石化企业的事故废水和污染雨水的收集

近几年来，我国科技技术在快速发展的过程中，大量的化工企业在国内开始兴建工厂，尤其是很多外资企业。这促使我国的科技迅速发展得到了极大的进步，但在这一过程中，其化工污染问题也开始逐渐暴露出来。随着现代化工工艺的发展，生产过程中产生各类废水，尤其还会有大量的污染物质对水质造成污染，如事故废水以及污染雨水，这类水由于自身所存在的大量有害物质，是禁止排入到城市排水系统中的。为了满足环保要求，达到环境保护和造福人类的目的，事故废水和污染雨水的收集及处理就变得非常重要。而事故水收集系统在化工企业已经成为了一个极其重要的组成部分，只有该环节的良好建立，才能够使得化工企业的排水体系更加合理。下文主要针对化工厂区的污染雨水以及事故水收集问题进行了全面详细的探讨。

2 、收集系统

根据室外排水规范和GB 50483-2006《化工建设项目环境保护设计规范》，化工建设项目必须设置应急事故池。化工生产装置存在着燃烧、爆炸等因素，设置事故池是为了在发生事故后能有效的接纳装置排水、消防水等污染水。相当大一部分化工厂在发生了化工事故之后，之后极有可能出现次生性的火灾，而且整个体系本身还会在这一过程中构成一条完整的灾害链，在这种情况之下，直接给周边群众生活的生态圈带来的极大的污染危害。

如果化工厂区在火灾发生之后再对事故废水进行排除，那么就会使管网建设和相关人工费用在这一过程中无形的增大。所以化工厂区中受到化工污染的废水必须要从未被直接受到污染的水通过措施进行自动分离。另外如果直接将大量事故废水排入到污水的处理厂之中，会直接导致事故废水在这一过程中影响到常态水的水质，并且会加重污水处理厂的负担。所以，任何化工企业在进行建设的过程中，都必须建立起相应的雨污水收集系统，并且还要在建设完成投入生产之后，定期的对收集池进行检测、处理、排放。

初期雨水，顾名思义就是降雨初期阶段的雨水。降雨初期，雨水有可能溶解厂区上空空气中的酸性气体、工厂废气等污染性气体，而同时雨水冲刷屋面、道路、罐区地坪、露天装置等，若上述区域存在生产物料跑冒滴漏，那雨水中会不可避免的含有上述污染物质。所以，对于石化企业的初期雨水必须进行单独的收集排放并进行处理或排入污水系统合并处理，最终达到受纳水体接受标准后方可排放。下面就我自己做过和了解的一些项目，谈谈自己的设计思路和想法。

2.1 收集方式

一般来说，事故水和污染雨水收集系统由生产装置区内及罐区周围的集水坑、排水沟以及厂区的初期雨水管网或明渠、事故水池和初期雨水收集池组成。事故废水管线和初期雨水管线通常都是合并的，或者说共用的；初期雨水池和事故废水池我们在设计中一般考虑合建。因为发生事故时产生事故废水，同时我们也会考虑最不利情况：同时还在降雨。

2.1.1 统一收集

如果厂区的生产装置和罐区比较集中时，可以考虑统一设置一个收集池。收集池可靠近水量较大的罐区。有时在设计过程中，结合环评和业主的意见，也要综合考虑设置位置。大多数设计会采用统一收集。原理图如下图2.1.1-1所示：

2.1.2独立收集

当厂区有多个储罐且距离较远，如果设置统一的初期雨水收集池，长距离敷设初期雨水埋地管线，管网投资较高。并且不同的初期雨水径流时间将导致远端污染区的初期雨水还未达到初期雨水池，就被近端的污染区后期清净雨水填满。所以这种情况下，可考虑就近设置收集池。

我所参与的某年产10万吨丁苯胶乳项目，设计所采用的就是这种方式，四个罐区合建一个收集池，然后分别由提升设施送至后续处理。或者罐区较大时，地面坡度过大，汇流时间过长时可考虑在罐区两端分别设置收集池。原理图如下图2.1.1-2所示：

