环境应急水池的类型与结构的研究

边归国 肖毓铨 王翔

（1福建省生态环境厅 福建福州 350003 2福建省生态环境应急与事故调查中心 福建福州 350003）

0 引言

1 环境应急水池的类型

目前环境应急水池的类型可分为以下3种。

1.1 地下式

地下式按水池顶端与场地表面位置分为地下式和地表式2类。

（1）全封闭在地下。一些大型电子类企业在生产车间下方设置事故暂存池，一旦发生事故，本车间各种废水直接排入地下，再通过动力管道传输到环境应急水池。此法优点是事故废水直接进入本车间事故暂存池，没有雨水和其他车间生产废水介入。还有一些企业为了充分利用场地，将应急池全部建在地下，表面覆土种植花、草美化环境。或用水泥密封、预留几个不同高度的排气筒、观察采样口。地下式环境应急水池缺点是必须通过液位计控制水位，暂存事故废水需要通过动力传输到环境应急水池。另外，因是密闭地下结构，必须严密监控并排除有毒、易燃易爆气体，额外增加一些辅助设备投入。

（2）地表式。大多数中小企业可在不长的距离内实现事故废水重力自流，直接通过沟渠和管道输送到地表式事故暂存池。此法优点是不需要动力，可全天候和断电的情况下收集事故废水。不足之处是必须根据地形设置在厂区最低洼处，不能按生产工艺布局调整，见图1。

大多数企业根据管理部门要求采用混凝土结构的永久性环境应急水池，这种类型水池配套污水收集管道，暂存的污水经应急处置后，通过管道输送到污水处理厂（站）进一步处理见图1（b）。也有少部分企业利用清理后的池塘、水沟铺设防渗膜构筑临时应急池，见图1（a）。

1.2 半地下式

此类环境应急水池大部分在地下、少部分在地上。此式优点是节约一些建设费用，比较方便维护管理。缺点是如果是重力自流，因为进水口在地面以下，那么有效容积将有所减少，见图2（b）；如果是通过动力传输将增加能耗，见图2（a）。

1.3 地上式

这种全部建在地面上方的事故暂存池的优点是建设投资相对较少，不受地形和地下水限制，可比较灵活布设。不足是必须通过动力传输，将增加能耗。一旦供电中断，事故污水将无法及时收集，见图3。

其中：tc为现场测点土在应力历史中最近一次应力开始改变至今所历经时间；tp为现场测点在应力改变后主固结完成的时间。

2 环境应急水池（容器）的结构

（1）按材质划分，有钢筋混凝土、玻璃钢、聚乙烯等硬质塑料、不锈钢等金属等材料结构，见图4。钢筋混凝土结构适合各种类型和容量的污水储存。玻璃钢、聚乙烯等硬质塑料结构多用于具有一定腐蚀性、事故污水产生量不大的企业。不锈钢等金属材料结构在容积上介于两者之间，经过表面防腐处理后具有一定的抗腐蚀性能。

（2）按外形划分，有圆型、方型、不规则型、单层和复式等。大部分企业采用单层圆型、方型、不规则型等环境应急水池。如受场地和地下水等因素制约，可以采用复式结构，见图5。

复式结构最突出的优点是占地面积小、容积大。地下层通过重力自流收集废水，一旦接近最大容积，可利用液位计控制，启动水泵将废水打入上层应急池。而且上层水池不占用地面，容积还可以适当加大。福建漳州市辖区内，部分企业采取这种方式，见图5。

由于环境应急水池单位重量成倍增加，可以有效抵御地下水的影响。

（3）按容积划分，有水池、储罐和水桶等，见图6。水池的容积范围较大，可从几十到上万立方米。储罐相对略小，有几十到上千立方米大小之分，而水桶只能暂存公斤级的泄漏物。

《水体污染防控紧急措施设计导则》（中石化建标〔2006〕43 号）提出，应设置能够储存事故排水的事故罐等储存设施。《发酵类药工业废水治理工程技术规范》（HJ 2044—2014）规定，在生产车间应单独设置染菌倒罐废液事故收集池（罐）。《石化企业水体环境风险防控技术要求》（Q/SH 0729—2018）规定：事故存液池的有效容积不宜小于罐组内1个最大储罐的容积，并设置提升设施和固定管道，将泄漏的物料转运到相邻的同类物料储罐。

