火災消防應急廢水監(jiān)測與處置技術研究

摘要：隨著城市化進程的加快，火災事故頻發(fā)，消防應急廢水的產(chǎn)生對環(huán)境造成了嚴重影響。本文旨在研究火災消防應急廢水的監(jiān)測與處置技術，以提高應對火災次生環(huán)境污染事件的能力，保障環(huán)境安全。通過分析現(xiàn)有的監(jiān)測與處置技術，探討了火災消防應急廢水的有效管理策略。

關鍵詞：

火災；消防廢水；監(jiān)測；處置；污染

引言

消防應急廢水來源廣泛，包含火災撲救中使用的大量滅火劑、燃燒物質反應生成的各類產(chǎn)物以及受污染的消防用水等。消防廢水中可能含有多種有害物質，如重金屬離子、有機污染物、酸堿物質等。若未經(jīng)有效監(jiān)測與處理便隨意排放，將對生態(tài)環(huán)境造成嚴重且持久的破壞。于安全角度而言，消防應急廢水若不妥善處理，可能會引發(fā)二次污染事故。有效的消防應急廢水監(jiān)測是后續(xù)處理工作的基石。通過精準的監(jiān)測，可以快速確定廢水中污染物的種類、濃度及分布情況，為制定科學合理的處理方案提供關鍵依據(jù)。針對性的處理措施能夠確保廢水在達到環(huán)保排放標準后安全排放，最大程度降低對環(huán)境的不良影響，避免事故危害的進一步擴大，保障生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可持續(xù)發(fā)展，維護社會和諧與安寧。

一、火災消防應急廢水的來源與特性

火災消防應急廢水是指在火災撲救過程中，由于消防水的使用和火災現(xiàn)場物質的泄漏而產(chǎn)生的廢水。這類廢水通常含有大量的有害物質，包括但不限于重金屬、有機物、病原體等，對環(huán)境和人類健康構成威脅^[1]。本文將探討火災消防應急廢水的來源、特性以及其對環(huán)境的影響。

（一）火災消防應急廢水來源^[2-4]

1.消防水的使用。在火災撲救過程中，消防部門會使用大量的水來控制火勢。這些水在與燃燒物質接觸后，會吸收和溶解燃燒產(chǎn)生的有害物質，形成消防廢水。此外，為了提高滅火效率，消防水中可能會添加一些化學添加劑，如泡沫滅火劑，這些添加劑也可能對環(huán)境造成影響。如果火勢較小或者蔓延性不強，滅火過程中只需要少量的消防用水就可控制火勢，若火勢較大或者蔓延性很強，消防隊伍在滅火過程中往往需要耗費大量消防用水來滅火以防止火勢蔓延。

2.火災現(xiàn)場物質的泄漏。火災現(xiàn)場可能有各種化學物質，如油漆、稀釋劑等。這些物質在火災中可能會泄漏，與消防水混合后形成含有有害物質的廢水。2019年廣東省一家工業(yè)企業(yè)一車間發(fā)生爆炸并隨之發(fā)生火災，導致車間內(nèi)幾個硫酸鈉溶液儲罐發(fā)生泄漏，火勢控制后泄漏廢液進入消防廢水中。2020年江西省某家醫(yī)藥企業(yè)發(fā)生火災，生產(chǎn)車間廢液流入廠區(qū)雨水管網(wǎng)并隨消防廢水一起進入消防應急池和污水處理站，繼而成為消防廢水的一部分。

3.其他。因為天氣或者火災現(xiàn)場地勢等原因造成的自然降雨、局域地表水體與消防用水或泄露物質造成混合后的水量在很多情況下同樣需要按照消防廢水對待。

（二）火災消防應急廢水的特性^[5]

1.高有機物含量。由于火災現(xiàn)場的燃燒物質多樣，消防廢水中可能含有高濃度的有機物，如未完全燃燒的碳氫化合物、多環(huán)芳烴等。特別是對于一些有機化工和化工企業(yè)而言，火災發(fā)生后，大量有機物燃燒后生成多種復雜有機物和泄漏未燃燒的有機物都會進入大氣和消防廢水中。有機物種類復雜，不同有機物燃點、分解性有所差異，特別是大分子有機物對水體的生物降解能力和自凈能力構成挑戰(zhàn)。

2.含有重金屬和有毒物質。消防廢水中可能含有鉛（Pb）、汞（Hg）、鎘（Cd）、鎳（Ni）、鉈（Tl）等重金屬以及氰化物、砷的化合物、氟化物、多氯聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯醚等有毒物質。這些重金屬及其化合物和有毒物質對環(huán)境和人體健康有長期影響。

