钢铁企业应急事故水池设置要求分析_肖青.pdf

化学工程与装备 2023 年 第 1 期 276 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 1 月 钢铁钢铁企业应急事故水池企业应急事故水池设置要求分析设置要求分析 肖 青（中冶南方工程技术有限公司高端咨询部，湖北 武汉 430223）摘摘 要：要：本文主要介绍了应急事故水池的含义及作用，从国家法律、部门规章、国家标准等不同层面分析了钢铁企业应急事故水池的设置要求。对国家标准和行业标准中应急事故水池的容积计算方法和关键参数取值进行了对比研究。结合环境影响评价及项目工程设计方面积累的经验，对钢铁企业应急事故水池的设置要求、容积计算、事故水切换和管理要求进行了分析。关键词：关键词：应急事故水池；钢铁企业；环境风险；消防废水 引引 言言 近年来，突发环境事件下废水外排引发环境污染的事件频发，水环境风险防控也日渐引起各方重视。自从 2005 年中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司含苯消防废水造成松花江水体的严重污染事件后，国家各部门、相关行业及企业相继发布了突发水体污染环境事件相关应急防控技术规范与管理要求，特别明确了事故应急池的建设要求。2015 年天津港发生的火灾爆炸事故导致的化学品泄漏、消防废水排放存在重大的水环境污染风险，在进行环境应急处置过程中，事故废水应急封堵及缓存设施对防止泄漏的废液及消防废水污染附近海域起到了重要作用。钢铁企业特别是全流程的钢铁企业，其生产过程中使用的辅助生产物料、中间产物、“三废”等往往包含涉水风险物质，存在着火灾或泄漏等水环境风险，设置事故废水缓存设施的目的是为了在生产装置或者储运设施发生事故时，能有效地接纳泄漏物料、消防废水、事故期间降雨等污染废水，防止事故污染废水进入水体而造成环境污染事故。1 1 应急事故水池的应急事故水池的含义及作用含义及作用 参考边归国等人1的研究，结合事故水池的功能定位，笔者认为参照化工建设项目环境保护工程设计标准（GB/T50483-2019）中规定，将在突发环境风险事故时用于收集泄漏物料、消防废水、事故期间雨水等事故液体的水池类构筑物统一命名为“应急事故水池”较为合适。作为水环境风险防控措施的“应急事故水池”，是指主要在企业和工业园区突发环境事件时临时使用，用于收集事故状态下排出的含有泄漏物以及施救过程中产生的含有其他有毒有害物质的生产、清净、降雨（雪）和消防等污水的水池。2 2 应急事故水池应急事故水池设置的全过程管理设置的全过程管理 应设置应急事故水池的企业，其要求贯穿于环境管理的全过程：对于拟新建或改扩建的项目，其事故应急池设置要求一般在项目环境影响评价文件中提出；对于未投产企业，通过突发环境事件应急预案编制与备案过程对事故应急系统的建设要求予以全面落实；对于已经建成投产或处理试生产阶段的企业，通过环境风险评估和隐患排查来进一步分析事故应急池设置情况；建设项目竣工环境保护验收过程中，还将对围堰、事故池等环境风险防范措施落实情况予以现场核验。3 3 应急事故水池的容积计算应急事故水池的容积计算 目前在工程设计与环境影响评价工作中，企业应急事故水池容积的计算方法依据均来源于化工行业相关规范，包括化工建设项目环境保护工程设计标准（GB/T50483-2019）、中国石油天然气集团公司的企业标准事故状态下水体污染的预防和控制规范（Q/SY08190-2019）、中国石油化工集团公司企业标准石化企业水体环境风险防控技术要求（Q/SH0729-2018）以及水体污染防控紧急措施设计导则（中国石化建标200643 号）。本文针对上述四项标准中规定计算方法进行分析：GB/T50483-2019 中应急事故水池有效容积要求：V事故池=V1+V2+V5-V3 后三个标准中应急事故水池有效容积要求：V事故池=（V1+V2-V3）max+V4+V5 对于表中四项标准的异同点分析如下：需收集的泄漏物料量 V1：GB/T50483-2019 明确了要按照生产装置区的设备和储罐区的贮罐进行分别考虑，计算时选其中最大容积；”中国石化建标200643 号”与Q/SH0729-2018 要求储存多种不同物料的罐组仍应选取最大容积的储罐泄漏量进行计算。