石油化工企业污水收集系统设计探讨论文
时间：2021-08-31[摘要]从保护环境和防止水体污染出发，说明了设置事故污水收集系统的必要性；对照现行规范和相关文件对事故污水系统设计的规定，对事故污水的收集、事故缓存设施的设计以及影响事故污水收集的各种因素进行分析，指出了现行规范中存在的问题,并对事故污水收集系统提出了一些合理化建议。
[关键词]石化企业；事故污水；事故池；消防
近年来，石油化工行业物料泄露及火灾事故时有发生，由于没有有效完善的事故污水收集系统及事故污水缓存设施，造成生产事故泄露物料和污染消防水污染周边水体，引起多起水环境污染事件。为了防范和控制石油化工企业在生产过程中发生事故时或事故处理过程中因物料泄露产生的污染物对周边水环境的污染，有效降低环境风险，确保环境安全。环保部门要求石油化工企业建立水环境风险应急设施。水环境环境风险应急设施主要包括装置区围堰和罐区防火堤、事故污水收集系统、事故污水缓存设施等。本文主要对水环境风险应急设施在石化企业内的实施应用进行探讨。对照现行规范和相关文件对水环境风险应急设施的相关规定，对事故污水的收集、事故缓存设施的设计以及影响事故污水收集的各种因素进行分析。
1事故污水成分
现行规范对事故污水的成分有统一的认识。事故污水的组成应为事故时泄露的物料量与火灾时所需要消防用水量及受污染的雨水量之和。
1.1事故物料
发生火灾或爆炸事故时，储罐或设备往往会破裂，液体会泄漏出储罐或设备外。一旦设备或储罐泄漏，物料会流淌至装置区或防火堤内地面，顺着地势进入厂区或库区污水或雨水系统。为防范罐体或设备在特殊情况下破裂，造成满罐或全设备液体全部流出这种极端事故，出于对环境保护的考虑，事故物料按照系统范围内发生事故的最大一座储罐或设备的物料量。如果是罐组，则按照最大一台储罐计算。如果为装置，按照存留最大物料量的一台反应器或中间储罐计算。
1.2消防水量
由于发生火灾时，消防用水流淌至地面，与因火灾泄漏的物料等混在一起；且消防时使用的泡沫液中含有无机盐、碳氢、氟碳表面活性剂及有机溶剂等对环境有害的物质。因此，消防用水及使用后的泡沫混合液也应进行收集和处理。事故时收集消防水量为发生火灾事故的罐组或装置的同时使用的消防设施用水量，包括扑灭火灾所需用水量和保护邻近设备或储罐的喷淋用水量。
1.3受污染的雨水
内由于事故发生的偶然性及不可预见性，事故时可能处于降雨阶段，则事故期间的地面雨水中会混杂消防水及设备或储罐物料，应该收集进事故缓冲设施，以免污染环境。即使发生事故时没有降雨，设备或储罐泄漏时或发生事故时，由于石化企业内物料粘性较大，在事故污水管道系统及地面会有残留污染物，降雨时，雨水会将这些残留污染物冲刷至雨水管道系统，这时受污染的雨水量要比初期雨水量大的多。因此，受污染的雨水也应进行收集。《化工建设项目环境保护设计规范》规定受污染的雨水量为当地的最大降雨量，然而对降雨强度的取值并未明确说明，必须进入事故污水收集系统的雨水汇水面积也未明确。根据实际设计经验，受污染的雨水量应该依据事故污水收集方式来确定。如果能够将事故污水控制在装置区或者罐区范围内，且事故污水收集系统与厂区或库区雨水收集系统分开独立设置，则事故时受污染的雨水仅为装置区或罐区的雨水。如果事故污水收集系统与清净雨水系统合并使用，则事故时整个系统内的雨水都会被污染，受污染的雨水都应收集。另外，笔者认为受污染的雨水降雨强度应该参考中石化“水体污染防控紧急措施设计导则”中取当地日平均降雨量。其计算方式见式(1)及式(2)：V5=10qF(1)式中：F—必须进入事故污水收集系统的雨水汇水面积，haq—按平均日降雨量，mmq=qa/n(2)式中：qa—年平均降雨量，mmn—年平均降雨天数；
2事故污水收集
由于事故污水应通过重力流管道收集，且要求在短时间内将事故污水很快输送至事故污水缓存设施，根据计算得出的事故污水收集管道管径较大。如单独设置事故污水收集管道，企业建设成本较高。目前事故污水收集方式主要有两种，通过生产污水管道系统进行收集和通过清净雨水管道系统进行收集。
2.1通过生产污水管道系统收集
如图1所示，应急事故池内设有隔墙及联通阀门，一部分作为生产污水池，另外一部分作为事故池。非事故状态下，阀1与阀2为雨污切换阀门，初期雨水通过阀2所在管道进入生产污水管道系统，清净雨水通过阀1所在管道进入雨水暗管或雨水沟。事故状态时，阀1关闭，事故水通过阀2所在管道进入应急事故池。
2.2通过清净雨水管道系统收集
