王 剛

(中國(guó)石油化工股份有限公司天津分公司,天津 300270)

0 前言

危險(xiǎn)廢物是指列入國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄或根據(jù)國(guó)家規(guī)定的危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)和鑒別方法認(rèn)定的具有危險(xiǎn)特性的固體廢物。石化企業(yè)的危險(xiǎn)廢物多為有機(jī)或無(wú)機(jī)化學(xué)品,具有腐蝕性、易燃性等危險(xiǎn)特性,管理不當(dāng)可能會(huì)對(duì)環(huán)境、人類健康甚至社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展造成重大危害[1]。2019年,江蘇響水“3·21”特大事故就是由于危險(xiǎn)廢物貯存風(fēng)險(xiǎn)控制不到位造成的[2]。近年來(lái),全球廢棄物管控的對(duì)策視點(diǎn)逐步轉(zhuǎn)移到潛在廢棄物和前端廢棄物減量化的過(guò)程控制上,資源利用模式由“原料-產(chǎn)品-廢棄物”的單向運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸?產(chǎn)品-原料”的循環(huán)運(yùn)行[3],這必然導(dǎo)致廢棄物在廠內(nèi)貯存時(shí)空的增加。據(jù)統(tǒng)計(jì),石油化工有危險(xiǎn)廢物近400種,在交由外委單位合規(guī)運(yùn)輸出廠或下游企業(yè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)豁免利用之前,通常要在廠內(nèi)貯存一段時(shí)間,存在環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)[4-6]。部分企業(yè)由于建成年代較早,危險(xiǎn)廢物貯存庫(kù)存在廢氣收集處理設(shè)施、廢液導(dǎo)流溝防滲措施不完善等問(wèn)題。此外,因信息傳遞不暢、管理水平不高等帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)更值得關(guān)注[7]。

1 石化企業(yè)危險(xiǎn)廢物管理存在的主要問(wèn)題及風(fēng)險(xiǎn)

1.1 企業(yè)重視程度不夠

部分企業(yè)對(duì)危險(xiǎn)廢物出廠前的風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識(shí)不足,將危險(xiǎn)廢物貯存庫(kù)當(dāng)作普通倉(cāng)庫(kù)看待,對(duì)巡檢內(nèi)容、庫(kù)內(nèi)勞保著裝要求不嚴(yán)格。危險(xiǎn)廢物管理人員專業(yè)能力不足,貯存庫(kù)管理人員對(duì)接收的每批廢物的危險(xiǎn)特性并不了解,容易出現(xiàn)危險(xiǎn)廢物混存等問(wèn)題。

根據(jù)對(duì)石化行業(yè)116座危險(xiǎn)廢物貯存庫(kù)的調(diào)研分析發(fā)現(xiàn),有超過(guò)一半的危險(xiǎn)廢物庫(kù)位于企業(yè)生產(chǎn)區(qū)域之外,入庫(kù)所需辦理的手續(xù)和培訓(xùn)教育較入廠而言要簡(jiǎn)單得多。近80%危險(xiǎn)廢物庫(kù)的管理部門(mén)是企業(yè)的儲(chǔ)運(yùn)車(chē)間,管理人員和巡檢人員不了解基本的混存禁忌。調(diào)查問(wèn)卷分析情況如表1。

表1 危險(xiǎn)廢物貯存庫(kù)管理現(xiàn)狀分析

1.2 危險(xiǎn)廢物貯存隱患不明

由于環(huán)境或危險(xiǎn)廢物自身屬性的變化,貯存過(guò)程中可能發(fā)生局部升溫、產(chǎn)生揮發(fā)性氣體等情況,進(jìn)而引發(fā)安全環(huán)保事故。針對(duì)局部升溫問(wèn)題,“3·21”事故的發(fā)生就是因?yàn)橘A存在庫(kù)內(nèi)的硝化廢料超期存放,失水積熱后升溫燃燒,進(jìn)而引起爆炸,當(dāng)時(shí)庫(kù)內(nèi)沒(méi)有安裝溫濕度監(jiān)測(cè)儀表。針對(duì)揮發(fā)性氣體,目前的普遍做法是安裝揮發(fā)性有機(jī)氣體報(bào)警器、H2S報(bào)警器或可燃?xì)鈭?bào)警器。根據(jù)對(duì)3家原油加工能力大于1 000×104t/a的煉油企業(yè)危險(xiǎn)廢物貯存庫(kù)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn),各庫(kù)內(nèi)均無(wú)溫濕度監(jiān)測(cè)儀表或傳感器,其他已安裝的報(bào)警器近3年來(lái)報(bào)警次數(shù)也均為0。排除儀表故障的可能,說(shuō)明貯存空間內(nèi)并無(wú)相關(guān)氣體能夠達(dá)到檢測(cè)濃度,此項(xiàng)預(yù)防措施并不能完全起到預(yù)期效果。實(shí)際上,由于危險(xiǎn)廢物貯存過(guò)程的安全風(fēng)險(xiǎn)并未開(kāi)展過(guò)系統(tǒng)評(píng)估,相關(guān)管理人員并不掌握其風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)。