2.2分流方式

2.2.1从分流方式来讲，有的设计是在收集终端即水池处进行：

例如某年产4万吨聚氨酯以及热塑性聚氨酯工程项目。项目占地为34700平方米。其公司厂区的主要建筑有工程楼、生产厂房、服务楼、储罐区、露天原料场、事故泵房等。

本项目事故水收集池主要收集全厂容易发生污染事故的工艺装置区的事故水和初期雨水。收集池总长26米，宽14米，埋深约4米，分别由事故废水池、初期雨水池、溢流池和清净雨水池四个部分组成。正常情况下，阀门V1、闸门Y1处于常开，闸门Y2常闭。如下图2.2.1-1所示：

2.2 分流方式

2.2.1 从分流方式来讲，有的设计是在收集终端即水池处进行：

例如某年产4万吨聚氨酯以及热塑性聚氨酯工程项目。项目占地为34700平方米。其公司厂区的主要建筑有工程楼、生产厂房、服务楼、储罐区、露天原料场、事故泵房等。

本项目事故水收集池主要收集全厂容易发生污染事故的工艺装置区的事故水和初期雨水。收集池总长26米，宽14米，埋深约4米，分别由事故废水池、初期雨水池、溢流池和清净雨水池四个部分组成。正常情况下，阀门V1、闸门Y1处于常开，闸门Y2常闭。如下图2.2.1-1所示：

1）降雨时候，污染区域的前15分钟雨水通过雨水管道先进入溢流池,通过闸门Y1被收集在初期雨水池内。当初期雨水池的水位达到最高水位时,关闭闸门Y1。雨水通过雨水管道溢流入清净雨水池，排入清净雨水系统。2）当发生泄漏事故或火灾时关闭闸门Y1，开启闸门Y2。生产装置区或罐区的事故废水将通过集水坑收集流入雨水管网，通过闸门Y2排入事故废水收集池。我个人认为这种方式在总体的管线布置上比较方便和明了。但是管线不可避免会有污染，这样在收集后续清净雨水时，仍会有污染物质残留。而且阀门及水池闸门的切换操作多，企业对员工的管理和培训需要更详细。另外要设置事故水和污染雨水两套提升设施，从经济角度讲不是最有效。不过对于小型项目或者厂区地管敷设面积比较局促的情况下，这种方式还是可以采用。

2.2.2 在产生事故废水和污染雨水产生的源头处进行清污分离。以罐区为例：

1）设置两路管线，一路为初期雨水管线，一路为清净雨水管线。两路管线分别通过不同的切断阀门与罐区相连。降雨或发生事故时，通过操作阀门的不同开启时间来达到雨污分流。我所参与的BACH MAN罐区项目，如上图2.2.2-1所示，正常生产状态下为了防止物料泄露，阀门V1和V2均处于关闭状态。当降雨时，开启阀门V1大概10~15分钟，被污染的雨水被排放至初期雨水池，采用提升泵送至后续处理。之后关闭阀门V1，开启阀门V2，后续清净雨水进入清净雨水管线。若发生事故，则开启阀门V1，将罐区内的泄漏物料和消防用水排放至初期雨水、事故水合建水池，之后采用提升泵送至后续处理。这种方式最重要的是在于阀门的及时操作切换。

2）设置一路管线，通过高位溢流井来实现清污分流。

我所参与的某年产10万吨丁苯胶乳项目，设计所采用的就是这种方式，如下图2.2.2-2所示：

平时阀门处于常闭状态，防止物料泄露。降雨或发生事故时，开启阀门，受污染水通过高位溢流井内的低位管线（受污染水管线）流入初期雨水、事故水合建水池，当水池被充满时，后续清净雨水通过高位溢流井内的高位管线溢流进入清净雨水排放管线。这种方式的重点在于根据污染区的污染水量确定水池容积，然后确定高位溢流管线的管底标高，必须等于或高于水池的最高液位标高，而低位管线的管底标高等于或低于水池的低液位标高。这样就能保证受污染水优先进入收集池。

2.3 收集池的容积计算

根据《石油化工企业设计防火规范》(GB50160－2008)第7.3.10条以及《化工建设项目环境保护设计规范》（GB50483-2009）6.6.3，事故废水应考虑各方面因素：最大一个设备或储罐的物料量、最大处的消防用水量、最大降雨量。以之前的某年产4万吨聚氨酯以及热塑性聚氨酯工程项目为例：

