中東某港危險貨物集裝箱堆場的污廢水收集設計

梁軍波，劉 純

(中交第三航務工程勘察設計院有限公司，上海 200032)

根據《國際海運危險貨物規則》[1]，危險品是指具有易燃、易爆、毒害、感染、腐蝕、放射性等危險性質，在運輸、儲存、生產、使用和處置中容易造成人身死亡、財產損壞或環境污染而需要特別防護的物品。危險貨物集裝箱運輸具有安全、高效、快捷和節省運輸成本的優勢，逐漸成為世界化學品運輸的主流方式，當前76.2%的化學危險品通過海上集裝箱進行運輸，可運輸的危險化學品種類達2 000余種[2]。由于危險貨物的多樣性，前期設計時對港口中轉的品種很難精確預測，為此環保設計應有較強的適應性和通用性。本文以中東某港集裝箱碼頭的危險貨物堆場為背景，對污、廢水收集中遇到的重難點進行了分析，并對國內外規范的不同之處進行對比闡述。

為便于運營管理危險貨物集裝箱，采用集中布置方式，布置于2個條形堆場內，并統一布置雨污水收集排放設施。危險品貨物集裝箱堆取中嚴格遵守《國際海運危險貨物規則》，只進行第2、3、4、5、6.1、8和9類危險貨物的存儲，并遵照同類物品堆放在一起、化學性質可反應的危險貨物分開放置的原則，嚴格執行其間距要求，堆場布置見圖1。

圖1 危險貨物集裝箱堆場排水平面布置(單位：mm)

1 危險貨物集裝箱堆場雨污水的收集

危險貨物集裝箱堆場四周布置鋼筋混凝土結構排水明溝，采用耐酸堿的球墨鑄鐵蓋板，發生泄露后，原地套箱處理，將危險貨物集裝箱運至專用的應急泄露場地處理，箱區的沖洗廢水或者廢液通過明溝收集后排入污水池，污水池內設置水質檢測設備，水質滿足排放標準的排入雨水系統、不滿足標準的進行截留外運處理，收集方案與國內規范[3]略有不同，兩者對比見表1。

表1 中外標準下危險貨物堆場污廢水收集方案對比

2 危險貨物集裝箱堆場污水池容積的確定

2.1 初期雨水量確定

根據當地規范要求，危險貨物集裝箱堆場的污水池需考慮初期雨水收集和消防事故污水收集，但兩者不進行疊加。

當地氣象部門提供了重現期2 a和重現期5 a的降雨資料，見表2。

表2 危險貨物箱區初期雨水量

參考《海港總體設計規范》[4]“集裝箱堆場降雨重現期取1～2 a”的要求，取較經濟的2 a重現期。初期雨水指降雨初期5～10 min的降雨量，本項目取前10 min降雨量作為初期雨水量，為此選擇10 min降雨歷時的小時降雨量作為初期雨水計算依據。本項目布置2個堆場，根據平面布置每個堆場設置1套獨立的排水系統，其初期雨水量計算見表2。由表2可知，每個堆場內初期雨水量為67 m3。

2.2 消防事故污水量

根據PIANC規定[5]，消防事故污水量由消防隊配備等級、消防設施和消防報警裝置設置情況確定，見表3。

表3 消防事故水收集量確定標準

本項目港區設置了專用的消防隊，危險貨物集裝箱堆場設置了自動泡沫炮系統和消防報警裝置，據表3可知消防事故污水收集量取150 m3即可，堆場設置2個獨立的污水收集系統，確定每個堆場消防事故水收集量為75 m3，鑒于火災起數為一次和單一著火點原則，考慮每個堆場排水系統獨立的特點，每個堆場均應獨立收集150 m3事故污水量更合理。

2.3 污水池容積確定

初期雨水量(67 m3)和消防事故水量(75 m3)不進行疊加，取兩者大值75 m3作為控制因素開展污水池設計，見圖2。污水池采用了溢流堰形式，溢流堰高程2.0 m，高程2.0 m以下管渠均可作為事故水收納容積，管渠收納污水量34 m3，污水池理論有效容積41 m3，以此確定污水池有效容積為59 m3。

圖2 污水池工藝平面布置(高程：m；尺寸：mm)

2.4 國標下污水池有效容積

國內污水收集池容量應根據發生事故的集裝箱容量、事故時消防用水量及可能進入收集池的降雨量等因素綜合確定，其污水池容積計算參照《石油化工環境保護設計規范》[6]事故污水計算辦法，具體公式如下：

VT=(V1+V2-V3)+V4+V5

(1)

式中：VT為事故存儲設施總有效容積(m3)；V1為收集系統范圍內發生事故的一個罐組或一套裝置的物料量(m3)；V2為發生事故的儲罐或裝置的消防水量(m3)；V3為發生事故時可以轉輸到其他儲存或處理設施的物料量(m3)；V4為發生事故時仍應進入該收集系統的工業廢水量(m3)；V5為發生事故時可能進入該收集系統的降雨量(m3)。

