聊聊：事故废水应急池、初期雨水收集池容积计算
必须注意事故时进入事故水池的雨水量，与正常生产时初期雨水量的本质区别，而这个区别往往在安评、环评阶段容易发生混淆。本着环境风险防范按最不利情境考量的原则，“宜大不宜小”；考虑经济的合理性，有学者建议应急事故池容积的确定考虑单个项目和区域储存设施的集约化。对化工园区或化工项目聚集区等有条件的工业园区，应设置区域集中事故废水收集系统，其事故池有效容积取区域内事故废水量最大者；各个厂区内不再单独设事故池，仅设事故废水收集导排系统管网。
应急事故水池容积的计算方法
1、GB/T50483-2019规定的计算方法(简称“国标计算法”)
《化工建设项目环境保护工程设计标准》(GB/T50483-2019)规定：化工建设项目应设置应急事故水池，以保证事故时能有效地接纳装置排水、消防废水等污染水，避免事故污染水进入水体造成污染”。对一般的新建、扩建、改建和技术改造的建设项目，其应急事故水池容量应按下式计算：
V事故池=(V1+V2+V雨)max -V3 (1)
式中：
(V1+V2+V雨)max为应急事故废水最大计算量，(m3)。
V1为最大一个设备装置的容量或贮罐的物料贮存量，(m3)。
V2为装置区或贮罐区一旦发生火灾及泄漏时的最大消防用水量，包括扑灭火灾所需用水量和保护邻近设备或贮罐(最少3个)的喷淋水量(m3)，可根据GB50016、GB50160、GB50074等有关规定确定。
V雨为发生事故时可能进入该废水收集系统的当地的最大降雨量(m3)，应根据GB50014有关规定确定。
V3为事故废水收集系统的装置或罐区围堰、防火堤内净空容量及事故废水导排管道容量之和(m3)。
2、中国石油天然气集团公司企业标准Q/SY 1190-2009规定的计算方法(简称“企标计算法”)
中国石油天然气集团公司企业标准《事故状态下水体污染的预防与控制技术要求》（Q/SY1190-2009），规定的应急事故水池容积计算确定方法：
V事故池=(V1+V2-V3)max+V4 +V雨 （2）
式中：
(V1+V2-V3)max是指对收集系统范围内不同罐组或装置分别计算V1+V2-V3，取其中最大值（m3）。
V1为收集系统范围内发生事故的一个罐组或一套装置的物料量(m3)，储存相同物料的罐组按一个最大储罐计，装置物料量按存留最大物料量的一台反应器或中间储罐计，事故缓冲设施按一个罐组或单套装置计，末端事故缓冲设施按一个罐组加一套装置计。
V2为发生事故的储罐或装置的消防水量(m3)。
V2=∑（Q消×t消），其中，Q消为发生事故的储罐或装置的同时使用的消防设施给水流量(m3/h)，t消为消防设施对应的设计消防历时(h)，按6～10h计算。
V3为发生事故时可以转输到其他储存或处理设施的物料量(m3)。例如，非可燃性对水体环境有危害物质的储罐应设置围堰或事故存液池、备用罐等，其有效容积均不宜小于罐组内1个最大储罐的容积。
V4为发生事故时仍必须进入该收集系统的生产废水量(m3)。
V雨为发生事故时可能进入该收集系统的降雨量(m3)。
V雨=10×q×F，q为降雨强度(mm)，按平均日降雨量计算(q=qa/n，qa为当地多年平均降雨量，n为年平均降雨日数)，F为必须进入事故废水收集系统的雨水汇水面积(hm2)。
3、“国标计算法”与“企标计算法”的对比分析
(1) 事故废水最大产生量计算方法不同。
“国标计算法”按物料最大贮存量、消防最大用水量、最大降雨量三部分之和的最大值确定，未考虑发生事故时仍必须进入该收集系统的生产废水量，建议工程设计、安全风险评价时予以保守考虑，GB/T50483修订时也应增加该项。
“企标计算法”则按物料最大贮存量、消防最大用水量、平均降雨量、生产废水量四部分之和确定。
(2) 消防最大用水量计算方案略有差异。
“国标计算法”按装置区和罐区的灭火、喷淋用水量分别明确规定，并规定考虑邻近至少3个贮罐的喷淋水量。灭火和喷淋给水强度、灭火冷却面积、灭火冷却消防时间等的取值应满足GB50016、GB50160、GB50074、GB50151、GB50196、GB50338的规定和最低值要求。
“企标计算法”则按综合消防给水量和设计消防历时给出了计算公式，但未明确灭火和喷淋水量各自的确定方案。且其规定的设计消防历时为6～10h，大大高于“国标计算法”规定取值（一般为2～6h）。
(3) 物料转移和储存容积确定内容不同。
“国标计算法”的“V3”包括围堰或防火堤内净空容量、事故废水导排管道容量，但未明确物料转输而只考虑储存容积。
“企标计算法”的“V3”则为事故时可转输到其他储存或处理设施的物料量。“结合现有设施条件，事故时如能够通过转移物料达到避免事故扩大的，应首先进行物料转移”；考虑物料转输可有效避免纯物料流失，减少事故排放废水的同时也减少损失。
(4) 降雨量的确定方法不同。
“国标计算法”考虑的是最大降雨量；“企标计算法”考虑的是平均降雨量，按当地多年平均的日降雨强度计算。
应急事故水池容积计算确定的基本原则
环境风险事故废水的来源包括物料泄漏量、消防水量、雨水量、生产废水量等，而能够储存事故废水的储存设施可包括事故水池、事故罐、防火堤内或围堰内有效容积、导排水管有效容积等等。
为确保环境风险事故废水不排入外环境，必须基于事故废水最大产生量和事故排水系统储存设施最大有效容积来综合确定应急事故水池的容积，有学者认为应遵循以下原则：