Q/SY08190-2019 规定按中间事故缓冲设施和末端事故缓冲设施对泄漏物料量分别进行了规定。消防水废量 V2：该值区别主要在于消防历时。GB/T 50483-2019 和“中国石化建标200643 号”未规定消防历时，常根据消防设计规范的消防给水时间、消防水量确定消防废水量。Q/SY08190-2019 规定消防历时按 68h 计算；DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.01.075 肖 青：钢铁企业应急事故水池设置要求分析 277 Q/SH0729 中规定消防历时按 612h 计算。表表 1 1 四种标准规定的应急事故设施容积计算方法四种标准规定的应急事故设施容积计算方法 项目 V1 V2 V3 V4 V5 需收集的泄漏物料量 发生事故时消防废水量 V2=Q消t消 发生事故时可转输至其他缓存设施的量 发生事故时仍必须进入该收集系统的生产废水量 事故期间混入事故废水收集系统的降雨量 V5=10qF q=qa/n 中国石化建标 200643 号 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。发生事故的储罐或装置的消防废水量。同上 同上 同上 Q/SY08190-2019 收集系统范围内发生事故的物料量。中间事故缓冲设施按照一个罐组或单套装置计，末端事故缓冲池按一个罐组加一套装置计。石油库或者石油储备库末端事故缓冲设施按一个罐组计。发生事故的储罐、装置或铁路、汽车装卸区的消防废水量。设计消防历时不低于6h 或 8h（针对水环境风 险 等 级 较 大 的 情况）。同上 同上 同上 Q/SH0729-2018 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塔/器或中间储罐计。火灾延续时间内，事故发生区域范围内的消防废水量。设 计 消 防 历 时 按6h12h 计。同上 同上 同上 GB/T50483-2019 最大容积的一台设备或贮罐的物料贮量。在装置区或者贮罐区发生火灾时的消防废水量。相关围堰、环沟、管道等可以暂存事故废水的设施的有效容积。（未提及）汇水面积与降雨厚度（雨天平均日降雨量）之积。异同分析 在详细程度方面存在区别。GB/T50483-2019、中国石化建标200643号未明确消防历时。表述不同，含义基本一致。GB/T50483-2019 未提此项。表述不同，含义基本一致。化工企业由于火灾、泄漏等危险性较大、持续时间长，通常消防水量不仅来源于工厂消防栓，还可能来源于救援设施消防水，计算时通常根据规定较明确的 Q/SY08190-2019，一般消防历时取值为 6h 或更高。但是，钢铁企业的火灾历278 肖 青：钢铁企业应急事故水池设置要求分析 时一般无法参照此类化工行业标准取值，而是根据 消防给水及消火栓系统技术规范（GB50974-2014）、建筑设计防火规范（2018 年版）（GB50016-2014）、石油化工企业设计防火标准（2018 年版）（GB50160-2008）中的消防用水设计时间 3h 取值为宜。可转输或暂存量 V3：四项标准均考虑了在事故发生情况下可传输或者暂存于现有设施的事故液容积。应急事故水池（或应急事故水池的应急容积）应保持长空状态，方可保证在任何时间、任何情况下都具有事故废水的容纳功能。笔者在一些钢铁企业环境影响评价文件中见到以初期雨水池、废水预处理池等容积作为事故应急池的补充。然而，由于初期污染雨水一般需要分批次排至污水处理设施匀质匀量后处理，导致降雨后初期雨水池可能存在积水抽排不及时的情况，如此初期雨水池的容积并不一定能作为应急缓冲容积利用。