工业废水处理的安全评价与应急预案研究
2005年11月中石油吉化公司双苯厂爆炸导致100吨左右苯、苯胺和硝基苯等有机物泄漏到松花江吉林市段，松花江水体被污染，使哈尔滨市停水四天，造成了严重的经济和环境损失。
为了迅速遏制环境安全事件多发势头，有效消除或减少环境安全隐患，避免类似松花江水污染事件的重大突发环境事件再度发生，国家环保总局从2006年2月7日起对127个分布在全国江河湖海沿岸、人口稠密区、自然保护区等环境敏感区附近的投资约4500亿元重点化工石化类项目进行环境风险排查；对11家布设在江河水边的问题严重企业实施挂牌督办；对10个投资约290亿元的违反“三同时”的建设项目进行查处。
国务院2006年1月发布的9件事故灾难类突发公共事件专项应急预案中就包括国家突发环境事件应急预案。随之，各地环保部门也都在积极制定和完善防范处置环境污染事故的对策，制定环境突发事件应急处理预案。
保障水环境安全不仅要关注化工石化类等重点项目，也要关注一般工业类项目；不仅要从宏观方面建立健全相关的法律法规，制定环境突发事件应急处理预案，也要从微观方面抓好企业的安全生产，保证企业废水处理设施的稳定、有效运行，减少、乃至杜绝事故排放的发生。
目前，各级环保部门都对新建的工程项目可能发生的废水事故排放表现出极大关注，要求企业设立事故排放池，提高事故风险防范和污染控制能力，杜绝事故排放。但是，多数企业没有制定应急处理预案，工业废水处理设施没有设立事故排放池，防范事故排放的能力大都较差。
本文以苏州高新技术产业开发区某厂为例，介绍工业废水处理的安全评价与应急预案研究。
1、项目概况
该厂主要生产高档铜版纸，2005年挖潜增量，对现有纸机生产线进行了技术改造。技术改造过程中，为了提高企业的事故风险防范和污染控制能力，防止污染事故发生，杜绝废水事故排放，苏州科技学院环境安全研究所受厂方委托，对现有废水处理设施运行情况进行了安全评价，并在此基础上制定相应的废水处理工艺改造方案与事故应急预案。
2、原废水处理系统工艺运行分析
该厂可能造成的水环境污染，主要是COD超标排放。造成COD超标排放的主要原因有生产车间生产事故与废水处理设施自身故障二类。根据厂方提供的2005年1-9月废水监测月报表，对COD监测数据进行统计、分析，定义以下四种工况：
（1）生产事故工况——废水处理设施进水COD浓度≥3000mg/l；
（2）均质池事故排放工况——为保证曝气池正常运转致使均质池废水外溢；
（3）废水处理设施事故工况——废水处理设施尾水COD浓度≥100mg/l；
（4）废水处理设施临界工况——废水处理设施尾水COD浓度在90mg/l至100mg/l之间。
2.1生产事故工况统计、分析
2005年1-9月，废水处理系统进水浓度≥3000mg/l一共有21天，占总监测天数的7.78%。但此21天，尽管发生生产事故，进水浓度增高，却没有发生超标排放，系统废水处理效率可高达99.5%，说明整个废水处理设施总体性能良好，可以应对高浓度进水，故不需对其主要设备、工艺流程进行改造。
2.2均质池事故排放
为保证曝气池正常运转，来自均质池的超流量来水，不能进入曝气池，因而造成均质池废水溢出排放，致使系统总体处理效率降低、乃至造成事故排放。
均质池一般事故排放量约为200m3，排放时间约1小时，排放浓度为350mg/l，每月可发生15次。
均质池重大事故排放量约1000m3，排放时间约2小时，排放浓度为350mg/l，约每半年一次。
2.3废水处理设施临界工况统计、分析
2005年1-9月，废水处理系统出水浓度在90mg/l至100mg/l之间的天数为12天，占总监测天数的4.44%，处理效率在93%左右，为保证系统的工作稳定性，有必要考虑将此部分工况作为事故排放考虑。
2.4废水处理设施事故工况的统计、分析
2005年1-9月，出水浓度≥100mg/l的天数为11天，超标排放率已达4%以上，若加上临界工况天数，可达8.51%，已非小概率事件，必须在废水处理系统内考虑“事故排放”处理问题。再从处理效率、超标倍数数据分析，超标不算严重，超标排放发生时系统处理效率大多数在90%附近。只要适当调整系统污染处理工艺参数(如：进水浓度、进水流量等)是可以解决的。另外，发生超标排放那些天的进水浓度均未达到3000mg/l，说明生产事故与废水处理系统本身事故相互之间不存在必然联系，相互是独立存在的。这对本改造而言，可以适当减轻压力——不需要太多考虑生产事故与废水处理设施事故同时发生的情况。
