工業(yè)廢水處理的安全評(píng)價(jià)與應(yīng)急預(yù)案研究
2005年11月中石油吉化公司雙苯廠爆炸導(dǎo)致100噸左右苯、苯胺和硝基苯等有機(jī)物泄漏到松花江吉林市段，松花江水體被污染，使哈爾濱市停水四天，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境損失。
為了迅速遏制環(huán)境安全事件多發(fā)勢(shì)頭，有效消除或減少環(huán)境安全隱患，避免類似松花江水污染事件的重大突發(fā)環(huán)境事件再度發(fā)生，國(guó)家環(huán)保總局從2006年2月7日起對(duì)127個(gè)分布在全國(guó)江河湖海沿岸、人口稠密區(qū)、自然保護(hù)區(qū)等環(huán)境敏感區(qū)附近的投資約4500億元重點(diǎn)化工石化類項(xiàng)目進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)排查；對(duì)11家布設(shè)在江河水邊的問(wèn)題嚴(yán)重企業(yè)實(shí)施掛牌督辦；對(duì)10個(gè)投資約290億元的違反“三同時(shí)”的建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行查處。
國(guó)務(wù)院2006年1月發(fā)布的9件事故災(zāi)難類突發(fā)公共事件專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案中就包括國(guó)家突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急預(yù)案。隨之，各地環(huán)保部門也都在積極制定和完善防范處置環(huán)境污染事故的對(duì)策，制定環(huán)境突發(fā)事件應(yīng)急處理預(yù)案。
保障水環(huán)境安全不僅要關(guān)注化工石化類等重點(diǎn)項(xiàng)目，也要關(guān)注一般工業(yè)類項(xiàng)目；不僅要從宏觀方面建立健全相關(guān)的法律法規(guī)，制定環(huán)境突發(fā)事件應(yīng)急處理預(yù)案，也要從微觀方面抓好企業(yè)的安全生產(chǎn)，保證企業(yè)廢水處理設(shè)施的穩(wěn)定、有效運(yùn)行，減少、乃至杜絕事故排放的發(fā)生。
目前，各級(jí)環(huán)保部門都對(duì)新建的工程項(xiàng)目可能發(fā)生的廢水事故排放表現(xiàn)出極大關(guān)注，要求企業(yè)設(shè)立事故排放池，提高事故風(fēng)險(xiǎn)防范和污染控制能力，杜絕事故排放。但是，多數(shù)企業(yè)沒(méi)有制定應(yīng)急處理預(yù)案，工業(yè)廢水處理設(shè)施沒(méi)有設(shè)立事故排放池，防范事故排放的能力大都較差。
本文以蘇州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)某廠為例，介紹工業(yè)廢水處理的安全評(píng)價(jià)與應(yīng)急預(yù)案研究。
1、項(xiàng)目概況
該廠主要生產(chǎn)高檔銅版紙，2005年挖潛增量，對(duì)現(xiàn)有紙機(jī)生產(chǎn)線進(jìn)行了技術(shù)改造。技術(shù)改造過(guò)程中，為了提高企業(yè)的事故風(fēng)險(xiǎn)防范和污染控制能力，防止污染事故發(fā)生，杜絕廢水事故排放，蘇州科技學(xué)院環(huán)境安全研究所受廠方委托，對(duì)現(xiàn)有廢水處理設(shè)施運(yùn)行情況進(jìn)行了安全評(píng)價(jià)，并在此基礎(chǔ)上制定相應(yīng)的廢水處理工藝改造方案與事故應(yīng)急預(yù)案。
2、原廢水處理系統(tǒng)工藝運(yùn)行分析
該廠可能造成的水環(huán)境污染，主要是COD超標(biāo)排放。造成COD超標(biāo)排放的主要原因有生產(chǎn)車間生產(chǎn)事故與廢水處理設(shè)施自身故障二類。根據(jù)廠方提供的2005年1-9月廢水監(jiān)測(cè)月報(bào)表，對(duì)COD監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，定義以下四種工況：
