排水系統是每個企業正常生產經營中不可缺少的壹部分。鑒於化工生產中使用的原料、輔料、半成品、成品大多為易燃或可燃物質,且許多物料具有毒性和腐蝕性,石化企業的排水系統在設計時需要考慮相應的安全措施,防止安全事故的發生。結合相關規範和實際工程經驗,論述了石油化工企業排水系統設計中應註意的問題和應采取的安全措施。
1石化企業排水的性質和特點
石化企業通常有六大區域:工藝裝置區、原料及成品儲存區、運輸裝卸區、公共設施區、輔助生產區和管理區。各區域排水特性見表1。
2導致排水系統不安全的因素
導致排水系統不安全的因素壹般包括:①排水水質不被認可,壹些本應經過預處理或專門設置的廢水排水管的汙水和廢水,在沒有得到有效處理的情況下,直接排入全廠生產排水系統;(2)對突發工況估計不足,導致汙水廢水外流,導致環境汙染,甚至大規模爆炸;③排水管道的材質、鋪設方式、水封等細節考慮不充分;(4)忽視企業生產經營後的日常維護管理,造成安全事故的。
3排水系統設計
3.1排水系統按照“汙水分流,優質排水”的原則設置。石化企業應設置不同的排水系統,如生活汙水系統、生產廢水(包括初期雨水)系統、清潔廢水和雨水系統,其他排水系統可根據不同的處理要求增設或合並。3.1.1生活汙水系統生活汙水應采用獨立的排水系統[1]。當門衛室遠離工廠生活排水系統,且排水不影響生產廢水的處理效果時,可經化糞池後直接排入工廠生產廢水系統。進水前必須設置水封等隔離措施[2],避免生產廢水系統中的有毒有害氣體和可燃氣體逸回生活設施,造成安全事故。
3.1.2生產廢水(含初期雨水)系統應結合排水場所的性質、濃度、水量、排水頻率和特點,合理確定預處理、收集和處置方式的設計方案。如果生產廢水管道中有能引起爆炸和火災危險的氣體,則從與此管網相連的建築物、設備區、罐區等處排出;全廠支管和主管的交叉;全廠支管和主管長度超過300米[1,3-4]時,應設置水封措施。除工藝裝置、罐區等場所外,在丁五廠、公用工程等排水本身不含可燃物質的場所,為保證排水系統的安全,在排水流入生產廢水管網系統前也應設置水封井[4],防止危險氣體竄回。壹般罐區、泵區、工藝裝置區、裝卸站等開闊區域應考慮初期雨水。設計中應合理確定初期降雨汙染面積,初期降水深度按15 ~ 30 mm確定[2]。發生火災事故時,應采取應急措施,避免廢水排放對水環境的影響。
防火堤、圍堰、初期雨水池、消防廢水池均可用於儲存消防廢水。消防廢水量的計算應包括消防用水量、物料泄漏、降雨量和事故時匯入消防廢水收集系統的廢水量[5]。3.1.3潔凈廢水系統雖然公共設施區和輔助生產區的潔凈廢水本身並不危險,而排水區的危險類別多為D-E,但由於管網費用和工程占用,往往排入全廠生產廢水管道,容易忽視安全問題,造成爆炸事故。因此,在上述區域的排水匯入全廠生產廢水之前,應采取水封、冷卻等安全措施。清潔廢水的汙染不容忽視。開式循環冷卻水系統的排水包括系統汙水、旁路水處理過程中的反洗排水、清洗預膜過程中的置換水、水池的溢流和排空水等。在封閉系統中,高濃度化學品的循環冷卻水將在調試、停機或緊急情況下排放。應根據排放標準和水質確定處置方式,優先回用。不能回用的廢水要達標後才能排放。
3.2排水系統的布置
3.2.1合理規劃排水路徑應保證汙水、廢水的順暢排放,同時考慮日常維護和事故對周圍水體的影響。規範中建議輸送易下沈介質、有毒介質和腐蝕性介質的管道以及壓力流汙水管道應架空敷設[1,6],以便於維護和及時發現安全隱患。含易燃液體的生產廢水管不能垂直敷設在車行道和工藝管廊下[1,3,6],既可減少汽車尾氣引起的火災危險,又可避免維修時道路開挖對交通的影響。消防廢水池應結合廠區樓層高度設置在管網末端的廠區低窪處,否則會給應急處置工作帶來麻煩。比如壹些老廠房改造時,消防廢水池設置在管網的起點,水池與管網的連接管設置在現有管道標高以上,而廠區內整個樓層從管網的起點到終點都是降低的,這對消防廢水的收集非常不利。發生事故時,管網末端的切斷閥關閉後,水位要升到連接管標高以上才能回流到廢水池中。
3.2.2正確選擇排放方式汙水和廢水的排放方式可以是管道重力流、明溝、壓力上升或上述形式的組合。無論采用哪種方式,都必須綜合考慮排水水質特點和排水源頭位置後確定,確保及時、有效、安全、合理排水。含可燃物質的生產廢水和含油廢水應通過管道或涵洞排放[3,7];幹凈的雨水可用於明溝或管道排水;對於架空敷設的管道,應采用壓力提升排水。明溝排水應註意:①為避免揮發性有害物質引發次生事故,雨水排水系統兼作火災事故水收集系統時,不能采用明溝形式;(2)當采用明溝進行室內排水,且明溝需控制在30m以內時,各明溝應單獨排入生產廢水系統,不得用暗管連接各明溝;(3)為防止低溫液體泄漏氣化時迅速膨脹引起爆炸,低溫罐區裝卸口30m範圍內采用明溝排水。
3.3排水系統設施設計
3.3.1腐蝕性汙水井內無梯子[1,6],類似場所:初期雨水池、事故池等。梯子是水井、池塘裏的附屬構件,經常被隨便處理,給以後的維護工作帶來安全隱患。如果防腐措施的效果不確定,正確的做法是不要架設梯子。3.3.2落井內含有揮發性有毒、有害、可燃氣體的汙水管道系統不應設置落井[1]。在連接新建和已建管網系統時,應特別註意連接點的標高,以免使含有上述汙水的排水落入水中。3.3.3設置水封時容易被忽視的幾個位置:①有可燃氣體、液化烴和可燃液體管道的地溝[3];(2)隔油池的進水管和出水管[3];③重力流循環水回水在工藝裝置總出口處[6]。3.3.4井蓋和左靜應密封,井蓋上不得有孔洞[1,3]。
為保證管道內可燃氣體的有組織排放,減少明火接觸,在甲、乙類裝置區和罐區的支管和主管頂部的檢查井及隔油池內設置了排氣管。類似需要通風措施的地方還有化糞池和冷卻池[8]。3.3.5管道材料與防滲管道防滲在工程設計中容易被忽視,其做法與管道材料密切相關[9]。管道材質的選擇不僅要根據汙水廢水的水質[10],還要考慮管道的防滲方式,結合施工難度和工程造價後確定。3.3.6截斷閥排水系統在選擇開關閥時需要註意閥的類型。許多工廠在切換管道時使用閘門。這個閥門有壹定的泄漏,就是不能完全切斷,會有少量的過電流。如果必須完全切斷,選擇刀閘閥比較合適。為確保人身安全和及時有效的應急操作,在廠區排放口和距罐區及裝置區小於15m範圍內的排水切斷閥應考慮遙控功能。
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