1.3 危險(xiǎn)廢物管理不規(guī)范

部分企業(yè)將危險(xiǎn)廢物混入建筑垃圾或生活垃圾,將廢油桶與物資共同收集存放。有的企業(yè)未對(duì)性質(zhì)不確定的固體廢物開(kāi)展屬性鑒別,或委托無(wú)資質(zhì)的單位進(jìn)行危險(xiǎn)廢物處置。個(gè)別企業(yè)通過(guò)施工合同的方式,對(duì)危險(xiǎn)廢物進(jìn)行外委處置,但雙方均未履行全過(guò)程監(jiān)管職責(zé)。在企業(yè)內(nèi)部,存在危險(xiǎn)廢物包裝物標(biāo)簽錯(cuò)誤或不張貼標(biāo)簽、填寫(xiě)信息不全或填寫(xiě)類別與實(shí)際不符等問(wèn)題。上述問(wèn)題雖然看起來(lái)都是管理類問(wèn)題,但可歸結(jié)為因信息傳遞不暢導(dǎo)致部分責(zé)任人未掌握相關(guān)信息所導(dǎo)致的問(wèn)題。

2 危險(xiǎn)廢物貯存風(fēng)險(xiǎn)管控措施

2.1 建立危險(xiǎn)廢物貯存風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系

根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》(國(guó)家總局令第40號(hào))第九條要求,特定重大危險(xiǎn)源應(yīng)按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行安全評(píng)估。已有學(xué)者開(kāi)展了相關(guān)研究并取得了較好效果。辛保泉,等[8]通過(guò)研究證明,基于風(fēng)險(xiǎn)可接受基準(zhǔn)和抗爆設(shè)防要求建立定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法是一種較好的解決方案。郭虎城,等[9]通過(guò)采用重大風(fēng)險(xiǎn)源區(qū)域定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法對(duì)液氨罐區(qū)進(jìn)行模擬評(píng)估,并給出了防護(hù)建議。劉洪波,等[10]采用Fluent軟件模擬工業(yè)危險(xiǎn)廢物貯存間內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)氣體的空間分布及有害氣體擴(kuò)散,并對(duì)員工的健康風(fēng)險(xiǎn)開(kāi)展評(píng)價(jià)。

將某一特定事故的風(fēng)險(xiǎn)表示為事故后果和事故發(fā)生頻率的函數(shù),如公式(1)所示。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)值的不同,將風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別劃分為4級(jí),如表2所示。

表2 風(fēng)險(xiǎn)源級(jí)別和風(fēng)險(xiǎn)值(H)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

H=F(s,c,f)

(1)

式中:H——風(fēng)險(xiǎn)值;

s——設(shè)定的事故模式;

c——估計(jì)的事故后果;

f——估計(jì)的事故頻率。

根據(jù)評(píng)估結(jié)果,如果風(fēng)險(xiǎn)達(dá)到2級(jí)或1級(jí),則需確定主要風(fēng)險(xiǎn)源,列出主要風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)降低措施,并應(yīng)用成本-效益方法進(jìn)行分析[11],以確定檢修、改造時(shí)需處理的風(fēng)險(xiǎn)源。降低后果和(或)頻率也是對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的降低,風(fēng)險(xiǎn)降低措施的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況,從技術(shù)措施、操作措施和組織管理措施等方面篩選,以減小風(fēng)險(xiǎn)的總體后果。

