化工项目环境风险中应急事故水池的容积设计与分析

江 艳

（上海化工研究院有限公司，上海 200062）

化工企业在生产过程中大多涉及有毒有害物质，易发生火灾、爆炸、物料泄漏等突发环境事故，如果处理不当，还会引发环境污染的恶性事件。在处理突发环境事故中，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，将对环境造成严重污染[1]。为避免污染及危害周边水体环境，降低环境风险，化工企业应设置应急事故水池。应急事故水池又称事故缓冲池或事故应急池，是指可收集发生事故时产生的事故液的构筑物或其他设施，事故液量包括物料泄漏量、消防冷却用水量、泡沫及其他灭火剂量、污染雨水量和冲洗水量等。在实际事故处置过程中，通过事故应急池收集事故废水，最大限度地降低由事故引发次生水环境污染事件的发生概率，避免事故污染水进入水体造成污染，保障了环境安全。

目前，应急事故水池的设计已作为强制性措施，应急事故水池的容积设计主要有两种方法[2-3]，一是依据住房和城乡建设部发布的《化工建设项目环境保护工程设计标准》（GB/T 50483—2019），该标准“适用于新建、改建、扩建化工建设项目环境保护设计”，以下简称“国标法”；另一为中国石油天然气集团有限公司发布的《事故状态下水体污染的预防和控制规范》（Q/SY 08190—2019），该规范“规定了石油化工企业、企业石油库和国家石油储备库事故状态下水体污染的预防和控制要求”，以下简称“中石法”。本文对两种计算方法下的应急事故水池的容积设计方法进行了比较，并结合具体案例进行对比分析。

1 应急事故水池的容积设计方法

1.1 基于“国标法”的应急事故水池容积设计方法

GB/T 50483—2019《化工建设项目环境保护工程设计标准》条文说明6.6规定：应急事故水池的有效容积为应急事故废水最大计算量，减去相关围堰、环沟、管道等可以暂存事故废水的设施的有效容积。其中，应急事故废水的最大量包括3部分：最大容积的一台设备或贮罐的物料贮量；在装置区或贮罐区发生火灾时的消防水量，包括扑灭火灾所需用水量或泡沫液量和保护邻近设备或贮罐的喷淋冷却水量；事故期间混入事故废水收集系统的降雨量。应急事故水池的有效容积可用式（1）表示。

式中，（V1+V消+V雨）max为应急事故废水最大计算量，m3；V1为最大一个容量的设备（装置）或贮罐的物料贮存量，m3；V消为在装置区或贮罐区一旦发生火灾爆炸及泄漏时的消防用水量，包括扑灭火灾所需用水量和保护邻近设备或贮罐（最少3个）的喷淋水量，m3。V雨为发生事故时进入该废水收集系统的降雨量，m3；V2为事故废水收集系统的装置或罐区围堰、防火堤内净空容量与事故废水导排管道容量之和，m3，罐区防火堤内容积应以防火堤内可利用的有效容积计算。

1.2 基于“中石法”的应急事故水池容积设计方法

对于石油化工项目，根据Q/SY 08190—2019《事故状态下水体污染的预防和控制规范》，规定了事故缓冲设施容积的确定方法，并规定：油罐区防火堤内有效容积可作为事故缓冲设施有效容积；排至事故缓冲设施的排水管道在自流进水的事故缓冲设施最高液位以下的容积可作为缓冲设施的有效容积；在确保事故液能顺利导入的前提下，现有各类缓冲收集设施（包括雨水池）的可利用容积可作为事故缓冲设施的有效容积；事故处置过程中未受污染的排水不宜进入事故缓冲设施。事故缓冲设施总有效容积可按式（2）计算：

式中，（V1+V消–V2）max为对收集系统范围内不同罐组、装置或槽车、罐车分别计算，取其中最大值；V1为收集系统范围内发生事故的物料量，m3（石油化工企业中间事故缓冲设施按一个罐组或单套装置计，末端事故缓冲设施按一个罐组加一套装置计；石油库和石油储备库的末端事故缓冲设施按一个罐组计）；V消为发生事故的储罐、装置或铁路、汽车装卸区的消防水量，m3；V2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；V雨为发生事故时可能进入该废水收集系统的降雨量，m3；V3为发生事故时仍必须进入该收集系统的生产废水量，m3；Q消为发生事故的储罐、装置或铁路、汽车装卸区同时使用的消防设施给水流量，m3/h；t消为消防设施对应的设计消防历时，h；q为降雨强度，按平均日降雨量，mm；qa为年平均降雨量，mm；n年平均降雨日数；f为必须进入事故废水收集系统的雨水汇水面积，104m2。

