關于工業廠區排水設計及事故廢水防控措施的淺析

張亞

摘 要：社會對于環保的日益重視，對工業廠區的排水設計提出了更高的要求，尤其是和環境保護密切聯系的初期雨水，事故廢水等。本文結合工程實例，對工業廠區排水設計中的廢水設計，雨水系統和應急事故水池，以及事故泄露防控，進行了初步的分析論證，供大家在以后的設計中參考借鑒。

關鍵詞：污水系統；雨水系統；應急事故池

中圖分類號：TE687 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）11-0126-02

0 引言

近幾年來，隨著國家對環保的重視，環境保護被提到一個前所未有的高度，尤其是注重加強企業對事故應急的防控措施[1-2]。2018年有些地區甚至提出環保“一刀切”的要求，很多環保不達標的企業出現限產停產的情況，生產受到很大的影響。在這樣的要求下，作為環境影響評估“廢水、廢氣、廢渣”的重要一環的廠區排水設計和事故廢水的設計就顯得尤為重要了。如何控制廠區廢水的排放，雨污分流如何合理規劃，初期雨水中的污染物質如何控制分流，事故廢水和消防滅火產生的廢水如何控制以及如何在嚴格控制污染排放的前提下實現廠區二次循環用水，達到節能減排的目的，是每一個給排水工程師需要面對的新課題。

1 工業廠房排水設計中各類廢水的分類處理

在工業項目的設計中，由于廢水產量比較大，廢水種類繁多，更需要進行合理的設計。有些廢水，比如空調的冷凝水，純水車間的濃廢水，以及局部區域的洗手池、淋浴廢水等，將這些廢水直接或者經簡單處理后可用于冷卻塔補水，綠化養護，簡單設備清洗，廠區道路清洗降塵，消防水池補水等等，可以節約大量用水。對于這類廢水，根據筆者多年的工程實踐，一般對這類廢水經行二次循環設計。通過設計單獨的排水管道，優先就近利用。比如筆者最近的一個項目上，空調機組位于廠房的2～6樓，而冷卻塔位于一樓地面，利用重力流，所有空調冷凝水都回流到冷卻塔，一方面節約了補水的水量，另一方面空調的冷凝水通常是低溫，有利于冷卻塔的降溫，降低了能耗。通過設計單獨的排水，二次循環水池及配套的給水泵，實現廠區的二次循環用水。

對于有些包含特殊成分的廢水，則需要根據廢水的不同成份，經不同工序處理后排入廠區污水系統。如位于南京某化工園區的某化工廠空分項目，主要包括空分裝置，壓縮機房以及輔助設施，生產過程中涉及到的危險物質規模為：42600Nm3/h氧（壓縮的）（危險貨物編號：22001）、55668Nm3/h氮（壓縮的）（危險貨物編號：22005）、1505Nm3/h（標態）氬（液化的）（危險貨物編號：22011）、8400Nm3/h氧（液化的）（危險貨物編號：22002）、10399Nm3/h氮（液化的）（危險貨物編號：22006）、2500Nm3/h空氣（壓縮的）（危險貨物編號：22003）均屬于危險化學品。在生產過程中，要考慮到有害廢水廢氣的產生。在設計時，因為每個裝置的排水量并不大，考慮在每個裝置室外單獨建一個廢水收集池進行沉淀后再由泵送至廠區的三廢處理中心進行處理。廠區調度中心生產廢水因含有油脂，在設計時，應考慮隔油設施，廢水收集后經過隔油池處理后排入廠區污水處理站進行處理。再如某藥廠生產車間為GMP密閉車間，工藝生產過程中，考慮到會有大量的活性廢水、活毒性廢水的產生，此廢水的處理需統一進入收集罐收集后再經化學滅活處理后排入污水處理站，該項目污水站污水經過處理消毒后達到《污水排入城鎮下水道水質標準》（DB31/445-2009）排放限值后排入園區污水處理中心處理達標后外排。

2 工業廠房排水設計中對于雨水系統及事故廢水的設計要點

特別是工業企業主要操作單元匯水區的初期雨水，主要含有機物及化工產品污染物，初期雨水處理后排入廠區污水處理系統，經過處理達到排放標準后就近排入市政污水管網，中后期雨水因為相對來講比較干凈，可直接排入市政雨水管網。事故應急池是在發生泄漏事故、消防滅火等特殊情況下，為控制污染范圍，防止污染廠外環境，將泄漏的物料或者消防滅火過程中產生的污水儲存起來以便后期處理的水池。應急事故池的位置應按照廠區的布置進行設計規劃，容積按照相應的規范要求進行計算。

以現有改造項目某化工廠為例進行闡述，整個廠區位于南京化工園區，占地面積39960平方米，分一期二期建成，在一期項目設計中，未考慮事故應急池，廠區雨水直接排入廠區南側市政管網。二期設計中，在雨水管總排出口設置有一座雨水收集池與廠區循環水共用，有效容積為150立方米。在后期運行期間，隨著國家對安全和環保提出了更高的要求，發現事故收集池不能滿足當前要求，需要改造。

改造設計時首先需要重新計算事故池容積。事故池的容積需根據發生事故時，最不利情況下排放的最大污水量來確定[3]。根據中石化建標[2006]43號《水體污染防控緊急措施設計導則》中7.2公式，結合環保部門提出的相應要求，本次設計范圍內生產車間或裝置發生事故后，最不利情況下排放的最大污水量為設備容器泄漏量、消防用水和事故雨水之和并扣除現有可利用儲存設施的總有效容積。