3.可生化性差。由于消防廢水中含有大量的難以生物降解的有機物和重金屬，其生化需氧量（BOD）相對較低，可生化性差。有些消防廢水因有機物濃度高而直接呈現(xiàn)黏稠狀且伴有刺激性氣味，有些有機物濃度直接超過《危險廢物鑒別標準毒性物質含量鑒別》（GB50856-2007）標準附錄中所列高分子有機物毒性物質含量限值，可直接作為有機物危險廢物進行管理。2017年江蘇省一家農(nóng)藥化工工廠發(fā)生火災，反應釜中甲苯發(fā)生泄漏并進入消防廢水中，經(jīng)檢測DDT（C14H9Cl5）含量達到156mg/kg，大于標準限值50mg/kg，具有高毒性，可直接判定該廢液為危險廢物，需要按照危險廢物進行管理。因此，含有高濃度有機物的消防應急廢水往往意味著傳統(tǒng)的生物處理方法可能難以有效處理。

4.污染物種類復雜。消防廢水中的污染物種類繁多，包括各種燃燒產(chǎn)物、化學物質、添加劑等。含氯有機物在燃燒過程中通過分解、縮合等反應生成多種有機物，新生成的有機物可能分子量變大，也可能分子量變小。對于復雜的有機物而言，多重副反應和具有不確定的副產(chǎn)物往往造成消防廢水特征污染物具有高度復雜性。

二、火災消防應急廢水對環(huán)境的影響

（一）對水體的影響^[6]

消防廢水的排放會導致水體中有害物質濃度升高，影響水體的生態(tài)平衡和水質。長期污染可能導致水生生物死亡，影響水體的生物多樣性。含有重金屬的消防廢水污染水體后，水環(huán)境中的生物長期積累重金屬后導致個體死亡、種群數(shù)量減少，甚至導致基因突變。難降解的有機物進入地表水體后，水體出現(xiàn)渾濁、惡臭等情況，繼而導致水體環(huán)境急劇惡化，不適合水體生物群落生存，甚至有些種群直接消失。

（二）對土壤的影響^[7]

消防廢水滲入土壤中，可能導致土壤污染，有機物和重金屬廢水對土壤的污染具有一些特定的特征，這些特征影響著污染的表現(xiàn)形式、影響范圍以及治理修復的難度。有機物和重金屬的復合污染使得土壤處理難度增大，因為污染物質之間可能存在相互作用，影響污染物的遷移、轉化和生物有效性。土壤污染通常不易被直觀發(fā)現(xiàn)，需要通過分析化驗和農(nóng)作物殘留檢測等手段才能確定。污染從產(chǎn)生到出現(xiàn)問題往往有較長的滯后時間。污染物質在土壤中容易積累并超標，重金屬對土壤的污染基本上是一個不可逆轉的過程，許多有機化學物質的污染也需要較長時間才能降解。一旦土壤污染，依靠自然過程很難恢復，可能需要采取換土、淋洗土壤等方法，治理成本高、周期長。一些污染物如放射性物質會造成高輻射，影響植物生長和環(huán)境安全。土壤中的污染物不僅通過食物鏈危害動物和人體健康，還能危害自然環(huán)境，如污染地下水和地表水，影響大氣環(huán)境質量。由于土壤污染物質不易擴散和稀釋，土壤污染具有很強的地域性，不同地區(qū)的土壤污染特征可能差異顯著。

土壤污染不僅影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和食品安全，還可能影響社會穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展，因此需要綜合考慮技術的有效性、經(jīng)濟性、安全性和可持續(xù)性。有機物和重金屬廢水對土壤的污染是一個復雜且多維的問題，若消防應急廢水中含有大量有機物和重金屬，一旦進入土壤環(huán)境或者因沒有處理好而污染土壤環(huán)境，將影響土壤的肥力和農(nóng)作物的生長。此外，土壤中的污染物可能通過食物鏈累積，最終影響人類健康。

（三）對人類健康的影響

消防廢水中的有害物質可能通過飲用水、食物等途徑進入人體，對人類健康造成威脅。長期暴露在這些有害物質中，可能增加癌癥、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等健康風險。

三、火災消防應急廢水監(jiān)測技術^[8-9]

（一）監(jiān)測設備與方法

監(jiān)測設備包括便攜式多功能預警互聯(lián)型氣體偵檢儀，該設備可同時實時檢測CH4、H2S、CO、O2等氣體，具有無線預警互聯(lián)、同步顯示、多級跳傳、倒地報警、一鍵報警、北斗/GPS定位、數(shù)據(jù)回傳等功能。通過手機APP、PC及Pad實時掌握環(huán)境及人員狀態(tài)，實現(xiàn)快速感知、實時監(jiān)測、超前預警、應急處置、系統(tǒng)評估。

監(jiān)測方法包括人工和無人機飛航排查、污染物攔截、收集和轉移等。通過這些方法，可以實時監(jiān)測消防廢水的污染情況，為指揮部提供決策依據(jù)。

（二）監(jiān)測技術要點

火災消防應急廢水監(jiān)測技術要點分析涉及多個方面，包括監(jiān)測啟動、污染態(tài)勢判別、監(jiān)測方案制定、跟蹤監(jiān)測、監(jiān)測報告編制、質量保證和控制以及監(jiān)測終止等。

