梁軍波，劉 純

(中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200032)

根據(jù)《國際海運(yùn)危險(xiǎn)貨物規(guī)則》[1]，危險(xiǎn)品是指具有易燃、易爆、毒害、感染、腐蝕、放射性等危險(xiǎn)性質(zhì)，在運(yùn)輸、儲存、生產(chǎn)、使用和處置中容易造成人身死亡、財(cái)產(chǎn)損壞或環(huán)境污染而需要特別防護(hù)的物品。危險(xiǎn)貨物集裝箱運(yùn)輸具有安全、高效、快捷和節(jié)省運(yùn)輸成本的優(yōu)勢，逐漸成為世界化學(xué)品運(yùn)輸?shù)闹髁鞣绞?，?dāng)前76.2%的化學(xué)危險(xiǎn)品通過海上集裝箱進(jìn)行運(yùn)輸，可運(yùn)輸?shù)奈ｋU(xiǎn)化學(xué)品種類達(dá)2 000余種[2]。由于危險(xiǎn)貨物的多樣性，前期設(shè)計(jì)時(shí)對港口中轉(zhuǎn)的品種很難精確預(yù)測，為此環(huán)保設(shè)計(jì)應(yīng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性和通用性。本文以中東某港集裝箱碼頭的危險(xiǎn)貨物堆場為背景，對污、廢水收集中遇到的重難點(diǎn)進(jìn)行了分析，并對國內(nèi)外規(guī)范的不同之處進(jìn)行對比闡述。

為便于運(yùn)營管理危險(xiǎn)貨物集裝箱，采用集中布置方式，布置于2個(gè)條形堆場內(nèi)，并統(tǒng)一布置雨污水收集排放設(shè)施。危險(xiǎn)品貨物集裝箱堆取中嚴(yán)格遵守《國際海運(yùn)危險(xiǎn)貨物規(guī)則》，只進(jìn)行第2、3、4、5、6.1、8和9類危險(xiǎn)貨物的存儲，并遵照同類物品堆放在一起、化學(xué)性質(zhì)可反應(yīng)的危險(xiǎn)貨物分開放置的原則，嚴(yán)格執(zhí)行其間距要求，堆場布置見圖1。

圖1 危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場排水平面布置(單位：mm)

1 危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場雨污水的收集

危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場四周布置鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)排水明溝，采用耐酸堿的球墨鑄鐵蓋板，發(fā)生泄露后，原地套箱處理，將危險(xiǎn)貨物集裝箱運(yùn)至專用的應(yīng)急泄露場地處理，箱區(qū)的沖洗廢水或者廢液通過明溝收集后排入污水池，污水池內(nèi)設(shè)置水質(zhì)檢測設(shè)備，水質(zhì)滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的排入雨水系統(tǒng)、不滿足標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)行截留外運(yùn)處理，收集方案與國內(nèi)規(guī)范[3]略有不同，兩者對比見表1。

表1 中外標(biāo)準(zhǔn)下危險(xiǎn)貨物堆場污廢水收集方案對比

2 危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場污水池容積的確定

2.1 初期雨水量確定

根據(jù)當(dāng)?shù)匾?guī)范要求，危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場的污水池需考慮初期雨水收集和消防事故污水收集，但兩者不進(jìn)行疊加。

當(dāng)?shù)貧庀蟛块T提供了重現(xiàn)期2 a和重現(xiàn)期5 a的降雨資料，見表2。

表2 危險(xiǎn)貨物箱區(qū)初期雨水量

參考《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]“集裝箱堆場降雨重現(xiàn)期取1～2 a”的要求，取較經(jīng)濟(jì)的2 a重現(xiàn)期。初期雨水指降雨初期5～10 min的降雨量，本項(xiàng)目取前10 min降雨量作為初期雨水量，為此選擇10 min降雨歷時(shí)的小時(shí)降雨量作為初期雨水計(jì)算依據(jù)。本項(xiàng)目布置2個(gè)堆場，根據(jù)平面布置每個(gè)堆場設(shè)置1套獨(dú)立的排水系統(tǒng)，其初期雨水量計(jì)算見表2。由表2可知，每個(gè)堆場內(nèi)初期雨水量為67 m3。

2.2 消防事故污水量

根據(jù)PIANC規(guī)定[5]，消防事故污水量由消防隊(duì)配備等級、消防設(shè)施和消防報(bào)警裝置設(shè)置情況確定，見表3。

表3 消防事故水收集量確定標(biāo)準(zhǔn)