（1）生產(chǎn)事故工況——廢水處理設(shè)施進(jìn)水COD濃度≥3000mg/l；
（2）均質(zhì)池事故排放工況——為保證曝氣池正常運(yùn)轉(zhuǎn)致使均質(zhì)池廢水外溢；
（3）廢水處理設(shè)施事故工況——廢水處理設(shè)施尾水COD濃度≥100mg/l；
（4）廢水處理設(shè)施臨界工況——廢水處理設(shè)施尾水COD濃度在90mg/l至100mg/l之間。
2.1生產(chǎn)事故工況統(tǒng)計(jì)、分析
2005年1-9月，廢水處理系統(tǒng)進(jìn)水濃度≥3000mg/l一共有21天，占總監(jiān)測(cè)天數(shù)的7.78%。但此21天，盡管發(fā)生生產(chǎn)事故，進(jìn)水濃度增高，卻沒(méi)有發(fā)生超標(biāo)排放，系統(tǒng)廢水處理效率可高達(dá)99.5%，說(shuō)明整個(gè)廢水處理設(shè)施總體性能良好，可以應(yīng)對(duì)高濃度進(jìn)水，故不需對(duì)其主要設(shè)備、工藝流程進(jìn)行改造。
2.2均質(zhì)池事故排放
為保證曝氣池正常運(yùn)轉(zhuǎn)，來(lái)自均質(zhì)池的超流量來(lái)水，不能進(jìn)入曝氣池，因而造成均質(zhì)池廢水溢出排放，致使系統(tǒng)總體處理效率降低、乃至造成事故排放。
均質(zhì)池一般事故排放量約為200m3，排放時(shí)間約1小時(shí)，排放濃度為350mg/l，每月可發(fā)生15次。
均質(zhì)池重大事故排放量約1000m3，排放時(shí)間約2小時(shí)，排放濃度為350mg/l，約每半年一次。
2.3廢水處理設(shè)施臨界工況統(tǒng)計(jì)、分析
2005年1-9月，廢水處理系統(tǒng)出水濃度在90mg/l至100mg/l之間的天數(shù)為12天，占總監(jiān)測(cè)天數(shù)的4.44%，處理效率在93%左右，為保證系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，有必要考慮將此部分工況作為事故排放考慮。
2.4廢水處理設(shè)施事故工況的統(tǒng)計(jì)、分析
2005年1-9月，出水濃度≥100mg/l的天數(shù)為11天，超標(biāo)排放率已達(dá)4%以上，若加上臨界工況天數(shù)，可達(dá)8.51%，已非小概率事件，必須在廢水處理系統(tǒng)內(nèi)考慮“事故排放”處理問(wèn)題。再?gòu)奶幚硇、超?biāo)倍數(shù)數(shù)據(jù)分析，超標(biāo)不算嚴(yán)重，超標(biāo)排放發(fā)生時(shí)系統(tǒng)處理效率大多數(shù)在90%附近。只要適當(dāng)調(diào)整系統(tǒng)污染處理工藝參數(shù)(如：進(jìn)水濃度、進(jìn)水流量等)是可以解決的。另外，發(fā)生超標(biāo)排放那些天的進(jìn)水濃度均未達(dá)到3000mg/l，說(shuō)明生產(chǎn)事故與廢水處理系統(tǒng)本身事故相互之間不存在必然聯(lián)系，相互是獨(dú)立存在的。這對(duì)本改造而言，可以適當(dāng)減輕壓力——不需要太多考慮生產(chǎn)事故與廢水處理設(shè)施事故同時(shí)發(fā)生的情況。
2.5正常工況廢水處理設(shè)施效率分析
正常工況下各處理單元的處理效率與累積處理效率見(jiàn)表2-1：
2.6超標(biāo)排放時(shí)的系統(tǒng)廢水處理效率分析
為分析超標(biāo)排放時(shí)的系統(tǒng)廢水處理情況，按正常工況的處理效率作為理論處理效率，估算出超標(biāo)排放狀態(tài)下各主要進(jìn)、出口處的COD進(jìn)水濃度、對(duì)應(yīng)的理論出水濃度和處理效率，見(jiàn)表2-2：
 表2-2超標(biāo)排放時(shí)系統(tǒng)主要進(jìn)、出口處的COD濃度和處理效率  |
