化工建设项目事故应急措施设计

李科

（华东理工大学工程设计研究院有限公司，上海200237）

化工建设项目事故应急措施设计

李科

（华东理工大学工程设计研究院有限公司，上海200237）

化工企业在生产过程中产生的初期雨水和事故废水对水体环境造成的污染是难以修复的。防止厂区初期雨水和事故废水排出厂外，从源头上杜绝废水排出厂区是保护环境非常有效的措施。事故应急措施能有效收集初期雨水和事故废水，是化工企业设计的一个重点。根据其特点，论文重点讨论了初期雨水量和事故废水量的计算，介绍了事故应急措施的设计要点。

事故应急措施；初期雨水；事故废水；事故应急水池

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.025

1 引言

化工企业初期雨水和事故状态下废水的排放不仅对自然环境造成了难以修复的伤害，而且对人民群众的衣食住行和生命安全造成了严重的威胁。因此，初期雨水和事故状态下废水必须经妥善处理后排放；事故应急措施能将初期雨水和事故状态下废水暂存于事故应急水池中，确保废水全部处于受控状态。事故应急措施主要由厂区埋地敷设的收集管网、应急事故水池及控制阀门等组成。

2 初期雨水和事故状态下废水

在以下两种情况下要收集对环境有潜在污染的废水。

一是无事故状态下的初期雨水，降雨初期的雨水由于冲刷道路、生产装置等，含有大量有机物、油脂、悬浮固体等污染物。

二是厂区发生事故时产生的废水，包括消防废水、事故时降雨以及生产装置泄漏物料。

2.1 初期雨水

国家标准和石油化工行业标准都对初期雨水有定义和规定。

2.1.1 国家标准

《化工建设项目环境保护设计规范》(GB 50483—2009)对初期雨水的定义为：刚下的雨水，按污染区面积一次降雨过程中前10～20min降雨量(mm)。将10～20min的降雨量与污染区面积相乘就得出初期雨水量。

2.1.2 石油化工行业标准

《石油化工企业给水排水系统设计规范》(SH3015—2003)和《石油化工污水处理设计规范》(SH3095—2000)建议按污染区面积与其15～30mm降水深度的乘积计算。

2.1.3 初期雨水量的合理计算方法

初期雨水量的计算，目前尚无统一规定，从一些引进工程来看，国外也没有较为恰当的计算方法。有的引进的石油化工厂中，在约1hm2的面积上采用了1 000m3的储罐来储存初期雨水，有的资料认为按降雨量比较合理。采用降雨量为多少比较合适，应做实验，有的资料推荐用15mm，应根据污染物的具体情况而定，如在重质油污染区和轻质油污染区不同，有毒物质区与一般有害物质区不同。

国家规范中规定，采用一次降雨过程中前10～20min降雨量(mm)来确定初期雨水量是比较科学的，但是降雨前10～20min降雨量(mm)相差悬殊，比如，有的降雨过程在前10～20min下小雨，而有的降雨过程却是大雨甚至暴雨。通过工程实践可以发现，采用国家标准来计算初期雨水量时，确定前10～20min降雨量(mm)困难重重。

我国给排水规范中都规定以定额为计算水量的基本依据，如《建筑给水排水设计规范》(GB 50015—2003)和《室外给水设计规范》(GB50013—2006)中规定的生活用水定额。可以这样理解：计算初期雨水量就是要计算用多少水能将厂区内道路、生产装置及其周围的地面冲洗干净。因此，国家标准在规定采用10～20min降雨量(mm)来确定初期雨水量的同时，还应提供一个定额范围供选用；15～30mm降水深度就是石油化工行业标准提供的定额标准，降雨量15～30mm的确定，这个范围是经过对全国几十个城市的暴雨强度公式的分析，绝大部分城市的5min的降雨量都在15～30mm之间，只有极个别的城市稍有出入，因此可以按15～30mm或5min的降雨量计算。计算要时根据厂区所处地区的地理位 ﹑置 气候特点等合理取值，然后与污染区面积相乘即得到初期雨水量。因此，采用15～30mm降水深度来计算初期雨水量不但有据可依，而且计算方便。

2.2 事故时废水

《化工建设项目环境保护设计规范》(GB50483—2009)规定了事故应急水池容积确定方法，对所有涉及危险化学品环境风险事故排水的项目均应适用执行；中国石油天然气集团公司企业标准Q/SY1190—2009和中国石油化工集团公司安全环保局文件中国石化安环[2006]10号（以下简称“导则”)也规定了应急事故水池容积的计算方法。