為客觀評(píng)價(jià)危險(xiǎn)廢物貯存庫(kù)的綜合管理水平,應(yīng)用層次分析法(AHP)[12,13]從法律法規(guī)相符性、危險(xiǎn)廢物屬性及防控措施完善性3個(gè)維度建立了危險(xiǎn)廢物貯存風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系。其中,法律法規(guī)相符性主要考慮管理制度、綜合利用、臺(tái)賬和環(huán)評(píng)手續(xù)等內(nèi)容;危險(xiǎn)廢物屬性主要考慮理化性質(zhì)和日常管理等內(nèi)容;防控措施完善性主要考慮監(jiān)控措施、消防措施、防爆措施和貯存容器等內(nèi)容。

依據(jù)上述評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,對(duì)116座危險(xiǎn)廢物庫(kù)開(kāi)展調(diào)研分析,得出了管理制度、綜合利用、貯存容器等10個(gè)方面的行業(yè)最好水平和平均水平,詳見(jiàn)圖1。圖中的4個(gè)淺灰色雷達(dá)環(huán)分別為化學(xué)品倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域在上述10個(gè)方面的量化風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別,風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別從內(nèi)至外逐漸降低,若處于二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)以上,則不可接受。

圖1 石化行業(yè)危險(xiǎn)廢物綜合管理水平現(xiàn)狀

由圖1可以看出,在管理制度、臺(tái)賬、危險(xiǎn)廢物屬性和防爆措施方面,行業(yè)整體處于同一水平,這主要是因?yàn)槭袠I(yè)危險(xiǎn)廢物管理制度明確,危險(xiǎn)廢物貯存庫(kù)內(nèi)的危險(xiǎn)廢物種類相對(duì)較少,且大多不具燃爆特性。其余6個(gè)方面是改進(jìn)重點(diǎn)。從行業(yè)平均水平來(lái)看,監(jiān)控措施和危險(xiǎn)廢物管理2類風(fēng)險(xiǎn)均處于不可接受區(qū)間,這主要是因?yàn)榇蠖鄶?shù)企業(yè)并不了解危險(xiǎn)廢物的混存禁忌,只依靠人員進(jìn)行管理。

2.2 構(gòu)建安全貯存規(guī)則

盡管危險(xiǎn)廢物相容性問(wèn)題已在GB 18597《危險(xiǎn)廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》、HJ 2025《危險(xiǎn)廢物收集貯存運(yùn)輸技術(shù)規(guī)范》甚至《化學(xué)化工大辭典》被提及,但針對(duì)此問(wèn)題開(kāi)展的研究并不多。盧志強(qiáng)[14]在針對(duì)工業(yè)危險(xiǎn)廢物管理的研究中,對(duì)幾種不相容廢物進(jìn)行了舉例,但這些普適性的規(guī)則對(duì)石化行業(yè)危險(xiǎn)廢物的參考意義不大。為此,本研究依據(jù)《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄(2021版)》,針對(duì)石油化工企業(yè)的危險(xiǎn)廢物,建立了《中國(guó)石化危險(xiǎn)廢物清單》,并參考危化品安全公共服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和GB 15603—1995《常用?；焚A存通則》中的相關(guān)參數(shù),設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了適用于石油化工企業(yè)的危險(xiǎn)廢物貯存規(guī)則,包含基于產(chǎn)生源的危險(xiǎn)廢物相容性規(guī)則、承載容器規(guī)則和一般性規(guī)則3方面,部分規(guī)則示例見(jiàn)表3。同時(shí),構(gòu)建了法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)及其他要求數(shù)據(jù)庫(kù),進(jìn)一步支撐危險(xiǎn)廢物貯存風(fēng)險(xiǎn)判定。

表3 石油化工企業(yè)危險(xiǎn)廢物貯存規(guī)則示例

2.3 應(yīng)用電子標(biāo)簽

射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification,RFID),又稱電子標(biāo)簽,可通過(guò)閱讀器與標(biāo)簽之間進(jìn)行非接觸式的數(shù)據(jù)通信,達(dá)到識(shí)別目標(biāo)的目的。由于標(biāo)簽重量輕、可標(biāo)記、易部署等特性,已成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的核心技術(shù)之一[15],廣泛應(yīng)用倉(cāng)儲(chǔ)物流[16]、視覺(jué)識(shí)別[17]、城市生活垃圾管理[18]乃至礦難事故預(yù)警[19]等領(lǐng)域。將RFID技術(shù)應(yīng)用于危險(xiǎn)廢物管理領(lǐng)域可從根本上解決因信息傳遞不暢導(dǎo)致的危險(xiǎn)廢物數(shù)量不清、風(fēng)險(xiǎn)不明等問(wèn)題,特別是搭配危險(xiǎn)廢物庫(kù)入口的天線和智能地磅[20],能夠?qū)崿F(xiàn)出入庫(kù)實(shí)時(shí)報(bào)警和后臺(tái)數(shù)據(jù)自動(dòng)更新,降低了對(duì)庫(kù)管員的專業(yè)能力要求,見(jiàn)圖2。