2.5正常工况废水处理设施效率分析
正常工况下各处理单元的处理效率与累积处理效率见表2-1：
2.6超标排放时的系统废水处理效率分析
为分析超标排放时的系统废水处理情况，按正常工况的处理效率作为理论处理效率，估算出超标排放状态下各主要进、出口处的COD进水浓度、对应的理论出水浓度和处理效率，见表2-2：
 表2-2超标排放时系统主要进、出口处的COD浓度和处理效率  |
（单位：流量：m3/d；进(出)水浓度：mg/l；处理效率：%）
根据表2-1和表2-2的数据分析，可以得出以下结论：
（1）在系统废水处理效率正常工况下，系统的COD处理效率在97%以上，可保障出水浓度不超标，所有超标排放都是由于系统废水处理效率不正常造成的；
（2）表2-2数据表明，造成超标排放的原因有二种，一种是一沉池出水浓度过高(大于600mg/l)，见前六次超标排放；一种是一沉池后(主要是曝气池)处理效率低下(低于80%)，见后五次超标排放。
经调查分析，一沉池出水浓度过高主要由于生产事故造成COD瞬时排放量较大，造成一沉池溶解性COD浓度偏高，致使一沉池负荷过高乃至一沉池功能失效,导致一沉池COD出水浓度也偏高(大于600mg/l)，至一沉池止的处理效率远小于76.5%(仅在51.21%-70.23%之间)。曝气池处理效率低下主要由于曝气池污泥膨胀和二沉池污泥上浮，导致一沉池后处理效率远小于87.5%(仅在73.24%-79.31%之间)，造成系统出水COD浓度超标。
3、事故成因及应急对策研究
3.1事故成因
（1）生产事故原因分析：在涂布废水坑、涂料制备、填料回收等生产过程中产生的废水导致混合废水瞬时样COD浓度超过3000mg/l，造成生产事故。
（2）均质池溢出原因分析：为保证曝气池的正常运转，来自均质池的超流量来水，不能进入曝气池，因而造成均质池废水溢出排放，致使系统总体处理效率降低、乃至造成事故排放。
（3）超标排放原因分析：①废水水质、水量变化大引起处理设施前部(一沉池以前)处理效率下降，出水浓度过大，造成曝气池生化处理负荷过大、消化不了导致超标排放；②处理设施后部生物处理受到有害物质冲击，如：酸、碱，以及曝气池中溶解氧不足，微生物生长受到抑制，导致生物处理效率大幅度下降，或造成污泥膨胀，使生化处理系统崩溃导致超标排放；③其它废水处理站的设备或废水处理构筑物损坏、运行不正常等，造成废水处理效率达不到工艺要求而导致的超标排放；④废水处理站工作人员没有按操作规程操作或操作失误，影响设施废水处理效率而导致的超标排放。
3.2应对措施
针对以上原因分析，改造采取如下措施：（1）增设事故排放池一座，接纳生产事故和废水处理设施自身事故排放的各种废水；（2）在增设事故排放池的基础上，设置三个循环：①生产事故废水循环；②均质池外溢废水循环；③超标排放废水循环。
3.2.1生产事故应急措施
（1）当中和池进水量≥350m3/h时，停止进水，引均质池出水到事故池并将超过350m3/h流量的生产废水引入事故池贮存。当中和池进水量<350m3/h时，把事故池内的废水泵入中和池。此时，事故池作为流量调节池使用，以减轻水量波动对一沉池处理设施的冲击作用。
（2）当进水COD浓度≥3000mg/l发生时，停止均质池出水泵入事故池，关闭纸浆进入中和池的阀门，将纸浆直接排放到事故池(此部分纸浆可卖)。若不卖，引入二沉池的低浓度水来稀释到1700mg/l左右泵入中和池，整个废水处理设施照常运行。此时事故池不仅接纳了生产事故排放废水，而且作为稀释池使用，有效地避免了纸浆浓度过高对废水处理设施产生的冲击负荷。
（3）当进水量≥350m3/h，COD浓度≥3000mg/l两种情况同时发生时，同（2）操作。
3.2.2均质池事故应急措施
均质池废水溢出主要发生在由均质池到曝气池的废水流量超过250m3/h，此时将均质池废水泵入事故池。由于均质池设计容积过小，不能正常中转一沉池到曝气池的废水，为预防均质池溢出事故，平时可采取减轻均质池贮存负荷措施。改造设计取均质池的废水作为事故池到中和池的循环用水，设计流量为50m3/h。若发生任何一种事故，此部分循环水流量即停用。
3.2.3超标排放应急措施
