化工項目環境風險中應急事故水池的容積設計與分析

江 艷

（上海化工研究院有限公司，上海 200062）

化工企業在生產過程中大多涉及有毒有害物質，易發生火災、爆炸、物料泄漏等突發環境事故，如果處理不當，還會引發環境污染的惡性事件。在處理突發環境事故中，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，將對環境造成嚴重污染[1]。為避免污染及危害周邊水體環境，降低環境風險，化工企業應設置應急事故水池。應急事故水池又稱事故緩沖池或事故應急池，是指可收集發生事故時產生的事故液的構筑物或其他設施，事故液量包括物料泄漏量、消防冷卻用水量、泡沫及其他滅火劑量、污染雨水量和沖洗水量等。在實際事故處置過程中，通過事故應急池收集事故廢水，最大限度地降低由事故引發次生水環境污染事件的發生概率，避免事故污染水進入水體造成污染，保障了環境安全。

目前，應急事故水池的設計已作為強制性措施，應急事故水池的容積設計主要有兩種方法[2-3]，一是依據住房和城鄉建設部發布的《化工建設項目環境保護工程設計標準》（GB/T 50483—2019），該標準“適用于新建、改建、擴建化工建設項目環境保護設計”，以下簡稱“國標法”；另一為中國石油天然氣集團有限公司發布的《事故狀態下水體污染的預防和控制規范》（Q/SY 08190—2019），該規范“規定了石油化工企業、企業石油庫和國家石油儲備庫事故狀態下水體污染的預防和控制要求”，以下簡稱“中石法”。本文對兩種計算方法下的應急事故水池的容積設計方法進行了比較，并結合具體案例進行對比分析。

1 應急事故水池的容積設計方法

1.1 基于“國標法”的應急事故水池容積設計方法

GB/T 50483—2019《化工建設項目環境保護工程設計標準》條文說明6.6規定：應急事故水池的有效容積為應急事故廢水最大計算量，減去相關圍堰、環溝、管道等可以暫存事故廢水的設施的有效容積。其中，應急事故廢水的最大量包括3部分：最大容積的一臺設備或貯罐的物料貯量；在裝置區或貯罐區發生火災時的消防水量，包括撲滅火災所需用水量或泡沫液量和保護鄰近設備或貯罐的噴淋冷卻水量；事故期間混入事故廢水收集系統的降雨量。應急事故水池的有效容積可用式（1）表示。

式中，（V1+V消+V雨）max為應急事故廢水最大計算量，m3；V1為最大一個容量的設備（裝置）或貯罐的物料貯存量，m3；V消為在裝置區或貯罐區一旦發生火災爆炸及泄漏時的消防用水量，包括撲滅火災所需用水量和保護鄰近設備或貯罐（最少3個）的噴淋水量，m3。V雨為發生事故時進入該廢水收集系統的降雨量，m3；V2為事故廢水收集系統的裝置或罐區圍堰、防火堤內凈空容量與事故廢水導排管道容量之和，m3，罐區防火堤內容積應以防火堤內可利用的有效容積計算。

1.2 基于“中石法”的應急事故水池容積設計方法

對于石油化工項目，根據Q/SY 08190—2019《事故狀態下水體污染的預防和控制規范》，規定了事故緩沖設施容積的確定方法，并規定：油罐區防火堤內有效容積可作為事故緩沖設施有效容積；排至事故緩沖設施的排水管道在自流進水的事故緩沖設施最高液位以下的容積可作為緩沖設施的有效容積；在確保事故液能順利導入的前提下，現有各類緩沖收集設施（包括雨水池）的可利用容積可作為事故緩沖設施的有效容積；事故處置過程中未受污染的排水不宜進入事故緩沖設施。事故緩沖設施總有效容積可按式（2）計算：

式中，（V1+V消–V2）max為對收集系統范圍內不同罐組、裝置或槽車、罐車分別計算，取其中最大值；V1為收集系統范圍內發生事故的物料量，m3（石油化工企業中間事故緩沖設施按一個罐組或單套裝置計，末端事故緩沖設施按一個罐組加一套裝置計；石油庫和石油儲備庫的末端事故緩沖設施按一個罐組計）；V消為發生事故的儲罐、裝置或鐵路、汽車裝卸區的消防水量，m3；V2為發生事故時可以轉輸到其他儲存或處理設施的物料量，m3；V雨為發生事故時可能進入該廢水收集系統的降雨量，m3；V3為發生事故時仍必須進入該收集系統的生產廢水量，m3；Q消為發生事故的儲罐、裝置或鐵路、汽車裝卸區同時使用的消防設施給水流量，m3/h；t消為消防設施對應的設計消防歷時，h；q為降雨強度，按平均日降雨量，mm；qa為年平均降雨量，mm；n年平均降雨日數；f為必須進入事故廢水收集系統的雨水匯水面積，104m2。

