关于工业厂区排水设计及事故废水防控措施的浅析

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　　摘 要：社会对于环保的日益重视，对工业厂区的排水设计提出了更高的要求，尤其是和环境保护密切联系的初期雨水，事故废水等。本文结合工程实例，对工业厂区排水设计中的废水设计，雨水系统和应急事故水池，以及事故泄露防控，进行了初步的分析论证，供大家在以后的设计中参考借鉴。
　　关键词：污水系统；雨水系统；应急事故池
　　中图分类号：TE687 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）11-0126-02
　　0 引言
　　近幾年来，随着国家对环保的重视，环境保护被提到一个前所未有的高度，尤其是注重加强企业对事故应急的防控措施[1-2]。2018年有些地区甚至提出环保“一刀切”的要求，很多环保不达标的企业出现限产停产的情况，生产受到很大的影响。在这样的要求下，作为环境影响评估“废水、废气、废渣”的重要一环的厂区排水设计和事故废水的设计就显得尤为重要了。如何控制厂区废水的排放，雨污分流如何合理规划，初期雨水中的污染物质如何控制分流，事故废水和消防灭火产生的废水如何控制以及如何在严格控制污染排放的前提下实现厂区二次循环用水，达到节能减排的目的，是每一个给排水工程师需要面对的新课题。
　　1 工业厂房排水设计中各类废水的分类处理
　　在工业项目的设计中，由于废水产量比较大，废水种类繁多，更需要进行合理的设计。有些废水，比如空调的冷凝水，纯水车间的浓废水，以及局部区域的洗手池、淋浴废水等，将这些废水直接或者经简单处理后可用于冷却塔补水，绿化养护，简单设备清洗，厂区道路清洗降尘，消防水池补水等等，可以节约大量用水。对于这类废水，根据笔者多年的工程实践，一般对这类废水经行二次循环设计。通过设计单独的排水管道，优先就近利用。比如笔者最近的一个项目上，空调机组位于厂房的2～6楼，而冷却塔位于一楼地面，利用重力流，所有空调冷凝水都回流到冷却塔，一方面节约了补水的水量，另一方面空调的冷凝水通常是低温，有利于冷却塔的降温，降低了能耗。通过设计单独的排水，二次循环水池及配套的给水泵，实现厂区的二次循环用水。
　　对于有些包含特殊成分的废水，则需要根据废水的不同成份，经不同工序处理后排入厂区污水系统。如位于南京某化工园区的某化工厂空分项目，主要包括空分装置，压缩机房以及辅助设施，生产过程中涉及到的危险物质规模为：42600Nm3/h氧（压缩的）（危险货物编号：22001）、55668Nm3/h氮（压缩的）（危险货物编号：22005）、1505Nm3/h（标态）氩（液化的）（危险货物编号：22011）、8400Nm3/h氧（液化的）（危险货物编号：22002）、10399Nm3/h氮（液化的）（危险货物编号：22006）、2500Nm3/h空气（压缩的）（危险货物编号：22003）均属于危险化学品。在生产过程中，要考虑到有害废水废气的产生。在设计时，因为每个装置的排水量并不大，考虑在每个装置室外单独建一个废水收集池进行沉淀后再由泵送至厂区的三废处理中心进行处理。厂区调度中心生产废水因含有油脂，在设计时，应考虑隔油设施，废水收集后经过隔油池处理后排入厂区污水处理站进行处理。再如某药厂生产车间为GMP密闭车间，工艺生产过程中，考虑到会有大量的活性废水、活毒性废水的产生，此废水的处理需统一进入收集罐收集后再经化学灭活处理后排入污水处理站，该项目污水站污水经过处理消毒后达到《污水排入城镇下水道水质标准》（DB31/445-2009）排放限值后排入园区污水处理中心处理达标后外排。
　　2 工业厂房排水设计中对于雨水系统及事故废水的设计要点
　　特别是工业企业主要操作单元汇水区的初期雨水，主要含有机物及化工产品污染物，初期雨水处理后排入厂区污水处理系统，经过处理达到排放标准后就近排入市政污水管网，中后期雨水因为相对来讲比较干净，可直接排入市政雨水管网。事故应急池是在发生泄漏事故、消防灭火等特殊情况下，为控制污染范围，防止污染厂外环境，将泄漏的物料或者消防灭火过程中产生的污水储存起来以便后期处理的水池。应急事故池的位置应按照厂区的布置进行设计规划，容积按照相应的规范要求进行计算。
　　以现有改造项目某化工厂为例进行阐述，整个厂区位于南京化工园区，占地面积39960平方米，分一期二期建成，在一期项目设计中，未考虑事故应急池，厂区雨水直接排入厂区南侧市政管网。二期设计中，在雨水管总排出口设置有一座雨水收集池与厂区循环水共用，有效容积为150立方米。在后期运行期间，随着国家对安全和环保提出了更高的要求，发现事故收集池不能满足当前要求，需要改造。
　　改造设计时首先需要重新计算事故池容积。事故池的容积需根据发生事故时，最不利情况下排放的最大污水量来确定[3]。根据中石化建标[2006]43号《水体污染防控紧急措施设计导则》中7.2公式，结合环保部门提出的相应要求，本次设计范围内生产车间或装置发生事故后，最不利情况下排放的最大污水量为设备容器泄漏量、消防用水和事故雨水之和并扣除现有可利用储存设施的总有效容积。
　　事故池有效容积计算公式为：
　　V事故池=V总-V现有