(1) 事故池容积确定应执行的标准或规范
主要有：GB/T50483、Q/SY1190-2009和中国石化安环10号等。
GB/T50483规定的应急事故水池容积确定方法，对所有涉及危险化学品环境风险事故排水的项目均应适用执行。其中：
消防用水量确定、围堰或防火堤有效容积确定时应按《建筑设计防火规范》(GB50016)、《石油化工企业设计防火规范》(GB50160)、《石油库设计规范》(GB50074)、《储罐区防火堤设计规范》(GB50351)等有关规定执行；
按《室外排水设计规范》（GB50014）、《石油化工企业给水排水系统设计规范》（SH3015）等计算确定最大降雨量。
(2) 应急事故水池容量应根据发生事故的设备容量、事故时消防用水量及可能进入应急事故水池的降水量等因素综合确定。
罐区防火堤内容积、排至事故池的排水管道在自流进水的事故池最高液位以下的容积、现有储存事故排水设施的容积均可作为事故排水储存有效容积。
计算应急事故废水量时，装置区或贮罐区事故不作同时发生考虑，取其中的最大值。应按事故排水最大流量对事故排水收集系统的排水能力进行校核，明确导排系统的防火、防爆、防渗、防腐、防冻、防洪、抗浮、抗震等措施。
(3) 应当结合建设项目的总平面布置图，给出事故风险源分布、生产区及装置区围堰和防火堤范围、雨水汇集范围，及事故废水导排系统走向等关键的信息、路线和标识，明确废水收集导排系统服务范围，明确受污染排水和不受污染排水的去向及排水切换设施的设置。
(4) 必须注意事故时进入事故水池的雨水量，与正常生产时初期雨水量（即前期雨水）的本质区别，不可混淆。
一是降雨历时不同。
正常生产运营过程中初期雨水是指刚下的雨水，一次降雨过程中的前10～20min最大降水量，其设计参数计算必须按GB50014规定的短历时暴雨强度公式确定；
而事故时降水量应根据事故消防时间（参照GB50016、GB50160规定一般为2～6h，Q/SY 1190规定为6～10h）确定。
二是汇水面积不同。
初期雨水的汇水面积必须考虑生产区和储存区总的汇水面积；
事故时只考虑装置区或罐区单独的能进入事故排水系统的最大降雨量，不作同时汇水考虑，且应采取措施尽量减少进入事故排水收集系统的雨水汇集面积。
(5) 在非事故状态下需占用事故池时（例如，初期雨水池共用），占用容积不得超过事故池容积，并应设有在事故时可以紧急排空的技术措施。污水处理事故池不可作为应急事故储存设施，不能把环境风险进一步转加到污水处理系统。
应急事故水池和初期雨水池容积计算确定案例
(本案例系引用的相关资料)
分别采用“国标计算法”、“企标计算法”计算环境风险事故状态下，某石化项目的应急事故池容积，采用设计暴雨强度公式计算正常生产运营状态下该项目的初期雨水池容积。各计算参数和结果见表1。
1、应急事故水池计算结果
“国标计算法”计算的该项目应急事故水池容积最大为6318m3(罐区)，“企标计算法”计算的则为5816m3(罐区)，结果相差502m3，主要是进入事故排水系统的降雨量的差别。
对装置区，两方法计算结果的差异还包括是否考虑生产废水量。在进行应急事故水池容积设计时，必须按最大容积确定，并留有一定的裕度。
“国标计算法”计算的该项目事故排水最大流量为293L/s，“企标计算法”计算的则为269L/s，结果相差24L/s。在进行事故废水导排系统设计时，应注意这种差别对排水管道最大内径的影响。
2、初期雨水池容积计算结果
正常生产运营状态，初期雨水的汇水面积较大，虽然降雨历时只取15min，但其单次雨水汇集量最大值可达到583m3，计算雨水排水最大流量可达到615.71L/s。鉴于初期雨水量小于应急事故池容积的，可采用初期雨水池与应急事故池共用设计，但两者的导排系统应单独设计或按合流最大流量值设计，并应确保初期雨水收集系统切换设施正常运行以避免未受污染雨水进入事故池。
注：①对装置区综合考虑灭火喷淋消防给水量，取为150L/s，消防时间取3h。对罐区，灭火给水量取为6.0L/min•m2，灭火面积取为1102m2，消防时间取6h；喷淋冷却给水量取为3.0L/min•m2，喷淋冷却面积按4个罐表面积计算取为4×1102m2，消防时间取4h。
②“企标计算法”降雨强度按项目所在地的实际统计值计算，q=7.9mm；“国标计算法”暴雨强度按项目所在地的设计暴雨强度公式计算，降雨历时t=6h，径流系数Ψ=0.95，重现期P=3年，q=57.58L/(s·hm2)。
表2 径流系数查询表
地面种类Ψ
各种屋面、混凝土或沥青路面0.85～0.95
大块石铺砌路面或沥青表面处理的碎石路面0.55～0.65
级配碎石路面0.40～0.50
干砌砖石或碎石路面0.35～0.40
非铺砌土路面0.25～0.35
公园或绿地0.10～0.20
雨水管渠的设计降雨历时t，由地面集水时间t1和雨水在计算管段中流行的时间t2组成。
t=t1+mt2，
式中：
t为设计降雨历时，min；
t1为地面集水时间，min，视距离、地形坡度和地面铺盖情况而定，一般采用5min~15min；
t2为雨水在管渠流行的时间，min；
m为折减系数，暗管m=2；明渠m=1.2。在陡坡地区，暗管折减系数m=1.2~2，经济条件较好、安全性要求较高地区的排水管渠m可取1。
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