黃楊威
(福建省金皇環(huán)??萍加邢薰?,福建 福州 350001)
隨著土地資源日益緊張,環(huán)境保護(hù)壓力日益增大,包括中國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家開(kāi)始廣泛采用地下水封洞庫(kù)儲(chǔ)備石油。地下水封儲(chǔ)油洞庫(kù)就是在穩(wěn)定的地下水位以下,一定深度的人工鑿巖洞內(nèi),利用“水封”作用儲(chǔ)存油品,其儲(chǔ)油原理如圖1所示:由于巖壁中充滿(mǎn)地下水的靜壓力大于儲(chǔ)油靜壓力,油品始終被封存在由巖壁和裂隙水組成的一個(gè)封閉的空間里,以防滲漏出去;由于油品比水輕且與水不相溶,滲入洞庫(kù)中的水沿著巖壁匯集到洞庫(kù)底部,形成防止?jié)B漏的水墊層,油始終處在水墊之上,從而達(dá)到長(zhǎng)期儲(chǔ)存油品的目的;洞庫(kù)設(shè)置進(jìn)出油泵進(jìn)行收發(fā)油,積水坑設(shè)置抽水泵及時(shí)將洞庫(kù)內(nèi)裂隙水抽出處理;通常為改善地下水力分布、提高洞庫(kù)氣密性需設(shè)置水幕系統(tǒng),水幕系統(tǒng)由一系列鉆孔組成的水平水幕、垂直水幕和水幕巷道組成[1]。
圖1 地下水封洞庫(kù)儲(chǔ)油原理簡(jiǎn)圖
地下水封洞庫(kù)儲(chǔ)油是一種良好的儲(chǔ)油形式,在安全性、環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性等方面都有突出優(yōu)勢(shì)。鑒于當(dāng)前復(fù)雜的國(guó)際形勢(shì)和迫切的戰(zhàn)略需求,提升大型地下水封洞庫(kù)建設(shè)水平、加快大型地下水封洞庫(kù)建設(shè)步伐勢(shì)在必行[2]。目前,針對(duì)水封洞庫(kù)選址、圍巖穩(wěn)定、圍巖滲透性、水幕系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用、滲控等關(guān)鍵理論與工程技術(shù)已有一定的研究成果,也有較多論文對(duì)此進(jìn)行了總結(jié)[3-4],但在此類(lèi)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)方面,現(xiàn)有的論文主要集中在地下水?dāng)?shù)模研究[5-7],對(duì)施工期、運(yùn)營(yíng)期環(huán)境影響評(píng)價(jià)還未有系統(tǒng)的探究,本文初步探討此類(lèi)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)要點(diǎn),以供環(huán)評(píng)編制工作者和生態(tài)環(huán)境審批部門(mén)參考。
大型地下水封洞庫(kù)儲(chǔ)油項(xiàng)目具有建設(shè)周期長(zhǎng)、影響范圍廣等特點(diǎn),施工期環(huán)境影響主要為地下開(kāi)挖出大量的土石方需臨時(shí)堆存與轉(zhuǎn)運(yùn)、施工高峰期有較多施工廢水產(chǎn)生、施工過(guò)程爆破振動(dòng)影響以及施工過(guò)程地下水水位降低等。待施工結(jié)束,施工期影響逐漸消失,影響范圍內(nèi)環(huán)境能夠得到逐步恢復(fù)。運(yùn)營(yíng)期主要體現(xiàn)為油氣處理設(shè)施尾氣影響、洞庫(kù)內(nèi)裂隙水需抽出處理、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等。
施工期需要關(guān)注地下工程施工帶來(lái)的環(huán)境影響。作為施工期一部分,工程設(shè)計(jì)主要包括洞罐的容量和數(shù)量、布置形式、結(jié)構(gòu)選擇、洞室間壁距離、覆蓋層厚度、圍巖的技術(shù)處理、豎井、操作巷道、密封塞、水幕系統(tǒng)及施工巷道等。在設(shè)計(jì)中依據(jù)水文地質(zhì)資料和油品儲(chǔ)存的工藝要求并結(jié)合施工方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。施工主要內(nèi)容有地下巷道和洞庫(kù)開(kāi)挖、鉆孔、裝藥爆破作業(yè)、圍巖支護(hù)作業(yè)、灌漿施工、洞庫(kù)清理、封塞等。地下工程一般開(kāi)挖工序如圖2所示。
圖2 地下工程開(kāi)挖工序示意圖