本項(xiàng)目港區(qū)設(shè)置了專用的消防隊(duì)，危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場設(shè)置了自動泡沫炮系統(tǒng)和消防報(bào)警裝置，據(jù)表3可知消防事故污水收集量取150 m3即可，堆場設(shè)置2個(gè)獨(dú)立的污水收集系統(tǒng)，確定每個(gè)堆場消防事故水收集量為75 m3，鑒于火災(zāi)起數(shù)為一次和單一著火點(diǎn)原則，考慮每個(gè)堆場排水系統(tǒng)獨(dú)立的特點(diǎn)，每個(gè)堆場均應(yīng)獨(dú)立收集150 m3事故污水量更合理。

2.3 污水池容積確定

初期雨水量(67 m3)和消防事故水量(75 m3)不進(jìn)行疊加，取兩者大值75 m3作為控制因素開展污水池設(shè)計(jì)，見圖2。污水池采用了溢流堰形式，溢流堰高程2.0 m，高程2.0 m以下管渠均可作為事故水收納容積，管渠收納污水量34 m3，污水池理論有效容積41 m3，以此確定污水池有效容積為59 m3。

圖2 污水池工藝平面布置(高程：m；尺寸：mm)

2.4 國標(biāo)下污水池有效容積

國內(nèi)污水收集池容量應(yīng)根據(jù)發(fā)生事故的集裝箱容量、事故時(shí)消防用水量及可能進(jìn)入收集池的降雨量等因素綜合確定，其污水池容積計(jì)算參照《石油化工環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]事故污水計(jì)算辦法，具體公式如下：

VT=(V1+V2-V3)+V4+V5

(1)

式中：VT為事故存儲設(shè)施總有效容積(m3)；V1為收集系統(tǒng)范圍內(nèi)發(fā)生事故的一個(gè)罐組或一套裝置的物料量(m3)；V2為發(fā)生事故的儲罐或裝置的消防水量(m3)；V3為發(fā)生事故時(shí)可以轉(zhuǎn)輸?shù)狡渌麅Υ婊蛱幚碓O(shè)施的物料量(m3)；V4為發(fā)生事故時(shí)仍應(yīng)進(jìn)入該收集系統(tǒng)的工業(yè)廢水量(m3)；V5為發(fā)生事故時(shí)可能進(jìn)入該收集系統(tǒng)的降雨量(m3)。

V5=10qF

(2)

式中：F為應(yīng)進(jìn)入事故廢水收集系統(tǒng)的雨水匯水面積(hm2)；q為降雨強(qiáng)度(mm)，按照平均日降雨量計(jì)算：

(3)

式中：qa為年平均降雨量(mm)；n為年平均降雨天數(shù)。

20 ft(1 ft=0.305 m)罐式集裝箱容積24 m3，泄露物料量V1=24 m3；消防設(shè)計(jì)流量100 L/s，持續(xù)時(shí)間2 h，消防水量V2=720 m3；轉(zhuǎn)輸水量V3和工業(yè)廢水量V4為零；年平均降雨量957 mm，降雨時(shí)間84 d，面積1.44萬m2，降雨量V5=164 m3。污水池容積VT為908 m3，遠(yuǎn)大于PIANC規(guī)定的事故污水池容積，因此建議國外工程消防事故污水量可執(zhí)行PIANC要求，從而降低工程投資。

2.3 污水池設(shè)計(jì)

污水池采用鋼筋混凝土地下式結(jié)構(gòu)，頂部設(shè)置檢修孔和通氣孔，尺寸12 m×4.5 m×2.1 m，有效水深1.08 m，見圖2。內(nèi)涂環(huán)氧底漆XL100和聚合物H99涂料各1道，厚度滿足1.5 kg/m2。鑒于危險(xiǎn)貨物種類繁多、檢測指標(biāo)很難界定，為了起到較好的截污作用，對其老港區(qū)危險(xiǎn)貨物進(jìn)行調(diào)研，確定了pH值、溫度、VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物volatile organic compounds)和HAL(halogen，鹵族，主要指氯氣和溴氣)濃度4個(gè)在線檢測指標(biāo)，同時(shí)根據(jù)當(dāng)?shù)嘏潘畼?biāo)準(zhǔn)確定各指標(biāo)排放閾值：溫度≤80 ℃，6.5≤pH≤8.5，VOC濃度≤250×10-6，HAL濃度≤0.2×10-6。

