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        液氯泄漏的環(huán)境風險評價——以自來水廠為例

        2010-01-07 06:50:46福建華大環(huán)保工程有限公司
        海峽科學 2010年6期
        關鍵詞:液氯鋼瓶自來水廠

        福建華大環(huán)保工程有限公司 任 鋒

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        液氯泄漏的環(huán)境風險評價——以自來水廠為例

        福建華大環(huán)保工程有限公司 任 鋒

        以某自來水廠為例,采用風險識別、源項分析和風險后果計算等方法對液氯泄漏進行環(huán)境風險評價,計算風險值,了解其環(huán)境風險的可接受程度,提出減少風險的對策、措施及應急預案。

        液氯 環(huán)境風險評價 風險值

        環(huán)境風險突發(fā)性污染事故是指無固定排污方式突然發(fā)生難以控制的惡性事故,這種事故具有極大的破壞性和影響的長期性,并常常造成人員傷亡。建設項目的環(huán)境風險評價是指建設項目建設和運行期間發(fā)生的可預測突發(fā)性事故(一般不包括人為破壞及自然災害)引起有毒有害物質、易燃易爆等物質泄漏,或突發(fā)事件產(chǎn)生新的有毒有害物質,所造成的對人身安全與環(huán)境的影響和損害,進行評估,提出防范、應急與減緩措施。

        氯氣是用途極為廣泛的重要化工原料,屬于毒性危險物質?;S、自來水廠的氯氣泄漏事件時有發(fā)生,造成人員傷亡和經(jīng)濟損失。研究液氯泄漏的環(huán)境風險評價,對防范液氯泄漏事故的發(fā)生具有實際意義。本文以某自來水廠為例,對自來水廠的液氯泄漏進行環(huán)境風險評價,了解其環(huán)境風險的可接受程度,提出減少風險的對策、措施。

        1 風險識別

        1.1 物質風險識別

        自來水廠涉及的化學藥劑中,具有毒性和腐蝕性的物質為氯。

        1.1.1危險物質及其特性

        氯的特性詳見表1。

        表1 氯特性一覽表

        1.1.2毒性及火災爆炸危害

        表2 氯的危險性和毒性分類結果表

        氯的危險性和毒性分類見表2。氯屬于Ⅱ類高度危害物質。對照《建設項目環(huán)境風險評價技術導則》(HJ/T169-2004),氯屬于導則規(guī)定的一般毒性危險物質,不屬于易燃物質。

        1.1.3識別結果

        自來水廠主要危險物質為氯,危害類別為毒性。

        1.2 生產(chǎn)設施風險識別

        1.2.1工藝過程危險性識別。自來水廠的加氯生產(chǎn)工藝不屬于危險工藝。

        1.2.2儲運過程風險識別。該自來水廠液氯庫有3組氯瓶。

        每組8個氯瓶,每瓶貯量為1噸,氯氣庫液氯總貯存量為24噸。氯氣鋼瓶用汽車運輸,在運輸和儲存過程中因操作不當、鋼瓶碰撞、傾覆等原因引起泄漏,將污染大氣環(huán)境,造成人員中毒。

        綜上所述,本項目生產(chǎn)設施的風險主要來源于儲運系統(tǒng)的液氯泄漏風險。

        1.2.3風險識別結果

        1.2.3.1液氯庫。本項目的液氯貯存量小于貯存區(qū)臨界量,不構成重大危險源。氯屬于有毒物質,液氯鋼瓶為風險分析對象、液氯泄漏列為預測分析內容。

        表3 本項目Cl2貯存數(shù)量

        1.2.3.2物質運輸。由于運輸過程中環(huán)境條件的不確定性,本文不分析液氯運輸過程的風險源項,只介紹運輸過程中的風險防范措施。

        2 源項分析

        2.1 最大可信事故

        自來水廠風險最大可信事故為液氯鋼瓶閥門發(fā)生泄露事故。

        2.2 風險概率分析

        2.2.1事故類比調查

        (1)2004年8月11日,江蘇省金壇市自來水廠發(fā)生氯氣泄漏;(2)2004年8月6日,四川省峨眉山市一自來水廠500公斤的液氯氣罐泄漏;(3)2005年7月12日,江蘇江丹徒區(qū)高資自來水廠發(fā)生氯氣泄漏;(4)2006年8月6日,湖南省永州東安縣自來水公司500公斤的液氯罐發(fā)生泄漏。

        2.2.2風險概率的確定

        事故概率主要通過對國內外同類工藝、裝置歷史事故資料的調查、分析和類比獲得。國外常見的典型泄漏孔徑分類、以及用于重大危險源定量風險評價的泄漏概率摘錄于表4[1],根據(jù)表4,氯氣鋼瓶小孔泄露孔徑為50mm時,泄露概率為5.00×10-6次/年。

        表4 用于重大危險源定量風險評價的泄漏概率表

        2.3 事故源項

        通常發(fā)生鋼瓶泄漏事故后,通過報警、噴淋等措施,10分鐘后即可控制泄漏。液氯的閃蒸率F為0.195。根據(jù)經(jīng)驗,當F≥0.2時,一般不會形成液池;當F<0.2時,F(xiàn)與帶走液體之比存在線性關系[2]。通過計算可知液氯泄露時形成液池的量很小,可視為全部被蒸發(fā)。因此氯的揮發(fā)速度可近似等于其泄漏速度。液氯泄漏速率采用液體流速計算方程(即柏努利方程)計算。源強參數(shù)和預測源強計算結果詳見表5。