2 應急事故水池的容積分析

2.1 基于“國標法”的應急事故水池容積分析

“國標法”屬于住房和城鄉建設部發布的國家標準，具有普遍指導意義，對新建、擴建、改建和技術改造的化工建設項目的環境保護設計做出了明確的規定和要求，對所有涉及危險化學品環境風險事故排水的項目均適用，對建設項目的應急事故水池設計具有推動和指導作用。該標準規定應急事故水池容積應根據事故物料泄漏量、消防廢水量、進入應急事故水池的降雨量等因素綜合確定。針對“國標法”，依據文獻案例對應急事故水池容積進行分析[4-5]，如表1所示。

表1 應急事故水池容積分析（國標法）

2.2 基于“中石法”的應急事故水池容積分析

“石化法”屬行業規范，通常適用于石化項目，該規范對石油化工企業、石油儲蓄庫和石油庫中的水體污染預防和控制具有詳細的要求，其對儲運公司、煤化工等企業參照執行。該規范在計算事故池容積時，除物料最大量、消防用水量、降雨量外，還考慮了轉移物料量、發生事故時必須進入該收集系統的生產廢水量。針對“中石法”，結合文獻案例與工作實踐[6]，進行應急事故水池容積分析，結果如表2所示。

表2 應急事故水池容積分析（中石法）

2.3 應急事故水池兩種容積計算方法的比較

“國標法”和“中石法”針對應急事故水池容積給出了不同的計算方法，兩種方法在計算方面存在的差異主要有：①“中石法”考慮了發生事故時仍必須進入該收集系統的生產廢水量，“國標法”則未明確。②對于消防水量，“國標法”按裝置區或儲罐區撲滅火災所需水量或泡沫量和保護臨近設備或儲罐的噴淋冷卻水之和確定，“中石法”則按綜合消防給水量和設計消防歷時給出了計算公式。③對于物料轉移和儲存，“國標法”需減去圍堰、環溝、管道等可以暫存事故廢水設施的有效容積，未明確物料轉輸；“中石法”則需減去發生事故時可以轉輸到其他儲存或處理設施的物料量。針對兩種計算方法的差異，結合文獻案例[7-8]，進行對比分析，如表3所示。

表3 基于兩種計算方法的應急事故池容積分析

3 環境應急事故水池收集系統

對進入應急事故水池的廢水應進行污染物監測，視水質情況區別對待。依據化工建設項目環境保護工程設計標準，應采取下列處置措施：

1）能夠回用的應回用。

2）不符合回用要求，但符合排放標準的廢水，可直接排放。

3）對不符合排放標準，但符合污水處理站進水要求的廢水，應限流進入污水處理站進行處理。

4）對不符合污水處理站進水要求的廢水，應委托有資質單位處理。

以某化工項目為例，應急事故廢水收集系統如圖1所示。生產裝置區、罐區等設置防滲漏地面，四周有圍堰、收集地溝等，如果發生事故廢水排放，廢水依靠地面高度位差流入四周的地溝，然后通過泵送至事故廢水收集池，再送入污水站處理。為了防止廢水通過雨水管網排放污染環境，在各生產裝置界區雨水排放總出口窨井處設雨水集水井，并且在集水井出口設置切斷閥門，發生污染事故后可切斷集水井出口閥門，將事故污水截留在廠區內，以截斷事故情況下通過雨水系統排入外環境的途徑。在雨水集水井安裝廢水輸送泵，將廢水送事故收集池或相應的處理裝置處理。

圖1 應急事故廢水收集系統示意圖

4 結束語

對于《化工建設項目環境保護工程設計標準》和《事故狀態下水體污染的預防和控制規范》中的應急事故水池容積設計方法進行分析，兩者均有各自的適用范圍，在事故水量、消防水量、物料轉移和儲存等方面存在不同。在具體項目中，要切實根據項目特征、危化品種類及特點、引起事故情況及持續時間等因素，選擇合適的標準確定應急事故水池的容積，以確保應急事故水池容積可靠，事故廢水不排入外部環境。