（單位：流量：m3/d；進(jìn)(出)水濃度：mg/l；處理效率：%）
根據(jù)表2-1和表2-2的數(shù)據(jù)分析，可以得出以下結(jié)論：
（1）在系統(tǒng)廢水處理效率正常工況下，系統(tǒng)的COD處理效率在97%以上，可保障出水濃度不超標(biāo)，所有超標(biāo)排放都是由于系統(tǒng)廢水處理效率不正常造成的；
（2）表2-2數(shù)據(jù)表明，造成超標(biāo)排放的原因有二種，一種是一沉池出水濃度過(guò)高(大于600mg/l)，見(jiàn)前六次超標(biāo)排放；一種是一沉池后(主要是曝氣池)處理效率低下(低于80%)，見(jiàn)后五次超標(biāo)排放。
經(jīng)調(diào)查分析，一沉池出水濃度過(guò)高主要由于生產(chǎn)事故造成COD瞬時(shí)排放量較大，造成一沉池溶解性COD濃度偏高，致使一沉池負(fù)荷過(guò)高乃至一沉池功能失效,導(dǎo)致一沉池COD出水濃度也偏高(大于600mg/l)，至一沉池止的處理效率遠(yuǎn)小于76.5%(僅在51.21%-70.23%之間)。曝氣池處理效率低下主要由于曝氣池污泥膨脹和二沉池污泥上浮，導(dǎo)致一沉池后處理效率遠(yuǎn)小于87.5%(僅在73.24%-79.31%之間)，造成系統(tǒng)出水COD濃度超標(biāo)。
3、事故成因及應(yīng)急對(duì)策研究
3.1事故成因
（1）生產(chǎn)事故原因分析：在涂布廢水坑、涂料制備、填料回收等生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水導(dǎo)致混合廢水瞬時(shí)樣COD濃度超過(guò)3000mg/l，造成生產(chǎn)事故。
（2）均質(zhì)池溢出原因分析：為保證曝氣池的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，來(lái)自均質(zhì)池的超流量來(lái)水，不能進(jìn)入曝氣池，因而造成均質(zhì)池廢水溢出排放，致使系統(tǒng)總體處理效率降低、乃至造成事故排放。
（3）超標(biāo)排放原因分析：①?gòu)U水水質(zhì)、水量變化大引起處理設(shè)施前部(一沉池以前)處理效率下降，出水濃度過(guò)大，造成曝氣池生化處理負(fù)荷過(guò)大、消化不了導(dǎo)致超標(biāo)排放；②處理設(shè)施后部生物處理受到有害物質(zhì)沖擊，如：酸、堿，以及曝氣池中溶解氧不足，微生物生長(zhǎng)受到抑制，導(dǎo)致生物處理效率大幅度下降，或造成污泥膨脹，使生化處理系統(tǒng)崩潰導(dǎo)致超標(biāo)排放；③其它廢水處理站的設(shè)備或廢水處理構(gòu)筑物損壞、運(yùn)行不正常等，造成廢水處理效率達(dá)不到工藝要求而導(dǎo)致的超標(biāo)排放；④廢水處理站工作人員沒(méi)有按操作規(guī)程操作或操作失誤，影響設(shè)施廢水處理效率而導(dǎo)致的超標(biāo)排放。
3.2應(yīng)對(duì)措施
針對(duì)以上原因分析，改造采取如下措施：（1）增設(shè)事故排放池一座，接納生產(chǎn)事故和廢水處理設(shè)施自身事故排放的各種廢水；（2）在增設(shè)事故排放池的基礎(chǔ)上，設(shè)置三個(gè)循環(huán)：①生產(chǎn)事故廢水循環(huán)；②均質(zhì)池外溢廢水循環(huán)；③超標(biāo)排放廢水循環(huán)。
3.2.1生產(chǎn)事故應(yīng)急措施
（1）當(dāng)中和池進(jìn)水量≥350m3/h時(shí)，停止進(jìn)水，引均質(zhì)池出水到事故池并將超過(guò)350m3/h流量的生產(chǎn)廢水引入事故池貯存。當(dāng)中和池進(jìn)水量<350m3/h時(shí)，把事故池內(nèi)的廢水泵入中和池。此時(shí)，事故池作為流量調(diào)節(jié)池使用，以減輕水量波動(dòng)對(duì)一沉池處理設(shè)施的沖擊作用。
