廢紙回收火災次生/伴生污染物環境風險評估

李擁章，陳明超

（山東中再生環境科技有限公司，山東 濟南 251400）

近年來企事業單位各類突發環境事故屢見不鮮，不但對公眾身體健康和財產安全構成嚴重威脅，也對公眾息息相關的生態環境造成嚴重破壞，更有甚者個別事故在國內外引起了不良的社會影響[1]。為預防和控制各類突發環境事故，企業必須開展以環境風險評價與預警為基石的主動環境風險管理[2]。根據相關資料，主動環境風險管理是以行之有效的防范措施為基礎，以盡可能降低企業突發環境事故發生風險為目的，其中的重中之重是做好企業突發環境事件風險評估[3]。

根據《建設項目環境風險評價技術導則》（HJ 169—2018）》內容要求（以下簡稱HJ 169—2018），環境風險類型是指危險物質泄露，火災、爆炸等伴生/次生污染物釋放。一直以來火災次生/伴生污染物的環境風險評估是各類企業編制環境風險評估報告的重點之一。整個火災有著復雜的過程，火災過程中產生的煙霧溫度特別高；火災煙氣中會卷吸大量周圍的空氣，這樣火災過程中產生的煙氣量就特別大，火災煙羽的抬升高度比較高，影響范圍進一步加大；同時火災中可燃物大部分情況下不能完全燃燒，這樣火災就會有濃烈的黑煙產生。 因此，與各類風險物質泄漏事故情景下大氣污染物的風險擴散模擬相比，火災的伴生/次生污染物的擴散模擬相對來說也更加復雜[4]。火災的伴生/次生污染物主要是二氧化硫、一氧化碳等。以山東濟南某廢紙回收企業為例，分析火災伴生/次生污染物排放產生的環境風險。

1 企業簡況與大氣風險

公司為一家廢紙回收企業，位于山東省濟南市，目前共有兩條生產線，均為廢紙分揀打包生產線，年回收廢紙1 萬t。

1.1 風險物質

根據《企業突發環境事件風險分級方法》（HJ 941—2018）（以下簡稱HJ 941—2018）內容要求，該企業原輔材料中主要涉氣風險物質為危廢暫存間內暫存的廢機油等。涉氣風險物質詳見表1。

表1 大氣環境風險物質一覽表

1.2 突發大氣環境事件風險等級確定

根據HJ 941—2018 對該廢紙回收企業風險物質進行風險辨識別和風險分析，根據HJ 941—2018 內容要求，當企業存在多種環境風險物質時，按照以下計算公式計算物質數量與其臨界量比值（Q）：

式中：w1、w2、···wn—每種環境風險物質的最大存在總量，t；

W1、W2、···Wn—每種環境風險物質相對應的臨界量，t。

按照數值大小，將Q 劃分為4 個水平：（1）Q＜1，以Q0表示，企業直接評為一般環境風險等級；（2）1≤Q＜10，以Q1表示；（3）10≤Q＜100，以Q2表示；（4）Q≥100，以Q3表示。

經計算涉氣風險物質數量與臨界量比值Q=0.000 2，Q＜1，大氣環境風險等級為Q0，該企業大氣風險直接判定為一般環境風險等級。

2 突發環境風險評估

2.1火災發生的原因

環境風險評估時一般從物質因素和誘發因素兩個方面分析火災事故的潛在因素。物質因素是火災事故發生的內在因素，主要包括物質的火災危險特性、物質系數、危險物質的數量等，這些都是火災事故發生的內在因素；誘發因素是火災事故的客觀因素，主要包括各類生產設施設備的狀態、環境因素、人為因素和管理因素等。該公司發生火災的主要原因見表2。

表2 發生火災事故的主要原因分析表

根據危險源辨識，該企業發生火災時主要考慮是廢紙原料倉庫發生燃燒。

2.2 火災事故次生污染物源強

廢紙燃燒次生污染物為CO，公司廢紙最大庫存為500 t，發生火災事故后，20%廢紙發生燃燒，其中6%不完全燃燒生成CO，其余物料隨著消防水進入消防廢水中或者揮發進入大氣中，整個火災事故按照持續180 min 計算。

參照HJ 169—2018 中的附錄F.3.2，火災伴生/次生中一氧化碳產生量的計算公式：

GCO=2 330×q×C×Q

式中：GCO—CO 的產生量，kg/s；

C—燃燒中炭的質量百分比，%，取40%；

q—化學不完全燃燒值，%，取1.5%～6.0%，取6%；

Q—參與燃燒的物質的量，t/s。

通過計算一氧化碳的產生量，GCO=0.518 kg/s。

2.3 環境風險預測

2.3.1 預測模式選取

根據HJ 169—2018 附錄G 的要求，選擇SLAB 模型還是AFTOX 模型，需要判定煙團是重值氣體還是輕質氣體；通過煙團相對空氣的“過剩密度”、環境條件等因素來綜合判定煙團、煙羽是重質還是輕質。通常采用理查德森數（Ri）作為標準進行判斷。Ri是個流體動力學參數。經計算Ri=0.004 39，Ri＜1/6，對于連續排放，Ri≥1/6 為重質氣體，Ri＜1/6 為輕質氣體；依次判斷火災次生/伴生污染物一氧化碳為輕質氣體。因此突發火災次生/伴生污染物環境風險評估采用輕質氣體模型，即AFTOX 模型進行模擬計算。

2.3.2 預測結果

由1.2 節可知該企業涉氣風險為一般風險，選取最不利氣象條件預測，最不利氣象條件取F 類穩定度，1.5 m/s 風速，溫度25 ℃，相對濕度50%。一氧化碳廓線的閾值參照HJ 169—2018 附錄H，毒性終點濃度-1 為380 mg/m3，毒性終點濃度-2 為95 mg/m3。在最不利氣象條件下可能的影響見表3。

表3 火災事故次生污染物一氧化碳在不同氣象條件下影響預測結果表

由表3 可以看出，在出現火災事故時次生污染物一氧化碳，在最不利氣象條件下，CO 濃度達到大氣毒性終點濃度-1 的最大影響范圍為190 m，發生時間為2.1 min ；達到大氣毒性終點濃度-2 的最大影響范圍為594 m，發生時間6.6 min。原料倉庫600 m 范圍內主要是廠區范圍內及附近工廠單位，發生火災事故時啟動應急預案并及時疏散相關工廠企業職工。

2.3.3 火災防范措施及處置

健全防火管理制度，廢紙原料倉庫、成品倉庫禁止火源，企業安排專人定期對廢紙原料倉庫、成品倉庫進行巡檢并排除各類火災隱患；建立完善的消防滅火系統，現場設置有消防栓、滅火器、消防沙、煙感探頭等。完善環境應急預案并建立火災應急處理卡，按要求進行應急預案演練。

3 結論

以山東濟南某廢紙回收企業原料倉庫突發火災為例評估火災次生/伴生污染物一氧化碳的環境風險。綜合分析該企業突發大氣環境風險等級、火災發生的原因、火災次生/伴生一氧化碳的源強，運用HJ 169—2018 附錄G 推薦的理查德森數（Ri）判定一氧化碳為輕質氣體，采用AFTOX 模型模擬了突發火災次生/伴生污染物一氧化碳在最不利氣象條件下事故風險預測，并給出了應急疏散范圍建議。各類企業應建立完善的火災防范措施及事故應急處理措施。