某自來水廠環(huán)境風(fēng)險評價及防范措施

徐龍君，王金成

（重慶大學(xué) 資源及環(huán)境科學(xué)學(xué)院，重慶 400044）

1 引言

建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境風(fēng)險評價是指建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)行期間發(fā)生的可預(yù)測突發(fā)性事故（一般不包括人為破壞及自然災(zāi)害）引起有毒有害物質(zhì)、易燃易爆等物質(zhì)泄漏，或突發(fā)事件產(chǎn)生新的有毒有害物質(zhì)，所造成的對人身安全與環(huán)境的影響和損害，進(jìn)行評估，提出防范、應(yīng)急與減緩措施［1］，減少突發(fā)性事故的發(fā)生頻率。

消毒工藝是水廠重要的水處理工序之一。隨著我國飲用水新標(biāo)準(zhǔn)的制定實(shí)施，水質(zhì)檢測要求的提高，消毒工藝也受到了更大的關(guān)注。目前已普遍使用的消毒技術(shù)包括液氯消毒、臭氧消毒、次氯酸鹽消毒和二氧化氯消毒。該自來水廠采用的是氯酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成二氧化氯和氯氣的消毒方式。消毒過程涉及眾多化學(xué)物質(zhì)，一旦發(fā)生化學(xué)物質(zhì)泄漏事故，往往會引發(fā)爆炸、火災(zāi)等一系列連鎖反應(yīng)，且發(fā)展迅速，波及范圍較廣，將可能造成重大人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染。因此，本文以某自來水廠為例，對水廠的消毒工藝進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險分析，了解周圍環(huán)境對其可接受程度，并對事故發(fā)生前進(jìn)行有效的預(yù)防、事故發(fā)生時進(jìn)行及時的處理及事故發(fā)生后進(jìn)行合理的補(bǔ)救，將風(fēng)險造成的危害和損失降低到最低程度。為水廠的風(fēng)險管理提供參考。

2 環(huán)境風(fēng)險因素識別

自來水廠采用的是氯酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成二氧化氯和氯氣的消毒方式。水廠氯酸鈉年使用量2264.4kg、鹽酸年使用量（36.5%的濃鹽酸）4252.1kg（最大儲量3.57t），氯氣和二氧化氯為即配即用無儲存。根據(jù)《危險化學(xué)品最大危險源辨識》（GB18218－2009），氯酸鈉的臨界量為100t、氯化氫的臨界量為20t，因此不屬于最大危險源。

自來水廠主要的危險因子為：氯酸鈉、氯化氫、氯氣、二氧化氯；大氣危險因子氯化氫、氯氣、二氧化氯。氯化氫儲罐在儲存過程中，由于安全閥失效、機(jī)械損傷、操作不當(dāng)?shù)葘?dǎo)致儲罐出現(xiàn)不同程度的破裂［2］，發(fā)生跑、冒、漏、滴等，以及二氧化氯發(fā)生器的二氧化氯泄漏和氯酸鈉儲存使用中燃燒、中毒，可造成人員傷亡、財產(chǎn)損失，對環(huán)境造成污染。

3 環(huán)境風(fēng)險預(yù)測與評價

3.1 氯化氫儲罐泄漏環(huán)境風(fēng)險分析

3.1.1 氯化氫泄漏速度

泄漏速度采用導(dǎo)則推薦的液體泄漏速率QL伯努利方程公式計算：

式中，QL為液體泄漏速度，kg／s；Cd為液體泄漏系數(shù)，此值常用0.6～0.64，本評價取0.64；A 為裂口面積，取0.0003m2；P 為容器內(nèi)介質(zhì)壓力，0.1MPa；P0為環(huán)境壓力，0.1MPa；g為重力加速度9.8m／s2。h為裂口之上液位高度，鹽酸液位高度度取1.5m。ρ為泄漏液體的密度，36.5%鹽酸密度為1190kg／m3。