　　V总=（V1+V2-V3）max+V4+V5
　　V5——发生事故时可能进入该收集系统的降雨量，m3；
　　V5=10qF q——降雨强度，mm；按平均日降雨量；
　　q=qa/n qa——年平均降雨量，mm；1106.5mm（摘自网络）
　　n——年平均降雨日数；117天（摘自网络）
　　F——整个厂区的雨水汇水面积，ha；
　　V现有取0。
　　根据业主提供的本项目的相关资料得：
　　V1参数选取：本项目罐组中氮气罐和液氧罐泄漏直接挥发，收集系统范围内发生事故的一个罐组的量V1=0m3；
　　V2参数选取：本项目二期压缩机房用水量最大，火灾危险性为丙类，根据消火栓系统的相关规范，灭火时间取3小时，室内外消防水量45L/s，一次火灾室外消防用水量为486m3。 　　V3参数选取：可转移到其它地方的量为0m3；
　　V4参数选取：发生事故时进入事故废水收集系统的生产废水量为0m3；
　　V5参数选取：发生事故时，最不利情况下的降雨量为378m3。
　　V事故池：事故时可能产生的最大污水量V总=486+0+ 378=864m3。
　　厂区原有与循环水共用的雨水收集池（容积150m3），建议此收集池以后单独作为厂区循环用水。故事故池设计容积：V事故池=864m3。
　　在设计时，考虑在厂区雨水外排总管前设置自动切换阀，在初期雨水池、事故应急池入口前上也设置自动切换阀。雨水外排总管上的阀门常闭，在下雨期间只有在雨水水质自动检测达标后自动切换，进初期雨水池阀门关闭，外排总管上阀门打开；如果进水浓度达到设定的上限，判断为事故或火灾灭火排水，进事故应急池阀门打开，其他阀门关闭，将泄漏物料或消防水收集至事故池中。
　　3 工业厂房排水设计中事故泄漏的防控措施
　　根据环保和相关部门对事故状态下水体污染的防控要求，针对废水排放采取三级防控措施来杜绝环境风险事故对环境的造成污染事件，将环境风险事故排水及污染物控制在本厂区内，环境风险事故排水及污染物控制在排水系统事故池内。一般的设计思路是设计围堰和防火堤，当事故发生时，泄露出来的原料会保留在围堰内，而围堰的排水设计相应的阀门，在正常情况下允许雨水排放，而在泄露的情况下又能够自动切断阀门，讲泄露物质保留在围堰内，防止污染的扩大，并且有利于回收泄露的物质。围堰设计的基本原则是围堰容积不小于储罐容积，且高度不低于150mm。围堰内设置排水设施，实施清污分流，控制污染范围。污水管道上设有控制闸门，正常情况下，装置检修、维护、冲洗等产生的污水经收集后，排入污水系统。在装置发生液体物料泄漏的情况下，及时关闭污水排放阀门，对泄漏物料进行收集。室外罐区围堰的排水应设置雨污水自动检测系统，排放管上设置自动阀，根据检测结果自动切换；排水自动阀平时应处于常关状态，以使突发性泄漏的物料囤积在罐区内，不跑到外围。进行罐区脱水时，或下雨初期15min，打开污水水封井阀门排污，下雨时后期，打开雨水切换阀门，罐区雨水进入厂区雨水系统，进入系统前增设水封井。消防事故情况下，打开污水阀门，通过污水系统收集消防废水。
　　针对厂区的事故收集池的设计，做以下几种考虑：
　　（1）初期雨水收集；
　　（2）后期雨水排放；
　　（3）事故泄露工況；
　　（4）消防灭火排水。
　　以上四种工况下，雨污水或原料泄露都会汇总到雨水管网，在雨水管网的末端，需设计事故收集池，并设计相应的切换装置。正常生产运行时，雨水总管与外界雨水排放处的阀门需常闭；下雨时，初期排放的雨水一般认为会包含厂区的少量污染物而导致浓度超过雨水排放标准，在这种情况下初期雨水排入初期雨水收集池；随着雨水的持续，初期雨水的污染浓度会降低，在线检测装置在检测到浓度达到雨水排放标准后，自动将排入市政雨水管道上的阀门打开，将进入初期雨水池前管道上的阀门关闭，厂区雨水直接外排至市政雨水管网。事故状态和消防灭火情况下，在排放的污水浓度会比较高，在线检测装置在检测到污水浓度高于设定值时，自动打开事故收集池阀门，关闭初期雨水池阀门，污水流入厂内事故池，切断污染物与外部的通道，避免污染的扩大，与此同时，单纯的事故泄露的物料可以回收处理，防止事故废水排放。
　　根据国家相关的环保法律法规，环保设备应该“三同时”，同时设计，同时验收，同时投入使用，生产企业在日常生产中，应该加强相应设备设施的管理，避免废水事故排放。
　　4 结语
　　国家对于安全和环保越来越重视，政府安检部门对企业的应急管理也越来越严格，对工程设计尤其是给排水设计提出了更高的要求。工业生产厂房的排水问题值得我们进一步探讨和思考，在生产过程中，由于车间的物料不同所产生的废水污染程度也不同，针对不同的情况，也需要不同防控措施。以上是笔者这些年给排水设计的一点拙见，希望抛砖引玉，供同行参考。
　　参考文献
　　[1] 隋明明.化工企业应急事故水池和初期雨水收集池容积计算方法的研究[J].山东化工，20016，45（12）：137-138.
　　[2] 刘思超，李伟鸿.化工园区公共事故应急缓冲池设计研究[J].广东化工，20013，40（10）：156-156.
　　[3] 刘文帆，石玉峰.石化企业事故污水池的设置[J].广州化工，201304，41（7）：232-233.
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