某自來(lái)水廠環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及防范措施

徐龍君，王金成

（重慶大學(xué) 資源及環(huán)境科學(xué)學(xué)院，重慶 400044）

1 引言

建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是指建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)行期間發(fā)生的可預(yù)測(cè)突發(fā)性事故（一般不包括人為破壞及自然災(zāi)害）引起有毒有害物質(zhì)、易燃易爆等物質(zhì)泄漏，或突發(fā)事件產(chǎn)生新的有毒有害物質(zhì)，所造成的對(duì)人身安全與環(huán)境的影響和損害，進(jìn)行評(píng)估，提出防范、應(yīng)急與減緩措施［1］，減少突發(fā)性事故的發(fā)生頻率。

消毒工藝是水廠重要的水處理工序之一。隨著我國(guó)飲用水新標(biāo)準(zhǔn)的制定實(shí)施，水質(zhì)檢測(cè)要求的提高，消毒工藝也受到了更大的關(guān)注。目前已普遍使用的消毒技術(shù)包括液氯消毒、臭氧消毒、次氯酸鹽消毒和二氧化氯消毒。該自來(lái)水廠采用的是氯酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成二氧化氯和氯氣的消毒方式。消毒過(guò)程涉及眾多化學(xué)物質(zhì)，一旦發(fā)生化學(xué)物質(zhì)泄漏事故，往往會(huì)引發(fā)爆炸、火災(zāi)等一系列連鎖反應(yīng)，且發(fā)展迅速，波及范圍較廣，將可能造成重大人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染。因此，本文以某自來(lái)水廠為例，對(duì)水廠的消毒工藝進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析，了解周圍環(huán)境對(duì)其可接受程度，并對(duì)事故發(fā)生前進(jìn)行有效的預(yù)防、事故發(fā)生時(shí)進(jìn)行及時(shí)的處理及事故發(fā)生后進(jìn)行合理的補(bǔ)救，將風(fēng)險(xiǎn)造成的危害和損失降低到最低程度。為水廠的風(fēng)險(xiǎn)管理提供參考。

2 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別

自來(lái)水廠采用的是氯酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成二氧化氯和氯氣的消毒方式。水廠氯酸鈉年使用量2264.4kg、鹽酸年使用量（36.5%的濃鹽酸）4252.1kg（最大儲(chǔ)量3.57t），氯氣和二氧化氯為即配即用無(wú)儲(chǔ)存。根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品最大危險(xiǎn)源辨識(shí)》（GB18218－2009），氯酸鈉的臨界量為100t、氯化氫的臨界量為20t，因此不屬于最大危險(xiǎn)源。

自來(lái)水廠主要的危險(xiǎn)因子為：氯酸鈉、氯化氫、氯氣、二氧化氯；大氣危險(xiǎn)因子氯化氫、氯氣、二氧化氯。氯化氫儲(chǔ)罐在儲(chǔ)存過(guò)程中，由于安全閥失效、機(jī)械損傷、操作不當(dāng)?shù)葘?dǎo)致儲(chǔ)罐出現(xiàn)不同程度的破裂［2］，發(fā)生跑、冒、漏、滴等，以及二氧化氯發(fā)生器的二氧化氯泄漏和氯酸鈉儲(chǔ)存使用中燃燒、中毒，可造成人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失，對(duì)環(huán)境造成污染。

3 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)

3.1 氯化氫儲(chǔ)罐泄漏環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析

3.1.1 氯化氫泄漏速度

泄漏速度采用導(dǎo)則推薦的液體泄漏速率QL伯努利方程公式計(jì)算：

式中，QL為液體泄漏速度，kg／s；Cd為液體泄漏系數(shù)，此值常用0.6～0.64，本評(píng)價(jià)取0.64；A 為裂口面積，取0.0003m2；P 為容器內(nèi)介質(zhì)壓力，0.1MPa；P0為環(huán)境壓力，0.1MPa；g為重力加速度9.8m／s2。h為裂口之上液位高度，鹽酸液位高度度取1.5m。ρ為泄漏液體的密度，36.5%鹽酸密度為1190kg／m3。