施工期環(huán)境影響因素包括地下工程施工產(chǎn)生的爆破煙氣與粉塵、洞室和巷道滲水、地下水水位影響;石料石渣地面運(yùn)輸揚(yáng)塵;臨時(shí)堆渣場(chǎng)風(fēng)蝕揚(yáng)塵、現(xiàn)有植被破壞;地面工程、管道敷設(shè)產(chǎn)生的揚(yáng)塵、建筑垃圾;調(diào)試、清庫(kù)過(guò)程產(chǎn)生的廢水等。以1 000萬(wàn)m3容量地下水封洞庫(kù),施工期48個(gè)月為例,施工期環(huán)境影響情況及環(huán)保措施見(jiàn)表1。
原油入庫(kù):原油由油輪海運(yùn)至碼頭,利用油輪上的卸船泵,經(jīng)碼頭裝卸臂、卸油管道卸到地上原油罐內(nèi)。地上油罐原油經(jīng)泥沙等雜質(zhì)沉降、計(jì)量后,由中轉(zhuǎn)泵加壓經(jīng)管道輸送至對(duì)應(yīng)的地下洞庫(kù)。
原油出庫(kù):地下洞庫(kù)內(nèi)原油經(jīng)潛油提升(如圖3所示)泵加壓后輸送到地上油庫(kù)儲(chǔ)罐,經(jīng)脫水、采樣、計(jì)量后經(jīng)裝船泵輸送至油船外運(yùn)。原油洞庫(kù)正常投用后,在原油出庫(kù)過(guò)程中,洞庫(kù)內(nèi)油氣的壓力逐漸減小,當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力值時(shí),自動(dòng)補(bǔ)充氮?dú)獾蕉垂迌?nèi),防止外部空氣進(jìn)入洞罐,確保洞罐生產(chǎn)安全。運(yùn)營(yíng)期工藝流程如圖3所示。
圖3 運(yùn)營(yíng)期工藝流程簡(jiǎn)圖
通過(guò)對(duì)工藝流程的分析,項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)期產(chǎn)污環(huán)節(jié)主要有地下洞庫(kù)注油時(shí)呼出油氣、地下洞庫(kù)含油裂隙水、廢水處理設(shè)施產(chǎn)生的含油污泥及設(shè)備噪聲等,具體分析如下。
2.2.1 工藝廢氣
地下水封洞庫(kù)儲(chǔ)存原油深埋在地下巖體中,正常儲(chǔ)存時(shí),洞庫(kù)內(nèi)處于恒溫恒壓狀態(tài),原油庫(kù)的呼吸系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài),油庫(kù)沒(méi)有小呼吸損失。運(yùn)營(yíng)期廢氣主要來(lái)自地下洞庫(kù)注油廢氣,根據(jù)楊森等的研究[8],黃島國(guó)家石油儲(chǔ)備地下水封洞庫(kù)工程,其300萬(wàn)m3地下洞庫(kù)原油周轉(zhuǎn)一次,大呼吸損耗的原油約為1 300 m3,可采用類(lèi)比法估算相應(yīng)規(guī)模工程廢氣產(chǎn)生量。
2.2.2 廢水
廢水主要包括地下含油裂隙水,含油裂隙水主要來(lái)自地下洞庫(kù)泵坑內(nèi),主要為涌出的地下水,因直接與原油接觸,裂隙水中含有油類(lèi)物質(zhì)。裂隙水量的大小取決于洞庫(kù)區(qū)域內(nèi)的地下水文、地質(zhì)情況和洞庫(kù)開(kāi)挖后對(duì)圍巖裂隙處理的程度。根據(jù)《地下水封石洞油庫(kù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50455—2020)對(duì)洞庫(kù)防滲的規(guī)定,洞庫(kù)應(yīng)采用噴射混凝土或注漿進(jìn)行防滲處理,處理后的滲水量,每100萬(wàn)m3庫(kù)容不宜大于200 m3/d??刹捎么嗽O(shè)計(jì)規(guī)范估算相應(yīng)規(guī)模工程地下含油裂隙水產(chǎn)生量。
根據(jù)廣東某地下水封洞庫(kù)含油裂隙水的檢測(cè)數(shù)據(jù),廢水中的主要污染物為COD、石油類(lèi)、硫化物,COD濃度為139~153 mg/L,石油類(lèi)濃度為8.2~11.6 mg/L,硫化物濃度為0.4~0.5mg/L??刹捎妙?lèi)比法結(jié)合工程情況估計(jì)含油裂隙水污染物濃度。
2.2.3 固體廢物
固體廢物主要為廢水處理設(shè)施產(chǎn)生的含油污泥,屬于危險(xiǎn)廢物,需委托有資質(zhì)單位處置。
2.2.4 噪聲