2.2.1 国家标准法

《化工建设项目环境保护设计规范》(GB 50483—2009)中对事故应急水池容积的确定原则：

注：(V1+V2+V3)max是指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。

式中，V1为最大1个容量的设备或贮罐物料量；V2为在装置区或贮罐区一旦发生火灾爆炸时的消防用水量；V3为当地的最大降雨量；V4为装置或罐区围堤内净空容积；V5为事故状态下废水管道容积。

2.2.2 企业标准法

“导则”中的计算公式：V事故池=V总-V现有

式中，V现有为用于储存事故排水的现有储存设施；V总为事故储存设施总有效容积。

注：（V1+V2-V3）max是指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。

式中，V1为收集系统范围内发生事故的1个罐组或1套装置的物料量。

注：储存相同物料的罐组按1个最大储罐计，装置物料量按存留最大物料量的1台反应器或中间储罐计。

式中，V2为发生事故的储罐或装置的消防水量，m3；V3为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为发生事故时仍必须进入该收集系统的生产废水量，m3；V5为发生事故时可能进入该收集系统的降雨量，m3。

式中，q为平均日降雨强度，mm，q=qa/n（qa为年平均降雨量，mm）;n为年平均降雨天数；F为必须进入事故状态下废水收集系统的雨水汇水面积，hm2。

2.2.3 事故时废水量计算的合理方法

1）国家标准法和企业标准法都将发生事故时各种可能影响事故时废水的因素（事故时消防水量、事故时降雨量、物料泄漏量和已有储存设施的容积）考虑在内。两种计算方法原则上一致，并不矛盾。可以说国家标准法和企业标准法都是关于事故状态下水污染防控比较严密和全面的计算式，都适用于对事故状态下废水量的计算。

2）国家标准法的计算式没有说明当地的最大降雨量的计算标准，这限制了其在工程实践中的应用。而企业标准法中的各个参数容易确定，能很快确定事故时废水量。因此，在工程实践中应采用企业标准法来确定事故应急水池的容积。

3 事故应急系统设计要点

3.1 应急事故水池位置及形式

应急事故水池应设置在厂区清净下水管网末端厂区总雨水排放口附近，宜采用地下式水池(池顶覆土500～1000mm),以便利用重力流收集事故排水。

3.2 应急事故水池的有效容积

1）目前，化工建设项目均被要求设置收集事故时废水和初期雨水的设施，事故应急水池收集事故状态下废水，初期雨水池收集初期雨水。应急事故水池的容积常常在1000m3以上，且在平时保持为空池状态，以确保事故状态下废水能进入该水池储存。储存在事故池中的废水待后续重新处理后回用或排放。因此，偌大的水池平时空置，是1种潜在的资源浪费。可将事故状态下废水池兼做初期雨水收集池，在平时收集初期雨水，但收集的初期雨水必须迅速简单处理后回用或排放，以保持事故应急水池能随时储存事故时废水。在事故状态下，储存事故状态下废水。

2）经过对数十个化工厂内事故状态下废水管道容积的统计计算，发现厂区雨水管道的容积均小于50m3；因此，在计算事故应急水池时废水管道容积可不考虑。

3）针对储罐区事故时废水的计算，根据《建筑设计防火规范》GB50016—2006第4.2.5条和《石油化工企业设计防火规范》GB50160—2008第6.2.12条、第6.2.17条规定，储罐区防火堤内的容积远大于储罐容积，事故发生防火堤能将泄露的液体控制在防火堤内，因此，在计算储罐区事故废水时可不考虑储罐物料量。当然，当防火堤内容积小于储罐区内最大储罐的容量时，要将不足部分作为泄露物料量加到事故应急水池容积中。

3.3 收集管网

事故时的排水往往以场地排水或道路排水的形式进入厂区雨水管网。其他事故状态下所产生的生产废水通常也是溢流进入厂区雨水管网。因此，工程中不会单独设置一套事故状态下废水收集管网接到事故池，平时让它保持空置，而是利用雨水管网收集事故状态下废水。

3.4 切换闸门的设置与操作

在事故应急系统的末端设置3个切换闸门 (见图1)，V-1设置在雨水管与事故应急水池的连接管上，V-2设置在接至市政雨水管网的雨水主干管上，V-3设置在厂区雨水管网与市政雨水管网的连接管上。