除非初期雨水池在满足了污染雨水收集的基础上尚有剩余容积，则可考虑作为事故应急池的补充，否则一般不建议将其作为应急缓冲容积考虑。而且 Q/SY08190-2019 中明确规定：初期雨水池的可利用容积作为事故缓冲设施有效容积应具备一定前提，即在任何时间、任何情况下需要确保事故液能够顺利导入。生产废水量 V4：除 GB/T50483-2019 外其他三项标准均要求考虑“发生事故时必须进入事故排水收集系统的生产废水量”。汇入雨水量 V5：四项标准的计算方法基本一致。4 4 钢铁企业事故应急池容积钢铁企业事故应急池容积计算实例计算实例 以某钢铁全流程企业建设项目环境影响评价过程中事故应急池计算为例：事故水量计算公式：V总=（V1+V2-V3）max+V4+V5 其中 V5=10qF；q降雨强度，mm，按平均日降雨量；保守考虑取项目地区累计一日最大降雨量 153.3mm。F必须进入事故废水收集系统的雨水汇水面积，hm2（转炉煤气柜区域需进入事故废水收集系统的雨水汇水面积 1.16 hm2）。分析该企业可能发生的事故，煤气柜发生泄露导致的火灾事故时的事故废水量最大。发生煤气泄漏引起火灾事故时，V1、V3为 0。参照消防给水及消火栓系统技术规范（GB50974-2014），火灾持续时间按照 3h 计算，消防水流量保守估计按照 30L/s2 计算，则在不考虑蒸发损失的前提下的该火灾事故产生的消防废水量 V3为：30L/s23h=648m3。V5=10qF=10153.3mm3h/24h1.16hm2=222m3 考虑最不利情况，发生事故时全厂生产废水处理站亦需要并入事故水池，则 V4=329m3/h3h=987 m3 则事故废水量 V总=（V1+V2-V3）max+V4+V5=（0+648-0）+222+987=1857m3 综上，该工程事故水池容积应不小于 1857m3。拟建工程生产废水处理站设有 1 座 2 格调节池，每格调节池容积分别为 2000m3，2 个调节池生产互为调节，即任何时间均有相当于其中一格调节池的容积可作为事故废水缓存使用，1 格调节池容积为 2000m31857m3，可满足事故废水的收集暂存。5 5 事故废水的收集及处置事故废水的收集及处置 消防事故废水产生和排放因具有偶发性和突然性，其收集系统往往与初期（污染）雨水系统或者清净雨水系统共用。根据剧孟波等人2研究归纳，根据项目占地面积、装置组成及分布、竖向布置、气象特征，消防事故废水收集系统与初期/清净雨水系统可考虑设置合用系统、独立系统、半独立系统；孙月晖3、李科4等分析了污染雨水、清净雨水和事故废水的收集、分流、切换方式，阐述了不同收集系统的运行方式。总体而言，消防事故废水的收集需依赖于厂区的水环境风险“三级”防控系统”，尤其依托厂内初期（污染）雨水、清净雨水的收集切换系统。应急事故水池内液体的处置措施应根据事故完毕后对存水水质的分析化验结果确定。应急事故水池存水若能满足工程使用要求，应优先考虑回用；符合间接或直接排放标准的废水，可排放至下游集中污水处理设施或者水体。不符合向外排放标准的，限流分批次进入厂内污水处理厂进行统一处理。不符合进入厂内污水处理厂进水要求的，应制定污水处理方案，可在工厂内处理（如依托工艺装置），或在满足环境监管要求的前提下转运处理。6 6 应急事故水池应急事故水池设计要点设计要点总结总结 笔者结合环境影响评价工作和钢铁企业工程实践经验，对应急事故水池的设计要点总结如下：（1）应急事故水池是企业水环境风险“三级防控”体系的一个环节，在设计时应分析潜在环境风险源项，结合全厂平面布置、竖向布置、雨污分流、清污分流方案，以及生产装置区围堰设计方案、罐区防火堤范围、事故废水导排走向等，明确消防事故废水系统的服务范围，明确不同来源、不同水质排水的去向及切换设计方案。（2）应急事故水池的位置：应设在全厂低洼处，一般采取地下式，确保事故废水可通过重力流的方式排入，保证废水收集的可靠性；可考虑设于厂内雨水管网末端；可考虑设在临近重大涉水风险源处，缩短事故废水收集路径