計(jì)算表明，鹽酸的泄漏速速為1.24kg／s，10min堵漏下的泄漏量為744kg。

3.1.2 鹽酸泄漏后蒸發(fā)量計(jì)算

由于鹽酸常溫下為液態(tài)，因此，當(dāng)貯罐發(fā)生泄漏時(shí)，泄漏的物質(zhì)將在貯罐圍堰內(nèi)形成液池。其蒸發(fā)量按照《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》（HJ／T169－2004）［3］附錄A中推薦的泄漏液體蒸發(fā)量計(jì)算公式計(jì)算。而鹽酸等貯存是常溫貯存，其沸點(diǎn)高于環(huán)境溫度，因此，只計(jì)算質(zhì)量蒸發(fā)部分。液池最大直徑取決于泄漏點(diǎn)附近的地域構(gòu)型、泄漏的連續(xù)性或瞬時(shí)性。有圍堰時(shí)，以圍堰最大等效半徑為液池半徑。經(jīng)計(jì)算，泄漏事故排放的鹽酸液體泄漏速度和質(zhì)量蒸發(fā)速度的參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 鹽酸泄漏事故排放污染物質(zhì)量蒸發(fā)速度一覽表

3.1.3 鹽酸泄漏影響分析

根據(jù)EIAProA預(yù)測(cè)軟件中風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)估算，取9組氣象情況、代表性風(fēng)速、大氣穩(wěn)定條件進(jìn)行計(jì)算，大氣穩(wěn)定度主要為強(qiáng)不穩(wěn)定（A）、中性（D）、穩(wěn)定（F），風(fēng)速以0.5m／s、1.0m／s、1.5m／s。根據(jù)估算可知：當(dāng)風(fēng)速為0.5m／s，大氣穩(wěn)定度為 A，時(shí)間10min時(shí) HCl濃度最大，達(dá)到0.0346mg／m3，此時(shí)的距離為0m。根據(jù)《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（TJ36－79），氯化氫的一次最高容許濃度為0.05mg／m3，氯化氫泄漏最大擴(kuò)散速度為0.0346mg／m3，由此說(shuō)明氯化氫泄漏后廠界外不存在超標(biāo)點(diǎn)，對(duì)環(huán)境的影響有限。

3.2 二氧化氯發(fā)生器的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析

（1）二氧化氯的泄漏。二氧化氯吸收不完全或吸收系統(tǒng)不密封將導(dǎo)致泄漏。二氧化氯泄漏后污染空氣，刺激人體呼吸道粘膜和眼睛、灼傷皮膚；當(dāng)超過(guò)爆炸下限（空氣中10%）會(huì)發(fā)生爆炸。

（2）投料比失衡致爆炸危險(xiǎn)。投料比失衡，將造成反應(yīng)速度過(guò)快，甚至導(dǎo)致反應(yīng)失控。如鹽酸投加過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致二氧化氯的生成速度加快，造成反應(yīng)液中二氧化氯的過(guò)飽和狀態(tài)，而使二氧化氯逸出到反應(yīng)系統(tǒng)中，導(dǎo)致反應(yīng)系統(tǒng)壓力增加。若系統(tǒng)密封性較差，二氧化氯就會(huì)逸出到空氣中；若系統(tǒng)壓力持續(xù)升高，安全裝置（如安全閥）未動(dòng)作時(shí)，還會(huì)發(fā)生爆炸事故。

3.3 氯酸鈉儲(chǔ)存、使用的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析

氯酸鈉為一級(jí)無(wú)機(jī)氧化劑，加熱到300℃以上易分解放出氧氣，在酸性溶液中是強(qiáng)氧化劑。與酸類（如硫酸）作用放出二氧化氯；與硫、磷及有機(jī)物混合或受撞擊易引起燃燒和爆炸。禁忌物：強(qiáng)酸、有機(jī)物、磷、硫、碳等無(wú)機(jī)物，還原劑、金屬粉末。對(duì)人體有毒，以強(qiáng)血液毒性作用于血紅蛋白及正鐵血紅素，經(jīng)人體皮膚、粘膜吸收，吸入氯酸鈉粉塵，因積累在體內(nèi)而引起中毒，會(huì)出現(xiàn)惡心、大量嘔吐、下瀉、呼吸困難、腎損害等癥狀，大量吸入將會(huì)致死；口服10g以上可致命。