当二沉池超标排放，将二沉池出水用泵全部引到事故池内贮存起来，同时，用泵引事故池废水到中和池进行再次(第二次)处理，流量视当时情况决定，一般重复处理的废水流量不超过100m3/h、慢慢消化，以保证造纸生产与废水处理的照常进行。
3.2.4几种事故同时发生时的应急措施
（1）生产事故排放、均质池废水溢出同时发生时的对策
当生产事故、均质池废水溢出同时发生，以最严重情况计算二股废水同时进入事故池的总流量可达750m3/h，但事故池仍可以250m3/h的流量向中和池输送，事故池净增量仅为500m3/h，而事故池总容积1500m3，可维持3小时不溢出。事故池容量富余可容纳用于稀释的二沉池来水保证去中和池的废水浓度在1700mg/l左右。
（2）均质池废水溢出、二沉池超标排放同时发生时的对策
当均质池废水溢出、二沉池超标排放同时发生，以最严重情况计算二股废水同时进入事故池的总流量为765m3/h。此时，若生产属正常状况，生产废水流量为250m3/h左右。根据原废水处理设施设计标准，系统具有300m3/h以上的处理能力，故事故池仍可以50m3/h的流量向中和池输送，事故池净增量仅为715m3/h，而事故池容量为1500m3，可维持2个多小时不溢出。
（3）生产事故、二沉池超标排放同时发生时的对策
当生产事故、二沉池超标排放同时发生时，以最严重情况计算二股废水同时进入事故池的流量为515m3/h，只要一沉池工作正常，中和池可接纳事故池废水的流量为250m3/h，事故池净增量为265m3/h，而事故池容积为1500m3，可维持5个多小时不溢出，因此整个系统完全可以照常运行工作。
（4）生产事故、均质池废水溢出、二沉池超标排放同时发生时的对策
此种情况最严重，但发生的概率极小，几乎为不可能。若发生以最严重的情况计算：三股废水流量总和为1015m3/h。只要一沉池工作正常，事故池还是可以向中和池输出250m3/h的废水，此时事故池的净增量是765m3/h。1500m3的容积也可维持近2小时。
4、工艺改造前后环境风险对比分析
在原有废水处理工艺基础上增加1座事故池后，生产事故排放的纸浆可以排放到事故池，再回到处理系统处理；均质池溢流废水及二沉池超标出水也都可通过事故池再回到污水处理系统处理。
废水处理工艺经过改造后，可杜绝因生产事故、均质池溢流及二沉池出水超标等原因对水环境的事故排放，使污水超标事故排放的环境风险降为零。
废水处理工艺改造前、后的废水去向对比分析见表4-1，事故排放率及排放浓度对比分析见表4-2。
 |
通过以上对比分析，废水处理工艺改造后事故排放率降为0，削减COD排放总量112.83t/a。
5、工艺改造前后经济损益分析
5.1环境效益分析
（1）废水处理工艺经改造后，各种事故排放基本都可以杜绝，保证全年均可达标排放，COD总量削减112.83t/a。
（2）可以进一步改善受纳水体——京杭大运河的环境质量状况。
（3）有利于改善城市污水受纳水体水质，提高城市环境质量，优化城市投资环境，促进城市社会、经济的可持续发展。
5.2社会效益分析
不仅可树立企业对环境高度负责的良好社会形象，加强企业为社会和公众所接受与认可程度，而且还大大提高了企业和产品的内在质量与市场竞争能力。
5.3经济效益分析
废水处理工艺改造前，废水处理站的自动控制系统和生产车间的控制系统联系在一起，一旦污水处理站出现不正常情况，生产车间就要立即停产。以超标排放的概率1.74%估算，企业每年要因此停产6天，直接经济损失在600万元以上。
废水处理工艺改造后，即使废水处理站出现事故情况，生产车间也不需停产，可以减少企业因停产带来的各种损失。此外还可保证全年不超标排放、免除缴纳超标排污费。
总结：工业废水处理设施增加“事故池”，并在此基础上实行“环境安全评价”与制定“应急预案”，在保障水环境安全，减少、乃至杜绝事故排放方面可发挥重要作用，具有良好的环境、社会及经济效益。这里还需特别指出的是：当前许多消防救灾，小灾反引起大灾(2005年11月因中石油吉化公司双苯厂爆炸事故造成的松花江严重水污染事故可为典型)，若在企业总排污管前设一道“卡”，一旦有“救灾污水”，也用泵把此污水暂时贮存于“事故池”，待救灾过后作相应特殊处理，就可避免因消防等救灾行动反引发出更大的环境灾难。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
