化工建设项目应急事故废水池的设计探讨

陈冠锋

上海大学管理学院（上海　200444）上海电子工程设计研究院有限公司（上海　200083）

化工建设项目应急事故废水池的设计探讨

陈冠锋

上海大学管理学院（上海200444）上海电子工程设计研究院有限公司（上海200083）

介绍了应急事故废水池的设计，包括事故废水的组成、收集，应急事故废水池的容积计算及设置，事故废水的处置以及目前设计过程中存在的问题等。

事故废水应急事故废水池收集处置计算

0　前言

化工企业在生产过程中常会涉及到有毒有害等物质，如果在生产过程中发生火灾、爆炸、物料泄漏等紧急事故，伴随产生的消防废水、原料或成品液体等若随意排放至市政雨水管道或江河湖泊，将对环境造成污染，甚至对人民身体健康造成危害。2005年中国石油吉林石化公司双苯厂“11·13”爆炸事故导致事故现场含有大量苯、硝基苯等物料的地面水被厂区排水系统收集并通过地下排水管网排入松花江，最终造成松花江水体严重污染。随后，中国石油化工集团公司（简称“中国石化”）出台了《水体环境风险防控要点》（试行）的通知及《水体污染防控紧急措施设计导则》（中国石化安环〔2006〕10号）（简称《导则》）。此外，2009年10月1日开始实施的GB 50483—2009《化工建设项目环境保护设计规范》（简称《规范》）也要求化工建设项目需设置应急事故废水池，以保证发生事故时能有效地接纳事故废水，避免事故废水进入天然水体而造成污染。

1　事故废水的组成

事故废水包括泄漏的物料、消防废水、事故时的雨水和清洁下水等。[1]

1.1泄漏的物料

化工企业发生火灾、爆炸等事故时可能泄漏并融入水体中的危险化学品及其他有毒有害物料。

1.2消防废水

事故时用于扑灭火灾的消防水与泄漏的危险化学品或各类污水混为一体，因此被严重污染。

1.3事故时的雨水

由于偶然性及不可预测性,事故发生时可能正处于降雨阶段，故该期间内发生火灾的生产装置、危险化学品罐区等区域的雨水会受到污染。另外，由于事故废水收集管网一般同雨水排水管网合建，因此会造成整个厂区内的雨水受到污染。

1.4清洁下水

由于清洁下水一般直接排入厂区雨水排水管网，故易被前述几类事故废水所污染。[2]

上述事故废水如直接外排将会对环境造成污染，因此必须进行收集和有效处置。

2　事故废水的收集

化工企业中，有物料泄漏或可能被污染的区域一般都设置有围堰或排水沟，用于收集生产装置或罐区内的污染水，防止其流入全厂雨水排水管网。一般情况下，罐区四周均设置有防火堤，在事故状态下可利用其来收集部分事故废水；从罐区防火堤内溢流出来的事故废水则可以通过在罐区外设置排水沟进行收集，而正常生产情况下，排水沟主要用于收集储罐区内的初期雨水。另外，在化工装置区外也设置有排水沟，正常生产情况下，该排水沟主要用于收集装置区内的初期雨水；在事故状态下，用于收集事故废水。

厂区雨水排水管网内的废水在与市政雨水排水管网或园区雨水排水管网对接之前通常会设置两个切断阀门，其中一个阀门通向应急事故废水池，另一个阀门通向市政雨水排水管网或园区雨水排水管网。正常生产时关闭通向应急事故废水池的阀门，打开通向市政雨水排水管网或园区雨水排水管网的阀门；事故时打开通向应急事故废水池的阀门，关闭通向市政雨水排水管网或园区雨水排水管网的阀门，这时厂区雨水排水管网即可迅速切换成事故废水收集管网，并将收集后的事故废水统一排入应急事故废水池。

3　应急事故废水池的容积计算

关于应急事故废水池的容积计算，目前在工程实践中有两种方式，一种是中国石化安全环保局在“松花江水污染事件”后，于2006年3月发布的《导则》中的计算公式[3]，另外一种是《规范》中第6.6.3条的规定[4]。现分别对两种计算方法进行介绍。

3.1《导则》规定的计算方法

设应急事故废水池总有效容积为V总，则

式中，（V1+V2-V3）max——对收集系统范围内不同罐组或装置分别计算V1+V2-V3，取其中最大值；

V1——收集系统范围内发生事故的一个罐组或一套装置的物料量（储存相同物料的罐组按一个最大储罐计，装置物料量按存留最大物料量的一台反应器或中间储罐计），m3；

V2——发生事故的储罐或装置所需的消防水量，m3；

Q消——发生事故的储罐或装置使用的消防设施给水流量，m3/h；

t消——消防设施对应的设计消防历时，h；

V3——发生事故时可以转输到其他储存或处理设施的物料量，m3；

V4——发生事故时仍必须进入该收集系统的生产废水量，m3；

V5——发生事故时可能进入该收集系统的降雨量，m3；

q——降雨强度（按平均日降雨量计算），mm；

qa——年平均降雨量，mm；

n——年平均降雨日数；

F——必须进入事故废水收集系统的雨水汇水面积，hm2。

由于《导则》的发文单位是中国石化安全环保局，而且仅是以中国石化内部文件的形式下发，所以其最多只能算是企业的一个内部标准，而非石化行业的标准或规范。

3.2《规范》规定的计算方法

根据《规范》第6.6.3条及其条文说明，应急事故废水池的总有效容积计算公式如下：

应急事故废水池容量=应急事故废水最大计算量-装置或罐区围堤内净空容量-事故废水管道容量

其中，应急事故废水的最大计算量包括以下三方面内容：（1）最大容量的设备或储罐的物料量；（2）在装置区或储罐区发生火灾爆炸时的消费用水量，包括扑灭火灾所需水量和保护邻近设备或储罐（最少3个）的喷淋水量；（3）当地的最大降雨量。