（4）按相对位置划分，有固定式和移动式。固定式多由钢筋混凝土建成，也有将不同材质的储罐固定在基桩上 [图4（d）]。而移动式多见储罐或大容积桶。如果事故污水量不大，可利用槽罐车转运至污水处理厂处置。近年来，拼装移动式应急池也逐渐得到应用。这种应急池最大的优点是平时折叠收储在仓库，一旦发生泄漏事故，可以就地拼装，收集污水。见图7。

如果事故污水量超过百吨，可搭建拼装式移动应急池。搭建20 m长、20 m宽、0.5 m高，体积约200 m3移动应急池，需要128片直角、12片内弯板和600 m2防渗膜。具体参数：①直角板规格：单片长度不低于70 cm，高度不低于52 cm，水平面内径不低于68 cm，重量≤3.5 kg；②内弯板规格：单片长度不低于55 cm，高度不低于52 cm，水平面内径不低于68 cm，内弯角度不超过30°，重量≤3.5 kg；③直角板和内弯板可即时拼接，拼接方式：垂直卡扣式及水平卡扣式；④采用书档型原理设计；⑤水平面和垂直面均设计有凸槽，且设计防水阻水；⑥水压平衡设计，可防止水压对应急池的冲击力；⑦采用强力UV塑料材质；⑧厚度不低于5 mm；⑨使用温度-40～95℃。

3 环境应急水池类型与结构的选择

3.1 地下式

（1）全封闭在地下。石化行业因事故性排放可能含有易燃易爆和挥发性物质不宜采用地下式。石油化工企业发生油品泄漏时，大量油品充满地下管道是非常危险的，无法监控。如果是易挥发的轻质油，如遇明火或静电、雷电等，可能引发整个场区的严重爆炸事故，发生事故的危险可能会比油罐着火更严重，造成无法控制的损失；如果泄漏物料为重油或高凝原油，在常温无压条件下，流动性非常差，可能未流到事故缓冲池就凝固了，而且后期无法清除，会严重污染地下环境。从现场管理的角度考虑，在事故发生过程中，火灾还没完全控制的情况下，没有哪个现场管理者或操作者去打开罐区排水出口阀，放任大量危险物料进入到地下管道中，造成二次事故或后期无法处理的隐患[4]。

对于用地较紧张、水环境风险源较多的企业或地下水影响不大的企业，可以采用地下式环境应急水池。福州京东方厂区共有7处设置事故应急池，总容积为11 136 m3。其中废水处理站地下设置事故应急池，分三格设置，每格容积为3 000 m3，用于收集废水站事故废水和风险事故废水；另外，化学品库1、2、3底下设置事故应急池，收集事故废水、雨水和消防水，容积为970 m3；特气站内氯气间设应急水池，容积为374 m3；特气站内氨气间设应急水池，容积为252 m3。设计地下式环境应急水池，必须考虑地下水的影响。魏刚[5]以中国石化武汉分公司面积约1 200 m2应急池为例指出，大面积地下建筑当需要采取附加抗浮措施时，抗浮计算应同时兼顾整体抗浮稳定和局部抗浮稳定，避免局部抗浮稳定不足。大面积地下建筑采用抗拔桩抗浮时，首先应确定柱下抗压桩数量，然后将所需抗拔桩均匀布置在计算单元内。这样可使抗水底板最经济，受力更合理。当然并不是越薄越好，还需考虑抗水底板的受力环境、抗拔桩钢筋在板内锚固需要等因素来确定最佳板厚和地梁高度。

（2）地表式。在重新修订的《化工建设项目环境保护工程设计标准》（GBT 50483—2019）中规定：化工建设项目应设置应急事故水池；宜采取地下式（地表式）。当事故废水必须转输时，转输泵及其备用泵的电源应按一级负荷确定；当不能满足一级负荷要求时，应设双动力源。备用泵与消防供水泵相一致。中国石油天然气集团公司企业标准《事故状态下水体污染的预防与控制技术要求》（Q／SY 1190—2013）规定，宜结合一、二级预防与控制体系增设事故液提升设施。《石化企业水体环境风险防控技术要求》（Q/SH 0729—2018）中规定：事故池宜采取地下式（地表式），事故排水重力流排入。事故池应根据项目选址、地质等条件，采取防渗、防腐、抗浮、抗震等措施。事故池不宜加盖。事故池周围应设置消火栓，用于消防水或泡沫消防。