運(yùn)營(yíng)期噪聲主要來(lái)自庫(kù)區(qū)內(nèi)各種輸油泵、水泵,空壓機(jī)等運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲。其中潛油泵、潛水泵位于地下洞庫(kù)內(nèi),埋深較深,通過(guò)巖體及構(gòu)筑物隔聲后對(duì)地面聲環(huán)境幾乎無(wú)影響,其他噪聲設(shè)備聲級(jí)強(qiáng)度在80~90dB之間。
2.3.1 工藝廢氣
參照《排污許可證申請(qǐng)與核發(fā)技術(shù)規(guī)范 儲(chǔ)油庫(kù)、加油站》(HJ1118—2020),對(duì)地下洞庫(kù)注油時(shí)呼出的油氣,其治理可行技術(shù)包括吸附、吸收、冷凝、膜分離、熱力焚燒、催化燃燒或組合技術(shù),油氣治理設(shè)施工藝應(yīng)為上述可行技術(shù)或組合技術(shù),同時(shí)根據(jù)《儲(chǔ)油庫(kù)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB20950—2020)的排放控制要求,油氣治理設(shè)施處理效率應(yīng)大于等于95%。
2.3.2 廢水
參照HJ1118-2020,對(duì)生產(chǎn)廢水,預(yù)處理可行技術(shù)包括隔油、氣浮、混凝、吸附、調(diào)節(jié),生化處理可行技術(shù)包括活性污泥法、生物膜法。含油裂隙水含有油類(lèi)物質(zhì),可采用上述預(yù)處理工藝,再經(jīng)生化工藝處理達(dá)標(biāo)后排入園區(qū)污水處理廠(chǎng)。
2.3.3 地下水污染防治措施
①地面設(shè)施應(yīng)參照《石油化工工程防滲技術(shù)規(guī)范》(GB/T50934—2013)的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行防滲。②在洞庫(kù)邊界之外一定范圍內(nèi)(不宜小于地下儲(chǔ)油洞罐地面投影外擴(kuò)200 m),設(shè)置水力保護(hù)區(qū),在該區(qū)域內(nèi)不進(jìn)行打井開(kāi)采地下水等活動(dòng),以保證不對(duì)庫(kù)區(qū)的水文地質(zhì)條件產(chǎn)生過(guò)多擾動(dòng)。③從國(guó)內(nèi)外地下水封洞庫(kù)的建設(shè)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)以及我國(guó)現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可知,地下水封洞庫(kù)特別是大型地下水封洞庫(kù)設(shè)置水幕系統(tǒng)是十分必要的,是保證水封效果的一個(gè)最有效的措施,在我國(guó)現(xiàn)行的《地下水封石洞油庫(kù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50455—2020)中,對(duì)于水幕系統(tǒng)的設(shè)置也做了規(guī)定,此外,地下水封洞庫(kù)應(yīng)按照《地下水封石洞油庫(kù)水幕系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SH/T3211—2020) 要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。④結(jié)合庫(kù)區(qū)含水層系統(tǒng)和地下水徑流系統(tǒng)特征,按照《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ 164—2020)建立覆蓋全庫(kù)區(qū)的地下水監(jiān)控系統(tǒng),對(duì)地下水位及水質(zhì)開(kāi)展定期監(jiān)測(cè)。在運(yùn)營(yíng)初期,建議對(duì)原油中可能包含的有機(jī)特征污染物進(jìn)行監(jiān)測(cè),包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、氯苯、萘等,根據(jù)跟蹤監(jiān)測(cè)情況對(duì)有機(jī)特征污染物指標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。
地下水封洞庫(kù)儲(chǔ)油比地面儲(chǔ)罐儲(chǔ)油具有更高的安全性,體現(xiàn)在以下幾方面。
(1)地下水封洞庫(kù)位于地下深處的基巖內(nèi),受地震、臺(tái)風(fēng)、雷電、暴雨、滑坡等自然災(zāi)害的影響比地面儲(chǔ)罐小,更不易損壞。