2 应急事故水池的容积分析

2.1 基于“国标法”的应急事故水池容积分析

“国标法”属于住房和城乡建设部发布的国家标准，具有普遍指导意义，对新建、扩建、改建和技术改造的化工建设项目的环境保护设计做出了明确的规定和要求，对所有涉及危险化学品环境风险事故排水的项目均适用，对建设项目的应急事故水池设计具有推动和指导作用。该标准规定应急事故水池容积应根据事故物料泄漏量、消防废水量、进入应急事故水池的降雨量等因素综合确定。针对“国标法”，依据文献案例对应急事故水池容积进行分析[4-5]，如表1所示。

表1 应急事故水池容积分析（国标法）

2.2 基于“中石法”的应急事故水池容积分析

“石化法”属行业规范，通常适用于石化项目，该规范对石油化工企业、石油储蓄库和石油库中的水体污染预防和控制具有详细的要求，其对储运公司、煤化工等企业参照执行。该规范在计算事故池容积时，除物料最大量、消防用水量、降雨量外，还考虑了转移物料量、发生事故时必须进入该收集系统的生产废水量。针对“中石法”，结合文献案例与工作实践[6]，进行应急事故水池容积分析，结果如表2所示。

表2 应急事故水池容积分析（中石法）

2.3 应急事故水池两种容积计算方法的比较

“国标法”和“中石法”针对应急事故水池容积给出了不同的计算方法，两种方法在计算方面存在的差异主要有：①“中石法”考虑了发生事故时仍必须进入该收集系统的生产废水量，“国标法”则未明确。②对于消防水量，“国标法”按装置区或储罐区扑灭火灾所需水量或泡沫量和保护临近设备或储罐的喷淋冷却水之和确定，“中石法”则按综合消防给水量和设计消防历时给出了计算公式。③对于物料转移和储存，“国标法”需减去围堰、环沟、管道等可以暂存事故废水设施的有效容积，未明确物料转输；“中石法”则需减去发生事故时可以转输到其他储存或处理设施的物料量。针对两种计算方法的差异，结合文献案例[7-8]，进行对比分析，如表3所示。

表3 基于两种计算方法的应急事故池容积分析

3 环境应急事故水池收集系统

对进入应急事故水池的废水应进行污染物监测，视水质情况区别对待。依据化工建设项目环境保护工程设计标准，应采取下列处置措施：

1）能够回用的应回用。

2）不符合回用要求，但符合排放标准的废水，可直接排放。

3）对不符合排放标准，但符合污水处理站进水要求的废水，应限流进入污水处理站进行处理。

4）对不符合污水处理站进水要求的废水，应委托有资质单位处理。

以某化工项目为例，应急事故废水收集系统如图1所示。生产装置区、罐区等设置防渗漏地面，四周有围堰、收集地沟等，如果发生事故废水排放，废水依靠地面高度位差流入四周的地沟，然后通过泵送至事故废水收集池，再送入污水站处理。为了防止废水通过雨水管网排放污染环境，在各生产装置界区雨水排放总出口窨井处设雨水集水井，并且在集水井出口设置切断阀门，发生污染事故后可切断集水井出口阀门，将事故污水截留在厂区内，以截断事故情况下通过雨水系统排入外环境的途径。在雨水集水井安装废水输送泵，将废水送事故收集池或相应的处理装置处理。

图1 应急事故废水收集系统示意图

4 结束语

对于《化工建设项目环境保护工程设计标准》和《事故状态下水体污染的预防和控制规范》中的应急事故水池容积设计方法进行分析，两者均有各自的适用范围，在事故水量、消防水量、物料转移和储存等方面存在不同。在具体项目中，要切实根据项目特征、危化品种类及特点、引起事故情况及持续时间等因素，选择合适的标准确定应急事故水池的容积，以确保应急事故水池容积可靠，事故废水不排入外部环境。