（2）當(dāng)進(jìn)水COD濃度≥3000mg/l發(fā)生時(shí)，停止均質(zhì)池出水泵入事故池，關(guān)閉紙漿進(jìn)入中和池的閥門，將紙漿直接排放到事故池(此部分紙漿可賣)。若不賣，引入二沉池的低濃度水來(lái)稀釋到1700mg/l左右泵入中和池，整個(gè)廢水處理設(shè)施照常運(yùn)行。此時(shí)事故池不僅接納了生產(chǎn)事故排放廢水，而且作為稀釋池使用，有效地避免了紙漿濃度過(guò)高對(duì)廢水處理設(shè)施產(chǎn)生的沖擊負(fù)荷。
（3）當(dāng)進(jìn)水量≥350m3/h，COD濃度≥3000mg/l兩種情況同時(shí)發(fā)生時(shí)，同（2）操作。
3.2.2均質(zhì)池事故應(yīng)急措施
均質(zhì)池廢水溢出主要發(fā)生在由均質(zhì)池到曝氣池的廢水流量超過(guò)250m3/h，此時(shí)將均質(zhì)池廢水泵入事故池。由于均質(zhì)池設(shè)計(jì)容積過(guò)小，不能正常中轉(zhuǎn)一沉池到曝氣池的廢水，為預(yù)防均質(zhì)池溢出事故，平時(shí)可采取減輕均質(zhì)池貯存負(fù)荷措施。改造設(shè)計(jì)取均質(zhì)池的廢水作為事故池到中和池的循環(huán)用水，設(shè)計(jì)流量為50m3/h。若發(fā)生任何一種事故，此部分循環(huán)水流量即停用。
3.2.3超標(biāo)排放應(yīng)急措施
當(dāng)二沉池超標(biāo)排放，將二沉池出水用泵全部引到事故池內(nèi)貯存起來(lái)，同時(shí)，用泵引事故池廢水到中和池進(jìn)行再次(第二次)處理，流量視當(dāng)時(shí)情況決定，一般重復(fù)處理的廢水流量不超過(guò)100m3/h、慢慢消化，以保證造紙生產(chǎn)與廢水處理的照常進(jìn)行。
3.2.4幾種事故同時(shí)發(fā)生時(shí)的應(yīng)急措施
（1）生產(chǎn)事故排放、均質(zhì)池廢水溢出同時(shí)發(fā)生時(shí)的對(duì)策
當(dāng)生產(chǎn)事故、均質(zhì)池廢水溢出同時(shí)發(fā)生，以最嚴(yán)重情況計(jì)算二股廢水同時(shí)進(jìn)入事故池的總流量可達(dá)750m3/h，但事故池仍可以250m3/h的流量向中和池輸送，事故池凈增量?jī)H為500m3/h，而事故池總?cè)莘e1500m3，可維持3小時(shí)不溢出。事故池容量富余可容納用于稀釋的二沉池來(lái)水保證去中和池的廢水濃度在1700mg/l左右。
（2）均質(zhì)池廢水溢出、二沉池超標(biāo)排放同時(shí)發(fā)生時(shí)的對(duì)策
當(dāng)均質(zhì)池廢水溢出、二沉池超標(biāo)排放同時(shí)發(fā)生，以最嚴(yán)重情況計(jì)算二股廢水同時(shí)進(jìn)入事故池的總流量為765m3/h。此時(shí)，若生產(chǎn)屬正常狀況，生產(chǎn)廢水流量為250m3/h左右。根據(jù)原廢水處理設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)具有300m3/h以上的處理能力，故事故池仍可以50m3/h的流量向中和池輸送，事故池凈增量?jī)H為715m3/h，而事故池容量為1500m3，可維持2個(gè)多小時(shí)不溢出。
（3）生產(chǎn)事故、二沉池超標(biāo)排放同時(shí)發(fā)生時(shí)的對(duì)策
當(dāng)生產(chǎn)事故、二沉池超標(biāo)排放同時(shí)發(fā)生時(shí)，以最嚴(yán)重情況計(jì)算二股廢水同時(shí)進(jìn)入事故池的流量為515m3/h，只要一沉池工作正常，中和池可接納事故池廢水的流量為250m3/h，事故池凈增量為265m3/h，而事故池容積為1500m3，可維持5個(gè)多小時(shí)不溢出，因此整個(gè)系統(tǒng)完全可以照常運(yùn)行工作。
（4）生產(chǎn)事故、均質(zhì)池廢水溢出、二沉池超標(biāo)排放同時(shí)發(fā)生時(shí)的對(duì)策
此種情況最嚴(yán)重，但發(fā)生的概率極小，幾乎為不可能。若發(fā)生以最嚴(yán)重的情況計(jì)算：三股廢水流量總和為1015m3/h。只要一沉池工作正常，事故池還是可以向中和池輸出250m3/h的廢水，此時(shí)事故池的凈增量是765m3/h。1500m3的容積也可維持近2小時(shí)。