1.監(jiān)測啟動及工作原則。根據(jù)《突發(fā)環(huán)境事件應急監(jiān)測技術規(guī)范》（HJ589-2021），應急監(jiān)測的啟動應遵循快速響應、科學監(jiān)測、準確判別污染態(tài)勢、有效支持應急決策的原則。

2.污染態(tài)勢初步判別。在火災發(fā)生后，需要快速評估廢水中可能含有的污染物種類和濃度以及它們可能對環(huán)境造成的影響。

3.應急監(jiān)測方案。應制定詳細的監(jiān)測方案，包括監(jiān)測點位的設置、監(jiān)測頻次、監(jiān)測項目（如COD、BOD5、氨氮、總磷、總氮、石油類等）。

4.跟蹤監(jiān)測。根據(jù)火災和消防廢水的情況，進行持續(xù)跟蹤監(jiān)測，以確保廢水得到有效控制，防止對環(huán)境造成進一步污染。

5.應急監(jiān)測報告。編制應急監(jiān)測報告，報告中應包含事故發(fā)生的時間、地點、性質等基本情況以及監(jiān)測數(shù)據(jù)和分析結果。

6.質量保證和質量控制。確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，采取必要的質量控制措施。

7.應急監(jiān)測終止。當監(jiān)測數(shù)據(jù)表明廢水污染得到有效控制且不再對環(huán)境構成威脅時，可以終止應急監(jiān)測。

8.人員防護。應急監(jiān)測人員應配備適當?shù)姆雷o設施，以確保在監(jiān)測過程中的個人安全。

9.污染物攔截和收集。在火災現(xiàn)場，應采取措施攔截和收集消防廢水，以防止其進入周邊水體，造成環(huán)境污染。

10.演練和培訓。定期進行應急演練，提升應對因火災產(chǎn)生的次生消防廢水所導致的環(huán)境污染事件的能力。

11.多部門協(xié)調(diào)。在應急監(jiān)測過程中，需要環(huán)保、消防、應急管理等多個部門的協(xié)調(diào)合作，確保信息共享和資源的有效利用。

12.技術和設備支持。確保有足夠的技術和設備支持，如使用無人機進行飛航排查以及必要的監(jiān)測和處理設備。

四、火災消防應急廢水處置技術

火災消防應急廢水處理方式主要包括物理、化學、生物和多種方法連用等方式，如污泥厭氧消化和污泥水生物脫氮技術可實現(xiàn)低碳運行，對處理含有易生化的有機廢水而言具有高效性。在污泥厭氧消化中，通過分級分相厭氧消化加深度脫水處理工藝，污泥有機物降解率提高到大于50%，沼氣產(chǎn)率提高35%，顯著提升了處理效能。污泥厭氧消化系統(tǒng)產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)電和供熱，實現(xiàn)了生物質能的回收利用，減少了溫室氣體排放。污泥水生物脫氮則采用了厭氧氨氧化工藝，無須額外投加碳源，總氮去除率大于80%，氨氮去除率大于90%，有效降低了污水處理成本，減少了二氧化碳的排放。

高濃度有機廢水處理技術可以分為物化處理技術、化學處理技術和生物處理技術。物化法如萃取法、吸附法、濃縮法、超聲波降解法等，常用作預處理手段，通過回收廢水中的有用成分或對難生物降解物進行處理，以提高廢水的生化性。化學處理技術如焚燒法、Fenton氧化法、臭氧氧化法、電化學氧化法等，通過化學原理將廢水中的污染物轉化為無害物質。生物處理技術則利用微生物的代謝作用來分解、轉化水體中的有毒有害化學物質，包括好氧活性污泥法和好氧生物膜法等。

重金屬廢水處理系統(tǒng)通過物理、化學和生物等方法，將廢水中的重金屬離子進行有效去除或轉化。這些系統(tǒng)包括沉淀法、離子交換法、膜分離法、生物吸附法等。例如，沉淀法通過添加沉淀劑使重金屬離子形成不溶于水的沉淀物；離子交換法利用離子交換樹脂的吸附能力；膜分離法通過特殊膜材料分離重金屬離子；生物吸附法利用微生物或植物的吸附能力。這些方法的應用不僅有效降低了重金屬含量，減輕了環(huán)境污染，還能實現(xiàn)資源的回收利用，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。國家重金屬污染防治工程技術研究中心研究開發(fā)了重金屬廢水生物制劑法深度處理與回用含重金屬的低濃度二氧化硫煙塵凈化與回收、含砷固廢的治理及資源化利用、有色冶煉污酸廢水的資源化處理，還有重金屬重污染土壤的修復等多項技術。

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作者簡介：朱慶文（1985— ），男，漢族，江西南昌人，本科，中級工程師，研究方向：地質勘探、場地調(diào)查、地下水勘探與環(huán)境監(jiān)測等。