計算表明，鹽酸的泄漏速速為1.24kg／s，10min堵漏下的泄漏量為744kg。

3.1.2 鹽酸泄漏后蒸發(fā)量計算

由于鹽酸常溫下為液態(tài)，因此，當(dāng)貯罐發(fā)生泄漏時，泄漏的物質(zhì)將在貯罐圍堰內(nèi)形成液池。其蒸發(fā)量按照《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險評價導(dǎo)則》（HJ／T169－2004）［3］附錄A中推薦的泄漏液體蒸發(fā)量計算公式計算。而鹽酸等貯存是常溫貯存，其沸點(diǎn)高于環(huán)境溫度，因此，只計算質(zhì)量蒸發(fā)部分。液池最大直徑取決于泄漏點(diǎn)附近的地域構(gòu)型、泄漏的連續(xù)性或瞬時性。有圍堰時，以圍堰最大等效半徑為液池半徑。經(jīng)計算，泄漏事故排放的鹽酸液體泄漏速度和質(zhì)量蒸發(fā)速度的參數(shù)見表1。

表1 鹽酸泄漏事故排放污染物質(zhì)量蒸發(fā)速度一覽表

3.1.3 鹽酸泄漏影響分析

根據(jù)EIAProA預(yù)測軟件中風(fēng)險預(yù)測估算，取9組氣象情況、代表性風(fēng)速、大氣穩(wěn)定條件進(jìn)行計算，大氣穩(wěn)定度主要為強(qiáng)不穩(wěn)定（A）、中性（D）、穩(wěn)定（F），風(fēng)速以0.5m／s、1.0m／s、1.5m／s。根據(jù)估算可知：當(dāng)風(fēng)速為0.5m／s，大氣穩(wěn)定度為 A，時間10min時 HCl濃度最大，達(dá)到0.0346mg／m3，此時的距離為0m。根據(jù)《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（TJ36－79），氯化氫的一次最高容許濃度為0.05mg／m3，氯化氫泄漏最大擴(kuò)散速度為0.0346mg／m3，由此說明氯化氫泄漏后廠界外不存在超標(biāo)點(diǎn)，對環(huán)境的影響有限。

3.2 二氧化氯發(fā)生器的環(huán)境風(fēng)險分析

（1）二氧化氯的泄漏。二氧化氯吸收不完全或吸收系統(tǒng)不密封將導(dǎo)致泄漏。二氧化氯泄漏后污染空氣，刺激人體呼吸道粘膜和眼睛、灼傷皮膚；當(dāng)超過爆炸下限（空氣中10%）會發(fā)生爆炸。

（2）投料比失衡致爆炸危險。投料比失衡，將造成反應(yīng)速度過快，甚至導(dǎo)致反應(yīng)失控。如鹽酸投加過快，會導(dǎo)致二氧化氯的生成速度加快，造成反應(yīng)液中二氧化氯的過飽和狀態(tài)，而使二氧化氯逸出到反應(yīng)系統(tǒng)中，導(dǎo)致反應(yīng)系統(tǒng)壓力增加。若系統(tǒng)密封性較差，二氧化氯就會逸出到空氣中；若系統(tǒng)壓力持續(xù)升高，安全裝置（如安全閥）未動作時，還會發(fā)生爆炸事故。

3.3 氯酸鈉儲存、使用的環(huán)境風(fēng)險分析

氯酸鈉為一級無機(jī)氧化劑，加熱到300℃以上易分解放出氧氣，在酸性溶液中是強(qiáng)氧化劑。與酸類（如硫酸）作用放出二氧化氯；與硫、磷及有機(jī)物混合或受撞擊易引起燃燒和爆炸。禁忌物：強(qiáng)酸、有機(jī)物、磷、硫、碳等無機(jī)物，還原劑、金屬粉末。對人體有毒，以強(qiáng)血液毒性作用于血紅蛋白及正鐵血紅素，經(jīng)人體皮膚、粘膜吸收，吸入氯酸鈉粉塵，因積累在體內(nèi)而引起中毒，會出現(xiàn)惡心、大量嘔吐、下瀉、呼吸困難、腎損害等癥狀，大量吸入將會致死；口服10g以上可致命。

4 環(huán)境風(fēng)險防范措施

4.1 原材料風(fēng)險控制措施

嚴(yán)禁使用廢鹽酸和含有機(jī)物、油脂的其他廢酸、以及氫氟酸等酸類，防止引起設(shè)備驟停、腐蝕、損壞，造成二氧化氯及氯氣泄漏；氯酸鈉的包裝必須符合要求，容器口應(yīng)密封牢固。