图2通过清净雨水管道系统收集流程Fig.2Theprocessofcollectionthroughtherainwaterpipesystem如图2所示，非事故状态时，阀3常开，阀4常闭，阀1与阀2作为雨污切换阀门操作。如发生小型管道泄漏或正常检修造成地面有油污存在时，关闭阀1，开启阀2，将泄漏物料及受污染的地面冲洗水收集至生产污水系统，由企业或园区污水处理站进行处理后外排。事故时，雨水总排出口处的阀门(阀3)关闭，应急事故池进口处的阀门(阀4)打开，事故污水通过雨水管道输送至应急事故池暂存。围堰或防火堤外的事故污水则通过路边雨水口或雨水沟收集，重力输送至应急事故池。
2.3对比及建议
通过生产污水管道收集事故污水的做法可以减小事故污水中的受污染雨水量，从而减小事故缓存设施的容积。然而，由于需要考虑事故污水的流量，生产污水管道管径比不考虑事故污水的管道管径要大很多，而非事故状态下的生产污水管道内流量较小，易造成管道淤积。事故时需要工作人员现场手动操作控制阀门，危险性极大。如发生大型泄漏或火灾爆炸事故，事故污水极易溢出围堰或防火堤，污染雨水管道系统，从而污染企业周边水环境。相比较，通过雨水管道系统收集事故污水的做法更加安全可靠，如图(2)所示，事故污水收集中切断阀门(阀3、阀4)采用远程遥控操作，可以保证操作人员安全，还可以及时有效的将事故污水阻截在企业范围内；虽然事故时受污染的雨水量比采用第一种方式略大，但是与事故污水总量相比，受污染的雨水量所占比例很小；同时，通过第二种方式收集事故污水时，其雨污切换阀门(图2中的阀1、阀2)及生产污水管道要比通过第一种方式收集事故污水时的阀门(图1中的阀1、阀2)和管道管径小，可以减小收集系统建设成本及日常维护费用。
3应急事故池
事故污水经收集后若直接进入污水处理站，会给运行中的污水处理设施带来很高的冲击负荷，有时会造成致命的破坏。为避免事故污水对污水处理系统带来的影响，企业应设置应急事故池来暂存事故污水。
3.1应急事故池容积计算
石油化工企业应急事故池的容积主要应按照《化工建设项目设计规范》的相关规定设计。对于库区来说，还应参照《石油库设计规范》。应急事故池容量应按应急事故污水最大计算量减去装置或罐区围堤内净空容量和事故废水管道容量来计算。《石油库设计规范》(GB50074-2014)规定“一、二、三、四级石油库的应急事故池的容量，分别不应小于1000m3、750m3、500m3、300m3；五级石油库可不设应急事故池。”该规范还规定“防火堤、罐组周围路堤式消防车道与防火堤之间的低洼地带、雨水收集系统、漏油及事故污水收集池都可以容纳事故污水，应急事故池应设置隔油措施”。当漏油及含油污水量比较大时，收集池容纳不下，需要排放部分事故污水，采取隔油措施即可防止油品流出应急事故池。由于《石油库设计规范》(GB50074-2014)亦可应用于化工品库区，而很多化工品是溶于水或微溶于水，仅仅采取隔油措施并不能够去除事故污水中的污染物组分。因此，如果是包含化工品的库区，仍应按照《化工建设项目环境保护设计规范》的'规定来计算应急事故池的容积。即使是油品库区，也应咨询规范编制组或通过专家论证的方式来考虑应急事故池的容积。
3.2应急事故池与企业其他设施间距要求
石除《石油储备库设计规范》外，应急事故池与厂区、库区其他设施的间距在其他现行的规范中并未提及。而《石油储备库设计规范》仅适用于地上储存原油类型的国家石油储备库以及总容量大于或等于120×104m3的企业石油库。《石油储备库设计规范》规定事故污水池与其他设施间距按照隔油池考虑。对于其他石油化工企业及化工品罐区，事故池与企业内部其他设施的间距及事故池与相邻企业设施之间的间距如何考虑，现行规范没有给出具体说明。实际设计过程中，事故池与企业内部的其他设施的间距是隔油池设计。然而，事故池与隔油池并不一样，其不同之处主要体现在存储物料、功能等地方，详见表1。由此可见，事故状态下，事故池内不仅仅池存储油品，还有化工品物料等等。因此，事故池内储存的物料成分更为复杂，事故状态下事故池内储存介质危险性要大于隔油池。而在非事故状态下，事故池由于是空池，基本不具危险性。因此，事故池与其他设施的间距如何考虑，需要仔细斟酌。
4结语
事故污水应为泄漏物料、消防废水及受污染雨水量的总和，其中受污染雨水量建议中石化“水体污染防控紧急措施设计导则”中相关规定进行计算。事故污水应通过厂区或库区内雨水管道系统进行收集，在企业的雨水排放总出口及事故池进水管处设置电动阀门，通过远程人工遥控操作，将事故污水及时有效的控制在企业内部，以免污染周边水环境。因污水处理站的处理能力有限，收集后的事故污水应暂存在应急事故池内，事故后通过池内设置的提升泵将污水提升至污水处理站处理后外排。应急事故池的容积应考虑储存事故物料的性质，应防止达不到排放标准的事故污水流出应急事故池。应急事故池宜布置在企业雨排系统的总出口处，以减少事故污水收集系统的投资。因储存介质相似，建议应急事故池与企业污水处理站相邻设置。
参考文献
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