该标准属于国家标准，具有普遍指导意义。

4　应急事故废水池的设置

在确定应急事故废水池容积后，就可以根据化工厂区内的总体规划确定应急事故废水池的平面位置，由于事故废水是通过埋地雨水管道重力流排入废水池内的，所以一般应将应急事故废水池设置在厂区地势较低处，这样在设计排水管道时可以顺坡而下，降低管道埋深，减少造价。若由于场地限制和厂区整体规划等原因，应急事故废水池只能设置在厂区地势较高处时，则需仔细核算废水池的有效容积，重力流排入池内的废水最高液位不得高于该收集系统范围内的最低地面标高，并留有适当的保护高度。

化工企业中化学品种类繁多、化工装置千差万别，不同的化工装置、工艺流程、反应物质，火灾发生时不同的泄漏点位置，都会造成事故状态下废水中污染物的组分不同。废水大多含有一定的有毒有害物质（包括易燃易爆物质），所以应急事故废水池与周边建筑物，尤其是可能带有明火或散发火花的建筑物和场所（如锅炉房、食堂、机修间等），应保持一定的安全防护间距和卫生防护间距。

新建厂区一般都规划有足够的场地用于设置应急事故废水池，而老厂改造需新增或改扩建应急事故废水池时，往往会受到场地的限制而无法满足储存容积的要求，此时可设置应急事故废水泵及应急事故集水井，将废水加压排放到其他储存设施（如应急事故废水罐等）。所选用应急事故废水泵的流量应不低于最不利条件下所产生的事故废水流量，且水泵的电源应满足现行国家标准GB 50052—2009《供配电系统设计规范》所规定的一级负荷的供电要求。

5　事故废水的处置

事故现场处置结束后，应及时清空应急事故废水池中的废水。可先抽取废水水样进行水质分析，若该废水水质达到市政或工业园区雨水纳管排放标准，则通过泵将其提升至市政或工业园区雨水排水管网；若该废水水质不满足市政或工业园区雨水纳管排放标准，但满足市政或工业园区废水处理站的废水纳管标准，则通过泵将其提升至市政或工业园区废水排水管道；若该废水水质无法满足市政或工业园区废水处理站的废水纳管标准，则通过泵将其抽送至槽车，外送至第三方专业水处理公司进行后续处理。

6　存在的问题

6.1关于计算公式的选用

虽然两个计算公式的表达方式不一致，但其实质内容是相同的。由于《导则》中的计算公式描述更加详细，所以一般在设计过程中应用较多。

6.2雨水量的计算

《导则》中雨水量的计算取平均日降雨量与进入事故废水收集系统的雨水汇水面积的乘积，《规范》中的雨水量参照当地的最大降雨量（未规定最大降雨量的具体计算方法），两处并未统一。降雨量取值偏大，会造成事故废水池容积过大，进而扩大占地面积，增加造价和投资，而废水池本身利用率则极低，在建设单位眼中显得浪费；废水池容积过小，又有可能无法通过相关主管部门的验收。针对事故时降雨量的科学取值，需进行系统研究和论证，提出安全合理的计算公式，以便于执行和理解。

6.3应急事故废水池非事故状态时的利用

对于部分消防水用量大、厂区占地面积大的企业，通过计算得出的应急事故废水收集池容积可达数万立方米，如此大容积的水池，若平时空置，而仅仅在事故时应用，难免会造成资源的浪费。对于这种情况，《导则》中7.9条规定：事故池非事故状态下需要占用时，占用容积不得超过总容积的1/3，并应设有在事故时可以紧急排空的技术措施。而在设计过程中，基本很少考虑到应急事故废水池在非事故状态下的应用，逐步开发该方面的应用是今后设计工作的努力方向。

7　结论

化工企业应急事故废水池的设计已被作为强制性措施，但是有关应急事故池容积的确定及具体设置方式的标准和规范还很少，并存在一些争议。本文结合以往设计完成的工程对应急事故废水池的设计进行总结及探讨，存在一定的偏差，建议相关的标准及规范进一步明确其相关内容。随着石油化工产业的发展，减少对环境的污染对石油化工企业来说责任重大，在这一前提下，应急事故水收集系统也将不断完善。

[1]徐挺挺.论石化企业事故池容量确定方法[J].宁波化工, 2013(1)：21-23.

[2]柯尊义.化工企业清净下水事故池设计的常见问题探讨[J].浙江化工,2012,43(4)：26-28,5.

[3]中国石油化工集团公司工程建设管理部.水体污染防控紧急措施设计导则[Z].2006.

[4]中国工程建设标准化协会化工分会.GB 50483—2009化工建设项目环境保护设计规范[S].北京：中国计划出

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

陈冠锋男1982年生本科工程师研究方向：工业及民用给排水设计

2015年9月