事故池有效容積計算公式為：

V事故池=V總-V現有

V總=（V1+V2-V3）max+V4+V5

V5——發生事故時可能進入該收集系統的降雨量，m3；

V5=10qF q——降雨強度，mm；按平均日降雨量；

q=qa/n qa——年平均降雨量，mm；1106.5mm（摘自網絡）

n——年平均降雨日數；117天（摘自網絡）

F——整個廠區的雨水匯水面積，ha；

V現有取0。

根據業主提供的本項目的相關資料得：

V1參數選取：本項目罐組中氮氣罐和液氧罐泄漏直接揮發，收集系統范圍內發生事故的一個罐組的量V1=0m3；

V2參數選取：本項目二期壓縮機房用水量最大，火災危險性為丙類，根據消火栓系統的相關規范，滅火時間取3小時，室內外消防水量45L/s，一次火災室外消防用水量為486m3。

V3參數選取：可轉移到其它地方的量為0m3；

V4參數選取：發生事故時進入事故廢水收集系統的生產廢水量為0m3；

V5參數選取：發生事故時，最不利情況下的降雨量為378m3。

V事故池：事故時可能產生的最大污水量V總=486+0+ 378=864m3。

廠區原有與循環水共用的雨水收集池（容積150m3），建議此收集池以后單獨作為廠區循環用水。故事故池設計容積：V事故池=864m3。

在設計時，考慮在廠區雨水外排總管前設置自動切換閥，在初期雨水池、事故應急池入口前上也設置自動切換閥。雨水外排總管上的閥門常閉，在下雨期間只有在雨水水質自動檢測達標后自動切換，進初期雨水池閥門關閉，外排總管上閥門打開；如果進水濃度達到設定的上限，判斷為事故或火災滅火排水，進事故應急池閥門打開，其他閥門關閉，將泄漏物料或消防水收集至事故池中。

3 工業廠房排水設計中事故泄漏的防控措施

根據環保和相關部門對事故狀態下水體污染的防控要求，針對廢水排放采取三級防控措施來杜絕環境風險事故對環境的造成污染事件，將環境風險事故排水及污染物控制在本廠區內，環境風險事故排水及污染物控制在排水系統事故池內。一般的設計思路是設計圍堰和防火堤，當事故發生時，泄露出來的原料會保留在圍堰內，而圍堰的排水設計相應的閥門，在正常情況下允許雨水排放，而在泄露的情況下又能夠自動切斷閥門，講泄露物質保留在圍堰內，防止污染的擴大，并且有利于回收泄露的物質。圍堰設計的基本原則是圍堰容積不小于儲罐容積，且高度不低于150mm。圍堰內設置排水設施，實施清污分流，控制污染范圍。污水管道上設有控制閘門，正常情況下，裝置檢修、維護、沖洗等產生的污水經收集后，排入污水系統。在裝置發生液體物料泄漏的情況下，及時關閉污水排放閥門，對泄漏物料進行收集。室外罐區圍堰的排水應設置雨污水自動檢測系統，排放管上設置自動閥，根據檢測結果自動切換；排水自動閥平時應處于常關狀態，以使突發性泄漏的物料囤積在罐區內，不跑到外圍。進行罐區脫水時，或下雨初期15min，打開污水水封井閥門排污，下雨時后期，打開雨水切換閥門，罐區雨水進入廠區雨水系統，進入系統前增設水封井。消防事故情況下，打開污水閥門，通過污水系統收集消防廢水。

針對廠區的事故收集池的設計，做以下幾種考慮：

（1）初期雨水收集；

（2）后期雨水排放；

（3）事故泄露工況；

（4）消防滅火排水。

以上四種工況下，雨污水或原料泄露都會匯總到雨水管網，在雨水管網的末端，需設計事故收集池，并設計相應的切換裝置。正常生產運行時，雨水總管與外界雨水排放處的閥門需常閉；下雨時，初期排放的雨水一般認為會包含廠區的少量污染物而導致濃度超過雨水排放標準，在這種情況下初期雨水排入初期雨水收集池；隨著雨水的持續，初期雨水的污染濃度會降低，在線檢測裝置在檢測到濃度達到雨水排放標準后，自動將排入市政雨水管道上的閥門打開，將進入初期雨水池前管道上的閥門關閉，廠區雨水直接外排至市政雨水管網。事故狀態和消防滅火情況下，在排放的污水濃度會比較高，在線檢測裝置在檢測到污水濃度高于設定值時，自動打開事故收集池閥門，關閉初期雨水池閥門，污水流入廠內事故池，切斷污染物與外部的通道，避免污染的擴大，與此同時，單純的事故泄露的物料可以回收處理，防止事故廢水排放。

根據國家相關的環保法律法規，環保設備應該“三同時”，同時設計，同時驗收，同時投入使用，生產企業在日常生產中，應該加強相應設備設施的管理，避免廢水事故排放。

4 結語

國家對于安全和環保越來越重視，政府安檢部門對企業的應急管理也越來越嚴格，對工程設計尤其是給排水設計提出了更高的要求。工業生產廠房的排水問題值得我們進一步探討和思考，在生產過程中，由于車間的物料不同所產生的廢水污染程度也不同，針對不同的情況，也需要不同防控措施。以上是筆者這些年給排水設計的一點拙見，希望拋磚引玉，供同行參考。

參考文獻

[1] 隋明明.化工企業應急事故水池和初期雨水收集池容積計算方法的研究[J].山東化工，20016，45（12）：137-138.

[2] 劉思超，李偉鴻.化工園區公共事故應急緩沖池設計研究[J].廣東化工，20013，40（10）：156-156.

[3] 劉文帆，石玉峰.石化企業事故污水池的設置[J].廣州化工，201304，41（7）：232-233.