4、工藝改造前后環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)對(duì)比分析
在原有廢水處理工藝基礎(chǔ)上增加1座事故池后，生產(chǎn)事故排放的紙漿可以排放到事故池，再回到處理系統(tǒng)處理；均質(zhì)池溢流廢水及二沉池超標(biāo)出水也都可通過(guò)事故池再回到污水處理系統(tǒng)處理。
廢水處理工藝經(jīng)過(guò)改造后，可杜絕因生產(chǎn)事故、均質(zhì)池溢流及二沉池出水超標(biāo)等原因?qū)λh(huán)境的事故排放，使污水超標(biāo)事故排放的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)降為零。
廢水處理工藝改造前、后的廢水去向?qū)Ρ确治鲆?jiàn)表4-1，事故排放率及排放濃度對(duì)比分析見(jiàn)表4-2。
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通過(guò)以上對(duì)比分析，廢水處理工藝改造后事故排放率降為0，削減COD排放總量112.83t/a。
5、工藝改造前后經(jīng)濟(jì)損益分析
5.1環(huán)境效益分析
（1）廢水處理工藝經(jīng)改造后，各種事故排放基本都可以杜絕，保證全年均可達(dá)標(biāo)排放，COD總量削減112.83t/a。
（2）可以進(jìn)一步改善受納水體——京杭大運(yùn)河的環(huán)境質(zhì)量狀況。
（3）有利于改善城市污水受納水體水質(zhì)，提高城市環(huán)境質(zhì)量，優(yōu)化城市投資環(huán)境，促進(jìn)城市社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
5.2社會(huì)效益分析
不僅可樹(shù)立企業(yè)對(duì)環(huán)境高度負(fù)責(zé)的良好社會(huì)形象，加強(qiáng)企業(yè)為社會(huì)和公眾所接受與認(rèn)可程度，而且還大大提高了企業(yè)和產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
5.3經(jīng)濟(jì)效益分析
廢水處理工藝改造前，廢水處理站的自動(dòng)控制系統(tǒng)和生產(chǎn)車間的控制系統(tǒng)聯(lián)系在一起，一旦污水處理站出現(xiàn)不正常情況，生產(chǎn)車間就要立即停產(chǎn)。以超標(biāo)排放的概率1.74%估算，企業(yè)每年要因此停產(chǎn)6天，直接經(jīng)濟(jì)損失在600萬(wàn)元以上。
廢水處理工藝改造后，即使廢水處理站出現(xiàn)事故情況，生產(chǎn)車間也不需停產(chǎn)，可以減少企業(yè)因停產(chǎn)帶來(lái)的各種損失。此外還可保證全年不超標(biāo)排放、免除繳納超標(biāo)排污費(fèi)。
總結(jié)：工業(yè)廢水處理設(shè)施增加“事故池”，并在此基礎(chǔ)上實(shí)行“環(huán)境安全評(píng)價(jià)”與制定“應(yīng)急預(yù)案”，在保障水環(huán)境安全，減少、乃至杜絕事故排放方面可發(fā)揮重要作用，具有良好的環(huán)境、社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。這里還需特別指出的是：當(dāng)前許多消防救災(zāi)，小災(zāi)反引起大災(zāi)(2005年11月因中石油吉化公司雙苯廠爆炸事故造成的松花江嚴(yán)重水污染事故可為典型)，若在企業(yè)總排污管前設(shè)一道“卡”，一旦有“救災(zāi)污水”，也用泵把此污水暫時(shí)貯存于“事故池”，待救災(zāi)過(guò)后作相應(yīng)特殊處理，就可避免因消防等救災(zāi)行動(dòng)反引發(fā)出更大的環(huán)境災(zāi)難。
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