。應(yīng)急事故池容量應(yīng)按應(yīng)急事故污水最大計算量減去裝置或罐區(qū)圍堤內(nèi)凈空容量和事故廢水管道容量來計算�！妒蛶煸O(shè)計規(guī)范》(GB50074-2014)規(guī)定“一、二、三、四級石油庫的應(yīng)急事故池的容量，分別不應(yīng)小于1000m3、750m3、500m3、300m3；五級石油庫可不設(shè)應(yīng)急事故池�！痹撘�(guī)范還規(guī)定“防火堤、罐組周圍路堤式消防車道與防火堤之間的低洼地帶、雨水收集系統(tǒng)、漏油及事故污水收集池都可以容納事故污水，應(yīng)急事故池應(yīng)設(shè)置隔油措施”。當(dāng)漏油及含油污水量比較大時，收集池容納不下，需要排放部分事故污水，采取隔油措施即可防止油品流出應(yīng)急事故池。由于《石油庫設(shè)計規(guī)范》(GB50074-2014)亦可應(yīng)用于化工品庫區(qū)，而很多化工品是溶于水或微溶于水，僅僅采取隔油措施并不能夠去除事故污水中的污染物組分。因此，如果是包含化工品的庫區(qū)，仍應(yīng)按照《化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定來計算應(yīng)急事故池的容積。即使是油品庫區(qū)，也應(yīng)咨詢規(guī)范編制組或通過專家論證的方式來考慮應(yīng)急事故池的容積。
3.2應(yīng)急事故池與企業(yè)其他設(shè)施間距要求
石除《石油儲備庫設(shè)計規(guī)范》外，應(yīng)急事故池與廠區(qū)、庫區(qū)其他設(shè)施的間距在其他現(xiàn)行的規(guī)范中并未提及。而《石油儲備庫設(shè)計規(guī)范》僅適用于地上儲存原油類型的國家石油儲備庫以及總?cè)萘看笥诨虻扔?20×104m3的企業(yè)石油庫�！妒蛢鋷煸O(shè)計規(guī)范》規(guī)定事故污水池與其他設(shè)施間距按照隔油池考慮。對于其他石油化工企業(yè)及化工品罐區(qū)，事故池與企業(yè)內(nèi)部其他設(shè)施的間距及事故池與相鄰企業(yè)設(shè)施之間的間距如何考慮，現(xiàn)行規(guī)范沒有給出具體說明。實(shí)際設(shè)計過程中，事故池與企業(yè)內(nèi)部的其他設(shè)施的間距是隔油池設(shè)計。然而，事故池與隔油池并不一樣，其不同之處主要體現(xiàn)在存儲物料、功能等地方，詳見表1。由此可見，事故狀態(tài)下，事故池內(nèi)不僅僅池存儲油品，還有化工品物料等等。因此，事故池內(nèi)儲存的物料成分更為復(fù)雜，事故狀態(tài)下事故池內(nèi)儲存介質(zhì)危險性要大于隔油池。而在非事故狀態(tài)下，事故池由于是空池，基本不具危險性。因此，事故池與其他設(shè)施的間距如何考慮，需要仔細(xì)斟酌。
4結(jié)語
事故污水應(yīng)為泄漏物料、消防廢水及受污染雨水量的總和，其中受污染雨水量建議中石化“水體污染防控緊急措施設(shè)計導(dǎo)則”中相關(guān)規(guī)定進(jìn)行計算。事故污水應(yīng)通過廠區(qū)或庫區(qū)內(nèi)雨水管道系統(tǒng)進(jìn)行收集，在企業(yè)的雨水排放總出口及事故池進(jìn)水管處設(shè)置電動閥門，通過遠(yuǎn)程人工遙控操作，將事故污水及時有效的控制在企業(yè)內(nèi)部，以免污染周邊水環(huán)境。因污水處理站的處理能力有限，收集后的事故污水應(yīng)暫存在應(yīng)急事故池內(nèi)，事故后通過池內(nèi)設(shè)置的提升泵將污水提升至污水處理站處理后外排。應(yīng)急事故池的容積應(yīng)考慮儲存事故物料的性質(zhì)，應(yīng)防止達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)的事故污水流出應(yīng)急事故池。應(yīng)急事故池宜布置在企業(yè)雨排系統(tǒng)的總出口處，以減少事故污水收集系統(tǒng)的投資。因儲存介質(zhì)相似，建議應(yīng)急事故池與企業(yè)污水處理站相鄰設(shè)置。
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