3 不同情景模式下污水池運(yùn)行控制

污水池內(nèi)排水電動閥平時(shí)處于常關(guān)閉狀態(tài)，根據(jù)池內(nèi)液位計(jì)、pH計(jì)、溫度計(jì)、VOC檢測儀和HAL檢測儀自動控制電動閥的啟閉，出現(xiàn)超標(biāo)情況時(shí)就地控制箱提供聲光報(bào)警，并遠(yuǎn)傳港區(qū)控制中心，不同情景的具體控制模式如下：

1)危險(xiǎn)貨物箱區(qū)發(fā)生泄露時(shí)，立即將危險(xiǎn)貨物集裝箱置于應(yīng)急箱內(nèi)，移至應(yīng)急處理場地，泄露的少量液體危險(xiǎn)品或者沖洗廢水通過排水系統(tǒng)排入污水池內(nèi)，池內(nèi)任一在線檢測儀報(bào)警提示后進(jìn)行截留，污水外運(yùn)處理；若未發(fā)生報(bào)警信號，液位達(dá)到1.50 m時(shí)則閥門開啟排入雨水系統(tǒng)。

2)降雨時(shí)，雨水進(jìn)入污水池，液位升至1.50 m時(shí)，在線檢測儀均未發(fā)出報(bào)警信號，則自動打開電動閥排空雨水。

3)降雨時(shí)若同時(shí)發(fā)生泄露現(xiàn)象，泄露的少量廢液與降雨同時(shí)進(jìn)入污水池，污水池內(nèi)檢測儀發(fā)生報(bào)警信號，閥門繼續(xù)保持關(guān)閉，伴隨降雨歷時(shí)增加池內(nèi)液位升高，當(dāng)液位達(dá)到2.0 m高程時(shí)，通過溢流堰溢流；降雨結(jié)束后，如果報(bào)警信號未解除，則外運(yùn)處理，如果報(bào)警信號解除則電動閥門開啟，池中雨水直接排放。本情景模式泄露量較小，雨水對污染物不斷進(jìn)行稀釋，從而達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)。

4)消防事故時(shí)，消防水進(jìn)入污水池，到達(dá)中液位1.50 m時(shí)，在線檢測儀均未發(fā)出報(bào)警信號則打開電動閥排空消防水，如果發(fā)生報(bào)警則閥門繼續(xù)關(guān)閉，超量消防水通過溢流堰排水。事故結(jié)束后，如果報(bào)警信號未解除則外運(yùn)處理，如果報(bào)警信號解除則電動閥門打開直接排放。

4 污水收集方案不足及建議

危險(xiǎn)貨物箱發(fā)生消防事故和泄露事故均為小概率事件，因此污水排放方案采用溢流模式即可，但實(shí)際運(yùn)行中無論初期雨水還是事故污水都存在前期污染物濃度高、后期污染物濃度低的特點(diǎn)，溢流模式可能造成高濃度污水稀釋后排出現(xiàn)象。建議后續(xù)工程采用圖3模式，取消溢流環(huán)節(jié)，以達(dá)到對污染物的總量截流。圖3中無論初期雨水、泄露廢液，還是消防事故污水，只要在線檢測儀發(fā)生報(bào)警，均關(guān)閉2#電動閥、開啟1#電動閥，對一定量的污水得到有效截流；污水池達(dá)到收集液位后，關(guān)閉1#電動閥，開啟2#電動閥，后期廢水排入雨水系統(tǒng)；如果指標(biāo)正常，可以打開2#電動閥、關(guān)閉1#電動閥，徑流水直接排入雨水系統(tǒng)。

圖3 危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場污廢水截流

5 結(jié)語

1)危險(xiǎn)貨物集裝箱因其特殊性，環(huán)保和安全要求較高，建設(shè)中多為環(huán)保部門關(guān)注焦點(diǎn)。采用國際思維模式提出了初期雨水收集檢測要求，同時(shí)根據(jù)PIANC優(yōu)化了消防事故污水的收集量，提供了一種污水池容積確定方法。

2)本工程的污水池中設(shè)置了溫度、PH、VOC濃度、HAL濃度共4種在線檢測儀和報(bào)警裝置，實(shí)現(xiàn)了污廢水的全自動截留、報(bào)警功能，其中在線檢測各指標(biāo)閾值可根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求進(jìn)行調(diào)整。

3)盡管本項(xiàng)目通過了當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的審批和驗(yàn)收，但方案中存在稀釋達(dá)標(biāo)的不足之處，為此提出了優(yōu)化方案，以達(dá)到更好截污效果。