基于安全評價方法的危險廢物處置項目環境風險評價

0個體調查:石化廠受害者孔某或其為毒副反應據報道，中國每年工業危機廢物產生1000多萬噸，而北京2005年工業危機廢物產生13萬噸。由于危險廢物具有腐蝕性、毒性、易燃性、反應性和感染性等危險特性,由危險廢物泄漏、處置引起的環境風險多次發生。2006年11月4日,北京金隅紅樹林環保技術有限責任公司化學廢品處理車間發生爆炸,并引發大火,導致當時正在車間里作業的4名工人受傷,廠房損毀。其事故原因是該公司雇傭的3名臨時焊工在廢棄化學品處理車間從事電焊作業,電焊火花落入放置廢油及其他化學廢棄物品車間地下室。2005年11月13日下午,吉林石化公司雙苯廠一車間發生爆炸,造成當班的6名工人中5人死亡,一人失蹤,事故還造成60多人不同程度受傷。爆炸產生的危險廢物造成半個多月的松花江嚴重污染,不但導致了一些地方的社會恐慌和水危機,而且還帶來嚴重的國際影響。2003年6月,個體業主孔某為牟取暴利,未取得危險廢物經營許可證,非法從事廢酸、廢銅蝕刻液等危險廢物的收集,并將未處理的廢液(約400余噸)傾倒在開發區董家溝街道宋屯村的地下滲坑,導致周圍地下水和土壤受到嚴重污染,構成重大環境污染事故。2004年7月25日晚,中國石油管道公司大連輸油分公司輸油管道由于自然老化破裂,造成大量原油泄漏,管道破裂口所在地瓦房店市土城鄉李小村受到嚴重污染。為了有效防止環境風險事故的發生,危險廢物綜合性集中處置受到環境保護部門的高度重視。國家環境保護總局于2004年發布了《建設項目環境風險評價技術導則》,該導則的制定參照了危險化學品安全管理與安全評價有關法律法規以及標準。導則規定在條件允許的情況下,可利用安全評價數據開展環境風險評價。筆者嘗試對安全評價方法在危險廢物處置建設項目的環境風險評價中的應用,進行初步探討。1危險廢物綜合利用的方法典型危險廢物處置活動主要包括收集、運輸、檢測、接受、儲存、處置等一系列工藝過程,危險廢物處置主要有綜合利用、焚燒、物化、固化填埋等方法,而危險廢物的綜合利用常用的方法有廢溶劑回收、震動膜廢油回收、廢油蒸餾回收等。廢物處置總工藝流程如圖1所示。筆者根據危險廢物處置過程中火災爆炸危險性的大小,主要將危險廢物處置建設項目分為:儲存、廢溶劑回收、震動膜廢油回收、廢油蒸餾回收、焚燒、固化填埋6個評價單元,并把危險廢物的處置過程看作一個化工過程進行分析評價。2風險分析方法安全評價要求進行危險有害因素的辨識,其要求是識別物質的危險性和工藝過程中存在的危險有害因素。物質的危險性常用定性分析的方法,而工藝過程中存在的危險有害因素可用“工藝過程風險因素分析表”進行分析。該方法可用于危險廢物處置建設項目的風險識別。風險識別的范圍包括危險廢物處置建設項目的設施風險,以及從收集、運輸、檢測、接受、儲存、處置全過程所涉及的物質風險。2.1物質的有效性的識別2.1.1識別物質的有效性的程序物質危險性識別程序如圖2所示。2.1.2廢有機溶劑、廢礦物油、精蒸餾介質中重金屬污染物危險廢物集中處置活動,涉及的危險物質較多,按照處置的不同階段,主要包括以下4種類型:1)要處理的危險廢物其種類較多,大致可歸納為以下幾類:廢酸、堿類,廢有機溶劑、廢礦物油、精(蒸)餾殘渣,含重金屬廢物,廢鉛酸電池等。2)處置過程中產生的危險有害物質或處置產物中的危險有害物質包括:異丙醇、丙酮、二氯乙烷、甲苯、燒堿、硫酸等。3)燃料,主要有天然氣、柴油、煤等4)排放的“三廢”廢氣中主要含有煙塵、酸性氣體(HCl,HF,SOx)、金屬化合物(重金屬)、CO、二惡英、苯并芘、微量的烴類和其他有機化合物等。