4 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范措施

4.1 原材料風(fēng)險(xiǎn)控制措施

嚴(yán)禁使用廢鹽酸和含有機(jī)物、油脂的其他廢酸、以及氫氟酸等酸類，防止引起設(shè)備驟停、腐蝕、損壞，造成二氧化氯及氯氣泄漏；氯酸鈉的包裝必須符合要求，容器口應(yīng)密封牢固。

4.2 貯運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)控制措施

鹽酸需用特殊的內(nèi)襯橡膠或聚氯乙烯襯里的密封槽車裝運(yùn)或用聚氯乙烯塑料桶（槽）盛裝，保持容器密封，與氧化劑、可燃物分開(kāi)存放，切忌混儲(chǔ)，儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和合適的收容材料；氯酸鈉儲(chǔ)存區(qū)域禁止攜帶火種、穿帶釘子皮鞋進(jìn)入，搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸，禁止震動(dòng)、撞擊和摩擦。儲(chǔ)存區(qū)應(yīng)備有合適的材料收容泄漏物。

4.3 操作風(fēng)險(xiǎn)控制措施

操作盡可能機(jī)械化、自動(dòng)化；操作人員必須經(jīng)過(guò)專門培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程；加強(qiáng)管道、管道連接處、儀表計(jì)量處等的檢查巡視，及時(shí)更換；注意檢查和維護(hù)，保證鹽酸儲(chǔ)罐配套的噴淋水裝置完好使用；配制氯酸鈉應(yīng)穿工作服，戴防護(hù)口罩、戴護(hù)目鏡、乳膠手套等，穿長(zhǎng)統(tǒng)膠靴等勞保用品；密閉操作，注意通風(fēng)，防止泄漏；配備泄漏應(yīng)急處理設(shè)備；嚴(yán)格原料添加制度，調(diào)節(jié)原料進(jìn)料比，控制好進(jìn)料速度，做到規(guī)范操作，嚴(yán)禁將兩個(gè)原料罐混用，防止因氯酸鈉與鹽酸劇烈反應(yīng)發(fā)生爆炸事故。

4.4 成立救援小組

建立處理緊急事故的組織機(jī)構(gòu)，規(guī)范事故處理人員的職責(zé)、任務(wù)，組織搶險(xiǎn)隊(duì)伍，保障運(yùn)輸、物質(zhì)、通訊、宣傳等使應(yīng)急措施順利實(shí)施。建立公司、車間、班組三級(jí)通訊聯(lián)絡(luò)網(wǎng)，保證信息暢通無(wú)阻。按照緊急事故匯報(bào)程序報(bào)告有關(guān)主管部門，向消防系統(tǒng)報(bào)警。成立應(yīng)急救援小組，明確負(fù)責(zé)人及聯(lián)系電話。加強(qiáng)平時(shí)培訓(xùn)，確保在事故發(fā)生時(shí)能快速作出反應(yīng)。制定應(yīng)急救援預(yù)案，并定期演練。做到防患于未然，盡量避免突發(fā)性環(huán)境污染事故的發(fā)生［4～6］。

5 結(jié)語(yǔ)

自來(lái)水廠一旦發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)事故，將會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生重大影響，甚至危及廠區(qū)員工及附近居民的生命。因此加強(qiáng)氯酸鈉儲(chǔ)存、使用管理，嚴(yán)格執(zhí)行工藝流程，控制二氧化氯發(fā)生器的風(fēng)險(xiǎn)，做好消毒工藝的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析與防范，對(duì)避免或減少突發(fā)環(huán)境事件的發(fā)生，最大程度地保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

［1］任 峰.液氯泄漏的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)－以自來(lái)水廠為例［J］.海峽科學(xué)，2010（6）：30～32.

［2］高曉寧.淺談自來(lái)水廠液氯儲(chǔ)罐泄漏環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析［J］.科技風(fēng)，2013（6）：90.

［3］國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.HJ／T 169－2004.建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則［S］.北京：國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局，2004.

［4］鐘善錦.突發(fā)性環(huán)境污染事故的對(duì)策［J］.環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù)，2000，12（6）：9～11.

［5］章昌順，郝永梅.液氯生產(chǎn)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)分析與控制［J］.中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2007，2（3）：83～86.

［6］王 威，賀 軍.淺析建設(shè)項(xiàng)目中鹽酸儲(chǔ)運(yùn)工程的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)要點(diǎn)［J］.黑龍江環(huán)境通報(bào)，2013，37（2）：17～20.