4.2 貯運(yùn)風(fēng)險控制措施

鹽酸需用特殊的內(nèi)襯橡膠或聚氯乙烯襯里的密封槽車裝運(yùn)或用聚氯乙烯塑料桶（槽）盛裝，保持容器密封，與氧化劑、可燃物分開存放，切忌混儲，儲區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和合適的收容材料；氯酸鈉儲存區(qū)域禁止攜帶火種、穿帶釘子皮鞋進(jìn)入，搬運(yùn)時要輕裝輕卸，禁止震動、撞擊和摩擦。儲存區(qū)應(yīng)備有合適的材料收容泄漏物。

4.3 操作風(fēng)險控制措施

操作盡可能機(jī)械化、自動化；操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程；加強(qiáng)管道、管道連接處、儀表計量處等的檢查巡視，及時更換；注意檢查和維護(hù)，保證鹽酸儲罐配套的噴淋水裝置完好使用；配制氯酸鈉應(yīng)穿工作服，戴防護(hù)口罩、戴護(hù)目鏡、乳膠手套等，穿長統(tǒng)膠靴等勞保用品；密閉操作，注意通風(fēng)，防止泄漏；配備泄漏應(yīng)急處理設(shè)備；嚴(yán)格原料添加制度，調(diào)節(jié)原料進(jìn)料比，控制好進(jìn)料速度，做到規(guī)范操作，嚴(yán)禁將兩個原料罐混用，防止因氯酸鈉與鹽酸劇烈反應(yīng)發(fā)生爆炸事故。

4.4 成立救援小組

建立處理緊急事故的組織機(jī)構(gòu)，規(guī)范事故處理人員的職責(zé)、任務(wù)，組織搶險隊(duì)伍，保障運(yùn)輸、物質(zhì)、通訊、宣傳等使應(yīng)急措施順利實(shí)施。建立公司、車間、班組三級通訊聯(lián)絡(luò)網(wǎng)，保證信息暢通無阻。按照緊急事故匯報程序報告有關(guān)主管部門，向消防系統(tǒng)報警。成立應(yīng)急救援小組，明確負(fù)責(zé)人及聯(lián)系電話。加強(qiáng)平時培訓(xùn)，確保在事故發(fā)生時能快速作出反應(yīng)。制定應(yīng)急救援預(yù)案，并定期演練。做到防患于未然，盡量避免突發(fā)性環(huán)境污染事故的發(fā)生［4～6］。

5 結(jié)語

自來水廠一旦發(fā)生風(fēng)險事故，將會對周圍環(huán)境產(chǎn)生重大影響，甚至危及廠區(qū)員工及附近居民的生命。因此加強(qiáng)氯酸鈉儲存、使用管理，嚴(yán)格執(zhí)行工藝流程，控制二氧化氯發(fā)生器的風(fēng)險，做好消毒工藝的環(huán)境風(fēng)險分析與防范，對避免或減少突發(fā)環(huán)境事件的發(fā)生，最大程度地保障人民生命財產(chǎn)安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

［1］任 峰.液氯泄漏的環(huán)境風(fēng)險評價－以自來水廠為例［J］.海峽科學(xué)，2010（6）：30～32.

［2］高曉寧.淺談自來水廠液氯儲罐泄漏環(huán)境風(fēng)險分析［J］.科技風(fēng)，2013（6）：90.

［3］國家環(huán)境保護(hù)總局.HJ／T 169－2004.建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險評價技術(shù)導(dǎo)則［S］.北京：國家環(huán)境保護(hù)總局，2004.

［4］鐘善錦.突發(fā)性環(huán)境污染事故的對策［J］.環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2000，12（6）：9～11.

［5］章昌順，郝永梅.液氯生產(chǎn)過程風(fēng)險分析與控制［J］.中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2007，2（3）：83～86.

［6］王 威，賀 軍.淺析建設(shè)項(xiàng)目中鹽酸儲運(yùn)工程的環(huán)境風(fēng)險評價技術(shù)要點(diǎn)［J］.黑龍江環(huán)境通報，2013，37（2）：17～20.