圖2 基于RFID的危險(xiǎn)廢物廠內(nèi)管控流程

2.4 搭建危險(xiǎn)廢物智能管控平臺(tái)

危險(xiǎn)廢物智能管控平臺(tái)涉及數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)、視頻識(shí)別技術(shù)和RFID技術(shù)。DSP處理器通過(guò)危險(xiǎn)廢物包裝上的電子標(biāo)簽、貯存庫(kù)內(nèi)溫濕度計(jì)和各類現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警器采集信息,經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成信號(hào)處理,再經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)算法(對(duì)比安全貯存規(guī)則)開(kāi)展量化風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算,輸出結(jié)果通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為中控大屏的顯示信息。RFID的應(yīng)用主要是采用基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)方法[21],使用防爆云攝像機(jī)和內(nèi)置視頻識(shí)別算法模型的移動(dòng)式分析盒子,實(shí)現(xiàn)對(duì)部分可視化風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)判和報(bào)警。RFID技術(shù)主要用于信息傳遞,可實(shí)現(xiàn)腐蝕環(huán)境下危險(xiǎn)廢物的“一包一碼”。整個(gè)平臺(tái)包括信息采集單元、數(shù)據(jù)處理單元和展示控制單元,如圖3所示。

圖3 危險(xiǎn)廢物智能管控平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 危險(xiǎn)廢物貯存風(fēng)險(xiǎn)管控方案實(shí)際應(yīng)用

3.1 量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

依據(jù)量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法,結(jié)合企業(yè)運(yùn)行情況,對(duì)某企業(yè)危險(xiǎn)廢物貯存庫(kù)進(jìn)行評(píng)估,對(duì)6個(gè)作業(yè)部的近30套裝置制定了危險(xiǎn)廢物清單,依據(jù)環(huán)境條件設(shè)定了報(bào)警閾值,依據(jù)屬地法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)建立了合規(guī)性數(shù)據(jù)庫(kù),明確了包括個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)在內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn),使企業(yè)危險(xiǎn)廢物貯存庫(kù)的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)每日動(dòng)態(tài)更新,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果向各級(jí)相關(guān)管理人員推送。

3.2 應(yīng)用電子標(biāo)簽構(gòu)建安全貯存規(guī)則

RFID技術(shù)的應(yīng)用能夠有效解決危險(xiǎn)廢物信息傳遞不暢的問(wèn)題,杜絕由此帶來(lái)的危險(xiǎn)廢物數(shù)量不清、超期存放、錯(cuò)誤混存等問(wèn)題。實(shí)施危險(xiǎn)廢物“一包一碼”,可確保危險(xiǎn)廢物在廠內(nèi)全生命周期受控。經(jīng)過(guò)企業(yè)近6個(gè)月的運(yùn)行實(shí)施,雖然部分標(biāo)簽不可回收,每噸危險(xiǎn)廢物處置成本增加0.5～3元,但電子標(biāo)簽信息可與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián),各口徑所需的危險(xiǎn)廢物數(shù)量實(shí)時(shí)更新,實(shí)現(xiàn)了危險(xiǎn)廢物監(jiān)管精細(xì)化,確保上報(bào)信息的準(zhǔn)確和及時(shí)。

同時(shí),通過(guò)電子標(biāo)簽信息與安全貯存規(guī)則的實(shí)時(shí)比對(duì),從產(chǎn)生、入庫(kù)和貯存3個(gè)環(huán)節(jié)確保不相容危險(xiǎn)廢物管控,杜絕安全隱患。在產(chǎn)生環(huán)節(jié),裝置填報(bào)危險(xiǎn)廢物相關(guān)信息、預(yù)估重量并提出申請(qǐng),系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)中安全貯存規(guī)則與實(shí)際貯存情況進(jìn)行比對(duì),協(xié)助管理部門(mén)進(jìn)行審批。審批通過(guò)后,庫(kù)管員再對(duì)入庫(kù)物質(zhì)和標(biāo)簽信息進(jìn)行比對(duì),定期盤(pán)庫(kù)。