1）根据《建筑设计防火规范》GB50016－2006计算：

一体化生产厂房；其室内消火栓用水量为50L/s,火灾延续时间为3小时。则50×3.6×3=540m3；而储罐区的最大罐物料泄露量50m3，火灾延续时间为4小时，室外消防冷却水量15l/s，则15×3.6×4=216m3+50m3=266m3。所以得出全厂消防废水水量最大的为生产厂房，为最大值计算处。

2）厂区初期雨水计算

雨水的径流污染现象，在水质污染之中被称之为非点源性的污染现象，这类污染现象存在着突发、非连续等方面的特性。污染雨水的总体特性在于：初期雨水自身的污染物质含量极高，并且随着径流的不断扩散，其雨水本身也在这一过程中被持续的冲刷，这使得雨水中所存在的污染物含量在这一过程中持续不断的降低。但是就目前来说，我国都还没有建立起一个良好的初期雨量的精确计算方式。而依据相应的给排水工程计算，其中针对初期污染雨水的收集问题作出了相应的指示，初期污染雨水的收集时间一般为5分钟，但根据大量的实践证明，计算出初期污染雨水降雨历时大约为8分钟，同时将大量工程因素相结合之后，我依据15分钟的下雨时间来对初期污染雨水的降水量进行计算：

P—设计重现期(y),根据项目所在地的情况，P取5

暴雨强度：q5=4.42 L/(s·100m2)

小时降雨厚底H=36q5=159mm/h

Ψ——径流系数，全厂径流系数取0.9

F——汇水面积(hm2)，本项目污染区域面积：4500m2

所以雨水流量 Qs=ΨHF/3600=179L/s；

污染雨水总量：q=178.6×60×15÷1000=161m3

另外考虑降雨时水池的的积水量，因此设计为：初期雨水池的有效容积为350m3，事故水池的有效容积为540m3。

3 、减量问题

由于水量计算关系着储存设施的容积和提升设施的能力，所以在设计和计算时在清污分流的原则下和规范范围内可以合理减量。

1）如很多石化装置都是露天装置，在一定程度上节约了工程造价，但也提高了雨污水的收集面积。建议在工艺允许的前提下，尽量将污染区集中在装置的局部，如可将操作管口和管线部位尽量集中到储罐的一侧；或局部采用轻钢罩棚，降低污染雨水的产生量。

2）如果水池的建造

位置及大小在厂区的总体上受限，那么在雨水计算上可根据GB50747-2012《石油化工污水处理设计规范》3.1.1，可选择5mi n的降雨深度15mm~30mm来作为污染雨水的计算。既经济又能做到排水的环境要求。

3）在规范范围内采取经济有效的消防措施，也会对之后的事故废水量产生影响。

4 、存在的问题及建议

事故水和污染雨水的收集，对于石化企业来说非常重要。这需要政府、企业、设计、施工相互配合，才能达到有效收集、环保合理的要求。

收集管线的合理布置，将会避免过度投资和不必要的浪费；同时与其他专业的紧密配合设计，也可以将污水量减至合理化范围；另外收集水池的大小及在厂区位置的设置也是非常关键的，它基本汇集了全场的大多数的雨污水，是个非常重要的排水出口。

如果布置在厂区中心区域，影响了其他重要生产装置、厂房的布局；而放在厂区的四周，却增加了排水管的埋深和水池的深度，给施工造成了一定的难度，如果排出口的标高比较浅就只能靠水泵来解决，这些因素都是设置事故收集池所带来的不容忽视的问题。所以石化企业的污染区的合理规划和设计，将是设计和业主共同的努力方向。而在之后的生产运营中，雨污水的有效收集，与企业自身的管理和人员调配息息相关。定时的设备维护和人员培训，才能使发生事故或降雨时，相关人员将相应的阀门及时地开启和关闭，才能让收集管线和收集池的作用真正发挥出来，这样才能切实做到清污分流，防止污染。

5 、结语

综上所述，事故废水以及污染雨水的收集和处理其实从本质上来说，是造福子孙的环保之举；从技术上来讲，是石化企业将实践经验以及能动性进行良好结合的一个重要过程，以此来最大限度的满足各方面的污染防治要求和环保要求。