V5=10qF

(2)

式中：F為應進入事故廢水收集系統的雨水匯水面積(hm2)；q為降雨強度(mm)，按照平均日降雨量計算：

(3)

式中：qa為年平均降雨量(mm)；n為年平均降雨天數。

20 ft(1 ft=0.305 m)罐式集裝箱容積24 m3，泄露物料量V1=24 m3；消防設計流量100 L/s，持續時間2 h，消防水量V2=720 m3；轉輸水量V3和工業廢水量V4為零；年平均降雨量957 mm，降雨時間84 d，面積1.44萬m2，降雨量V5=164 m3。污水池容積VT為908 m3，遠大于PIANC規定的事故污水池容積，因此建議國外工程消防事故污水量可執行PIANC要求，從而降低工程投資。

2.3 污水池設計

污水池采用鋼筋混凝土地下式結構，頂部設置檢修孔和通氣孔，尺寸12 m×4.5 m×2.1 m，有效水深1.08 m，見圖2。內涂環氧底漆XL100和聚合物H99涂料各1道，厚度滿足1.5 kg/m2。鑒于危險貨物種類繁多、檢測指標很難界定，為了起到較好的截污作用，對其老港區危險貨物進行調研，確定了pH值、溫度、VOC(揮發性有機化合物volatile organic compounds)和HAL(halogen，鹵族，主要指氯氣和溴氣)濃度4個在線檢測指標，同時根據當地排水標準確定各指標排放閾值：溫度≤80 ℃，6.5≤pH≤8.5，VOC濃度≤250×10-6，HAL濃度≤0.2×10-6。

3 不同情景模式下污水池運行控制

污水池內排水電動閥平時處于常關閉狀態，根據池內液位計、pH計、溫度計、VOC檢測儀和HAL檢測儀自動控制電動閥的啟閉，出現超標情況時就地控制箱提供聲光報警，并遠傳港區控制中心，不同情景的具體控制模式如下：

1)危險貨物箱區發生泄露時，立即將危險貨物集裝箱置于應急箱內，移至應急處理場地，泄露的少量液體危險品或者沖洗廢水通過排水系統排入污水池內，池內任一在線檢測儀報警提示后進行截留，污水外運處理；若未發生報警信號，液位達到1.50 m時則閥門開啟排入雨水系統。

2)降雨時，雨水進入污水池，液位升至1.50 m時，在線檢測儀均未發出報警信號，則自動打開電動閥排空雨水。

3)降雨時若同時發生泄露現象，泄露的少量廢液與降雨同時進入污水池，污水池內檢測儀發生報警信號，閥門繼續保持關閉，伴隨降雨歷時增加池內液位升高，當液位達到2.0 m高程時，通過溢流堰溢流；降雨結束后，如果報警信號未解除，則外運處理，如果報警信號解除則電動閥門開啟，池中雨水直接排放。本情景模式泄露量較小，雨水對污染物不斷進行稀釋，從而達到了排放標準。

4)消防事故時，消防水進入污水池，到達中液位1.50 m時，在線檢測儀均未發出報警信號則打開電動閥排空消防水，如果發生報警則閥門繼續關閉，超量消防水通過溢流堰排水。事故結束后，如果報警信號未解除則外運處理，如果報警信號解除則電動閥門打開直接排放。

4 污水收集方案不足及建議

危險貨物箱發生消防事故和泄露事故均為小概率事件，因此污水排放方案采用溢流模式即可，但實際運行中無論初期雨水還是事故污水都存在前期污染物濃度高、后期污染物濃度低的特點，溢流模式可能造成高濃度污水稀釋后排出現象。建議后續工程采用圖3模式，取消溢流環節，以達到對污染物的總量截流。圖3中無論初期雨水、泄露廢液，還是消防事故污水，只要在線檢測儀發生報警，均關閉2#電動閥、開啟1#電動閥，對一定量的污水得到有效截流；污水池達到收集液位后，關閉1#電動閥，開啟2#電動閥，后期廢水排入雨水系統；如果指標正常，可以打開2#電動閥、關閉1#電動閥，徑流水直接排入雨水系統。

圖3 危險貨物集裝箱堆場污廢水截流

5 結語

1)危險貨物集裝箱因其特殊性，環保和安全要求較高，建設中多為環保部門關注焦點。采用國際思維模式提出了初期雨水收集檢測要求，同時根據PIANC優化了消防事故污水的收集量，提供了一種污水池容積確定方法。

2)本工程的污水池中設置了溫度、PH、VOC濃度、HAL濃度共4種在線檢測儀和報警裝置，實現了污廢水的全自動截留、報警功能，其中在線檢測各指標閾值可根據當地環保要求進行調整。

3)盡管本項目通過了當地環保部門的審批和驗收，但方案中存在稀釋達標的不足之處，為此提出了優化方案，以達到更好截污效果。