3.3 危險(xiǎn)廢物智能管控平臺(tái)

搭建的危險(xiǎn)廢物智能管控平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)值,報(bào)警并推送管控提示。經(jīng)過(guò)1個(gè)月的試運(yùn)行,庫(kù)內(nèi)共報(bào)警21次,其中溫濕度報(bào)警9次、不相容預(yù)警7次、混存報(bào)警3次、泄漏報(bào)警1次、超期報(bào)警1次。

這21次報(bào)警與平臺(tái)應(yīng)用前企業(yè)相關(guān)報(bào)警器3年內(nèi)0次報(bào)警形成了強(qiáng)烈反差,說(shuō)明危險(xiǎn)廢物智能管控平臺(tái)具有較好的實(shí)際效果。

在接到預(yù)報(bào)警后,相關(guān)人員會(huì)同步接收到系統(tǒng)的建議性提示,這些提示主要包括3方面內(nèi)容:一是安環(huán)部管理人員在接到裝置提報(bào)的入庫(kù)申請(qǐng)后,能夠同時(shí)接到系統(tǒng)的分析提示,告知庫(kù)內(nèi)是否有不相容廢物;二是庫(kù)管員在接收貨物時(shí),使用RFID手持機(jī)掃描包裝上的電子標(biāo)簽,便可獲知該包裝內(nèi)危險(xiǎn)廢物的信息提示,從而確認(rèn)是否與實(shí)際相符;三是在危險(xiǎn)廢物庫(kù)正常使用過(guò)程中,系統(tǒng)還會(huì)根據(jù)庫(kù)內(nèi)危險(xiǎn)廢物的貯存時(shí)間、溫濕度、各類報(bào)警信息隨時(shí)向各級(jí)管理人員推送管控建議提示,確保整個(gè)貯存環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)處于受控狀態(tài)。平臺(tái)上線運(yùn)行后,該企業(yè)危險(xiǎn)廢物貯存風(fēng)險(xiǎn)、報(bào)警次數(shù)和平均響應(yīng)時(shí)間詳見(jiàn)圖4。

圖4 企業(yè)危險(xiǎn)廢物管控平臺(tái)運(yùn)行效果

如圖4所示,平臺(tái)上線初期報(bào)警頻發(fā),前20天共發(fā)生預(yù)警報(bào)警21次,運(yùn)行一周后,報(bào)警數(shù)量顯著降低,從前7天的平均每天2次降至后14天的平均每天0.5次,說(shuō)明平臺(tái)應(yīng)用后,對(duì)相關(guān)人員的提示起到了很好的效果。此外,平均響應(yīng)時(shí)間逐步增加,從前7天的0.4 h/次增至后21天的1.6 h/次,響應(yīng)時(shí)間的增加說(shuō)明操作人員在獲得同類建議后,主觀判斷風(fēng)險(xiǎn)不高,出現(xiàn)懈怠的情況,這也是平臺(tái)下一步改進(jìn)的方向。

4 應(yīng)用效果分析

企業(yè)應(yīng)用量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法、RFID技術(shù)和危險(xiǎn)廢物智能管控平臺(tái)后,危險(xiǎn)廢物綜合管理水平顯著提升,危險(xiǎn)廢物庫(kù)整體風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別從2級(jí)降至4級(jí)(圖5)。

圖5 企業(yè)應(yīng)用相關(guān)技術(shù)前后綜合水平對(duì)比

在10項(xiàng)指標(biāo)中,危險(xiǎn)廢物管理和監(jiān)控措施2項(xiàng)從2級(jí)風(fēng)險(xiǎn)降至4級(jí)風(fēng)險(xiǎn),達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平。綜合利用、環(huán)評(píng)手續(xù)和防爆措施維持在3級(jí)風(fēng)險(xiǎn)。管理制度、臺(tái)賬、危險(xiǎn)廢物屬性、消防措施和貯存容器仍維持在4級(jí)風(fēng)險(xiǎn),整體風(fēng)險(xiǎn)水平均處于可接受范圍,同時(shí)使企業(yè)明確了下一步的改進(jìn)方向。