(2)當(dāng)發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí),地下水封洞庫(kù)的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的。據(jù)試驗(yàn),深6 m且有覆蓋物的洞庫(kù)就能承受一般炸彈的轟炸,深30 m的地下洞庫(kù)可以承受各種炸彈的直接命中。地下水封洞庫(kù)深埋于近百米的巖層以下,在戰(zhàn)時(shí)其安全性仍舊很高。地下水封洞庫(kù)適合作為國(guó)家戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備庫(kù)。
(3)20世紀(jì)50年代以來(lái),世界各國(guó)已建成幾百座地下水封洞庫(kù),尚未出現(xiàn)過(guò)爆炸、泄漏等安全事故。
在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)方面,洞庫(kù)位于地下水位線(xiàn)以下,受地下水壓力包圍,在水文地質(zhì)條件滿(mǎn)足的情況下,地下水封洞庫(kù)在正常運(yùn)行過(guò)程中,地下水是從四周向洞庫(kù)內(nèi)滲入,同時(shí)由于油品不溶于水,所儲(chǔ)存的油品不會(huì)向周?chē)叵滤當(dāng)U散而造成對(duì)地下水水質(zhì)的污染。
此外,大型地下水封洞庫(kù)設(shè)置水幕系統(tǒng),主要目的是改善儲(chǔ)庫(kù)周?chē)鷰r石縫隙的水文流動(dòng)形式、維持較高水壓而在巖體里建設(shè)的一個(gè)人工補(bǔ)水系統(tǒng),水幕系統(tǒng)作為一種人工地下水位保障系統(tǒng),設(shè)有最低水位保證線(xiàn),水幕系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中其水位高程高于設(shè)定的最低水位保證線(xiàn),主洞室和水幕巷道的埋置深度也是基于最低水位保證線(xiàn)經(jīng)過(guò)計(jì)算確定的。設(shè)置水幕系統(tǒng),可以避免項(xiàng)目運(yùn)行期間水封洞庫(kù)周邊水位下降至含油液位以下,從而有效降低相應(yīng)污染風(fēng)險(xiǎn)[9-10]。
綜上,從本質(zhì)安全方面,設(shè)置了水幕系統(tǒng)的大型地下水封洞庫(kù)具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
地下水封洞庫(kù)是一種良好的儲(chǔ)油形式,對(duì)保障國(guó)家能源安全具有重大意義,沿海各地將迎來(lái)此類(lèi)項(xiàng)目建設(shè)的高峰期,本文從施工期、運(yùn)營(yíng)期等方面,初步分析此類(lèi)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)要點(diǎn),以供相關(guān)人員參考。但大型地下水封洞庫(kù)儲(chǔ)油項(xiàng)目在我國(guó)還處于起步階段,理論與工程方法有待完善,需要在實(shí)踐中深化研究,不斷充實(shí)。最后,對(duì)此類(lèi)項(xiàng)目環(huán)保工作提出幾點(diǎn)建議。
(1)地下水封洞庫(kù)項(xiàng)目施工周期長(zhǎng),一般在3年以上,施工期對(duì)周邊環(huán)境擾動(dòng)大,高峰期有較多的廢水、石渣產(chǎn)生,應(yīng)該加強(qiáng)施工期的管理,建議建設(shè)單位委托有能力的單位進(jìn)行環(huán)境監(jiān)理,落實(shí)施工期環(huán)保措施。
(2)建設(shè)單位應(yīng)依法公開(kāi)環(huán)境信息,配合當(dāng)?shù)卣龊弥苓吶罕姷男麄鞴ぷ?,加?qiáng)與周?chē)姷臏贤?,及時(shí)解決公眾擔(dān)憂(yōu)的環(huán)境問(wèn)題,防范與化解環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),維護(hù)群眾環(huán)境權(quán)益和社會(huì)穩(wěn)定。
(3)在建設(shè)項(xiàng)目正式投入運(yùn)營(yíng)3~5年內(nèi)應(yīng)當(dāng)開(kāi)展建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響后評(píng)價(jià)。