常开阀门:V-1保持常开状态；常闭阀门：V-2和V-3。

下雨初期，事故应急水池中水位达到初期雨水量的液位，高液位报警，确认厂区无事故发生后，关闭V-01和打开V-02及V-03，厂区雨水排入市政雨水管网。事故时,厂区所有排水排入事故应急水池。

雨水系统所有阀门应采用电动阀门或电动闸门，控制方式为现场操作或远程控制。控制阀门的设置位置及数量应根据废水收集方式做调整。闸门安装示意见图1。

图1 闸门安装示意

3.5 厂区雨水收集方式

减少雨水汇水面积可以减少事故应急水池的总容积，建筑屋 ﹑面 公用工程区的雨水是达到雨水排放标准的，可以直接排至市政雨水管网；生产区(厂房 ﹑仓库﹑ 罐区 ﹑生产区路面)的初期雨水及事故状态下废水要收集至事故池应急水池。生厂区雨水、公用工程区雨水和建筑屋面雨水可按不同方式组合。

3.5.1 厂区雨水统一收集和排放

厂区内雨水收集不分区，当厂区内公用工程区和建筑屋面面积比相对较小时，可使用一套管网收集厂区雨水。其优点是厂区雨水管网少，方便设计和施工；缺点是不利于减少事故应急水池的总容积(见图2)。

图2 厂区雨水统一收集、排放

3.5.2 生产区雨水、公用工程区雨水分别排放

将厂区雨水收集区域划分为生产区和公用工程区，这种方式适用于生产区和公用工程区面积相当，且生产区建筑屋面面积相对不大的情况。其优点是在不增加厂区雨水管网的投资的基础上能有效减少事故应急水池的总容积(见图3)。

图3 生产区雨水、公用工程区雨水分别排放

3.5.3 生产区雨水、建筑屋面雨水分别排放

将厂区屋面雨水和其他区域雨水分开排放，这种方式适用生产区占大部分厂区面积，且生产区内建筑屋面面积相对较大。其优点是在有效减少事故应急水池的总容积；缺点是由于增加1套管网来收集屋面雨水，增加了雨水管网的投资(见图4)。

图4 生产区雨水、建筑屋面雨水分别排放

3.5.4 生产区雨水、建筑屋面和公用工程区雨水分别排放

将生产区内雨水单独排放，其余的建筑屋面和公用工程区雨水作为清净雨水排放。这种方式适用生产区占地面积相对较小，而建筑屋面面积和公用工程区面积均较大的情况。该排放方式能有效减少事故应急水池的总容积,其缺点是需增加管网来收集屋面雨水 (见图5)。

图5 生产区雨水、建筑屋面和公用工程区雨水分别排放

厂区雨水排放方式应根据生产区面积、公用工程区面积和屋面面积等具体情况，经技术经济分析比较后确定。

4 结语

事故应急系统是化工企业在发生事故等特殊情况下，收集贮存污染废水的有效措施，确保污染废水全部处于受控状态。设计事故应急系统时，设计人员肩负重任，把环境保护作为己任，精心设计，努力为环保事业做出贡献。

【1】GB50016—2006建筑设计防火规范[S].

【2】GB50014—2006室外排水设计规范（2014年版）[S].

【3】GB50160—2008石油化工企业设计防火规范[S].

【4】GB50483—2009化工建设项目环境保护设计规范[S].

【5】SH3015—2003石油化工企业给水排水系统设计规范[S].

The Design of Accident Emergency Measures of Chemical Industry Projects

LI Ke
(EastChinaChemicalEngineeringInc.,Shanghai 200237,China)

If polluted byinitial rainwater and accident wastewater,water environment can hardlyrecover.Preventing initial rainwater and accident wastewater from flowing out from chemical plant is a very effective measure to protect environment.Accident emergency measurescaneffectivelycollectinitialrainwaterandaccidentwastewater,andit'stheemphasisofchemicalengineeringdesign.Accordingto their characteristics，article focus discussion on the calculation method of volume of initial rainwater and accident wastewater,and introducesofthekeypointsofdesignofaccidentemergencymeasures.

accidentemergencymeasures;initialrainwater;accidentwastewater;accidentemergencypool

TU712.4

B

1007-9467（2016）07-0108-04

2015-06-07

李科（1987～），男，陕西三原人，助理工程师，从事化工给排水设计与研究，（电子信箱）727329257@qq.com。