3.2 地上式

中国石油化工集团公司颁发的 《石化企业水体环境风险防控技术要求》（Q/SH 0729—2018）中规定：酸性水、碱渣、酸碱、液氨、苯等环境风险物质储罐及生产污水储罐应设置防火堤或事故存液池，泄漏时不得进入全厂事故排水系统；防火堤或事故存液池的有效容积不宜小于罐组内1个最大储罐的容积，并设置提升设施和固定管道，将泄漏的物料转运到相邻的同类物料储罐。当不具备事故排水重力流排入事故池条件时可采用事故罐，事故排水向事故罐转入能力应不小于收集区域内最大事故排水汇水区的事故排水产生量。

对于地下水位较高的区域，由于地下水位长期处于动态变化，所以水池底部所受浮力时常变化，使得工程设计参考水位处于模糊状态，加之水池设计过程中所考虑实际情况不尽相同，给设计产品安全带来不确定性。地下水的变化，将会造成水池上浮倾斜，严重时池体会出现裂缝、位置漂移、池底上拱破裂等现象。如果要避免水池损毁，基础必须打在基岩上，工程造价较高。对于老企业改造、平面布置难度很大、建设场地不能满足环境应急水池所需要求时，可以事故罐的形式加以补充[6]。在材质的选择上比较灵活，可使用钢筋混凝土、玻璃钢结构、聚乙烯等硬质塑料结构、不锈钢等金属材料。

3.3 复式

《焦化废水治理工程技术规范》（HJ 2022—2012）提出，废水处理建筑物宜采用多层立体布置。对于用地较紧张或地下水较丰富的地区，企业可以选择复式结构。如果应急事故水池容积在1 000 m3以下，可做成防渗防腐的地下式钢筋混凝土结构。如果容积大于1 000 m3，可做成上下两层，地下部分收集污水并用水泵转移至高位水池或储罐[7]，这样可以解决占地太大和造价过高的问题，也可以有效减少地下水浮力产生的影响。福建漳浦某企业地上水池容积为400 m3，地下水池为800 m3，即可满足突发事故应急处置的需求，并节约企业用地，见图5。

3.4 移动式

英国消防员在火灾扑救前，事先用双管注水塑料围栏围成一个封闭区域，防止消防污水及泄漏的污染物流入下水道或者河流，造成对地下水、居民饮用水源和生态环境的污染。这样一方面可以把灭火救援活动中对环境的污染降到最低，另一方面，囤积水在消防水源不足的情况下可以循环使用[8]。在一次化工企业突发环境事件应急演练中，福建省生态环境部门和演练单位使用拼装式移动应急池，取得良好效果。

一些小型企业在发生一般事故情况时，可通过泵将污水提升至移动的槽、罐或槽罐车内，然后送到污水处理站集中处理。但是，使用应急罐也存在大量事故废水对泵功率的要求高、在火灾和爆炸发生时电力供应故障致使泵动力系统失效等缺陷。另外如果事故废水中含有的环境风险物质在应急罐内可能发生物料反应、压力变化或着火等，将再次引发事故。因此，事故应急罐的使用也收到一定的限制，在事故废水大量排放的情况下，可能无法满足有效收集和拦截等需求。

4 结语

环境应急水池的类型与结构的选择应因地制宜，根据地形、地貌、场地范围、地下水情况等合理建设环境应急水池。

对于厂区范围不大的中小型企业，可尽量选用重力自流地表式环境应急水池。对于大型企业，可在环境风险源附近设置二级预防的中间缓冲池，及时有效收集事故和消防废水，然后通过水泵将暂存的废水转输到环境应急水池。

在材质的选择上尽可能使用钢筋混凝土等建设安全可靠、永久性的环境应急水池。

当各种缓冲和环境应急水池无法满足需要时，可利用槽罐和拼装式移动应急池收纳事故废水并及时转输到污水处理场站处置。

在特殊情况下，应充分利用各种缓冲设施、管道、沟渠和环境应急水池及时有效收集处理事故污水，尽可能杜绝或减少对生态环境的影响。

致谢：张晓芳和黄培源等对本文编写提供帮助，特此感谢！