        表5 源強參數(shù)和預測源強計算結果

        3 風險事故評價指標

        以LC、IDLH、MAC作為液氯泄漏的風險事故評價指標。LC為致死濃度,LC50為半致死濃度。IDLH為立即危害生命和健康濃度,由美國國家職業(yè)安全與健康研究所(NIOSH)在《危險化學物質指南手冊》中提出;IDLH定義為有害環(huán)境中空氣污染物濃度達到某種危險水平,如可致命,或可永久損害健康,或可使人立即喪失逃生能力。MAC為最高允許濃度,定義為在工作地點、在一個工作日內、任何時間有毒化學物質均不應超過的濃度。本文提出的風險評價相關指標見表6。

        表6 環(huán)境風險評價指標(單位:mg/m3)

        注1:表中Cl2的致死濃度值為人吸入10min致死濃度。

        注2:IDLH值來源:呼吸防護用品的選擇、使用與維護(GB/T18664-2002)。

        注3:MAC值來源:工業(yè)場所有害因素職業(yè)接觸限值(GBZ2.1-2007)。

        表中Cl2的各致死濃度值參照文獻[3]的相關內容確定:當事故發(fā)生后,有毒氣體造成的致死百分率與有毒氣體的性質、毒氣濃度及接觸時間有關。通過人們在一定時間接觸一定濃度所造成影響的概率(Y)來表征,Y與有毒氣體濃度及接觸時間的關系由下式計算:

        式中:At、Bt、n為物質系數(shù),取決于毒物的性質;C為有毒氣體濃度;te為接觸時間,本評價取10min。概率Y與致死百分率的關系見文獻[3]。

        4 風險后果計算與分析

        4.1 預測模式

        按最大可信事故源項設定,Cl2在大氣中的擴散采用風險評價導則中的多煙團模式,對設定事故狀態(tài)下的Cl2在不利氣象條件下(靜小風、D和F類穩(wěn)定度)的濃度分布進行計算。預測各評價范圍內污染物濃度隨時間和空間的分布(詳略)。

        4.2 后果計算與分析

        預測時,選取風速為靜風、小風;大氣穩(wěn)定度選擇中性D和穩(wěn)定F類兩種情況。各氣象條件下事故發(fā)生后, Cl2達各評價指標最遠距離預測結果見表7。

        表7 Cl2預測結果

        Cl2泄漏風險事故發(fā)生后,F(xiàn)類穩(wěn)定度、1.5m/s風速條件下,在風險源下風向超過1%、10%、50%致死濃度和IDLH的范圍最大,分別為791m、455m、183m和1074m,無超90%致死濃度范圍。在F類穩(wěn)定度、1.5m/s風速條件下,下風向超MAC濃度范圍最大,為13911m。

        5 風險后果綜述及可接受水平分析

        風險值是風險評價表征量,包括事故的發(fā)生概率和事故的危害程度。結合風險影響預測結果和區(qū)域人群分部特征,計算最大可信事故的風險值。

        液氯鋼瓶閥門發(fā)生泄露事故后,計算得各致死概率下的最大風險值2.5×10-5,小于化工行業(yè)8.33×10-5的風險可接受水平。因此在設定的事故狀態(tài)下,Cl2泄漏的環(huán)境風險是可接受的。

        6 風險管理及應急預案

        加氯間和倉庫采用封閉式建筑,并設置機械引風設施和氯氣堿吸收裝置。泄漏應急處理和儲運注意事項見表1。

        根據(jù)預測計算結果,當發(fā)生最大可信事故時,下風向超IDLH最遠的距離為1074m;超MAC濃度的最遠距離為13911m。因此,當本項目發(fā)生Cl2泄漏時,應在30min之內組織疏散風險源周邊1100m范圍內人員,撤離無關人員(包括廠區(qū)職工)至上風向安全區(qū)域。同時在14000m范圍內根據(jù)氣象、地理等條件,進行Cl2的應急監(jiān)測。

        7 結論

        自來水廠風險最大可信事故為液氯鋼瓶閥門發(fā)生泄露事故。事故發(fā)生后,各致死概率下的最大風險值為2.5×10-5,小于化工行業(yè)8.33×10-5的風險可接受水平,風險是可以接受的。風險事故發(fā)生后,應根據(jù)事故嚴重情況采取相應的應急措施,疏散風險源周邊1100m范圍內人員至上風向安全區(qū)域。同時在14000m范圍內根據(jù)氣象、地理等條件,進行Cl2的應急監(jiān)測。

        [1] 胡二邦.環(huán)境風險評價實用技術、方法和案例[M].北京:中國環(huán)境科學出版社,2009.

        [2] 汪元輝.安全系統(tǒng)工程[M].天津:天津大學出版社,1999.

        [3] 中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究所.石化裝置定量風險評估指南[M].北京:中國石化出版社,2007.

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