廢水包括蒸餾含油廢水、重金屬及酸堿廢液處理后廢水、乳化液處理廢水、化驗污水、生活污水等。2.2工藝過程的潛在風險識別2.2.1工藝過程中潛在風險的識別工藝過程潛在風險性識別程序如圖3所示。2.2.2風險風險的類型根據HJ/T169—2004《建設項目環境評價技術導則》要求,按照有毒有害物質放散起因,將風險分為火災、爆炸和泄漏3種類型。利用“工藝過程風險因素分析表”進行分析,危險廢物處置建設項目各工藝過程存在的風險因素如表1所示。3源概念分析3.1蒙德法admm《建設項目環境風險評價技術導則》中推薦使用的源項分析方法,其主要有事故樹分析法、事件樹分析法、指數法等。在安全評價中,該類方法被廣泛應用。筆者應用蒙德法對危險廢物處置建設項目進行源項分析。蒙德法與導則中推薦使用的道化學公司指數法同屬火災爆炸指數定量評價方法。英國帝國化學公司(ICI)蒙德部(Mond)根據道化學公司指數法的原理,對該法作了補充和擴展,不僅詳細地規定了各種附加因素增加比例的范疇,而且針對所有的安全措施引進了補償系數,同時擴展了毒性指標,使評價結果更加切合實際,改進后的方法稱為蒙德法。其評價流程圖如圖4所示。該方法雖不能求出事故發生的概率,卻能計算出系統的火災爆炸指數,找出環境風險最大的評價單元。蒙德法的評價步驟如下:以物質系數(B)為基礎,附加特殊物質附加系數(M)、一般工藝過程危險系數(P)、特殊工藝過程危險系數(S)、量的危險系數(Q)、配置危險系數(L)、毒性危險系數(T)、混合及擴散特性(m)、工程溫度(t)、物質合計(K)、作業面積(N)、單元配置高度(H)按一定的公式計算,求得各評價單元(危險場所)的DOW/ICI全部指標(D)、火災負荷(F)、單元毒性指標(U)、爆炸指標(E)和氣體爆炸指標(A),然后計算出總體危險性分值(R)。公式如下:3.2風險評估的起源點分析包括風險廢棄物質處理的環境風險3.2.1險廢棄物處置項目評價單元建設筆者根據危險廢物處置建設項目的特點,把某危險廢物處置建設項目分成6個評價單元即儲存單元、廢溶劑回收單元、振動膜廢油回收利用單元、廢油蒸餾回收利用單元、焚燒處理單元、填埋單元。3.2.2評估流程評價流程圖如圖4所示。3.2.3危險性系數評價根據蒙德火災、爆炸、毒性指標計算表,選取6個評價單元初期評價危險性系數。由于篇幅有限,筆者僅給出儲存設施單元火災、爆炸、毒性指標計算表(見表2),其他5個單元火災、爆炸、毒性指標可參考表2選取。續表3.2.4各單元初始評價值系數的總結各評價單元初期評價危險性系數匯如表3所示。3.2.5dow/ici計算根據上面介紹的計算公式,求得各評價單元(危險場所)的DOW/ICI全部指標(D)、火災負荷(F)、單元毒性指標(U)、爆炸指標(E)和氣體爆炸指標(A),然后計算出總體危險性分值(R)。各單元的分析結果如表4所示。3.2.6危險性評分單元根據對危險廢物處置單位各單元的危險性計算結果,全體危險性評分以儲存單元為最大,其次為廢溶劑回收單元、震動膜廢油回收、廢油蒸餾回收、焚燒單元、固化填埋單元。4采用的工業污染事故評價技術火災、爆炸是常見的重大事故,可能造成嚴重的人員傷亡和巨大的財產損失。世界銀行國際信貸公司(IFC)編寫的《工業污染事故評價技術手冊》中提出的易燃、易爆物質的火災、爆炸等重大工業事故的事故模型和計算事故后果嚴重度的公式,主要用于工業污染事故的評價。該方法涉及內容,也可用于危險廢物處置工程火災、爆炸等重大事故的分析評價。4.1池火燃燒的危害池火災是指易燃液體儲罐、容器,由于罐體損壞或接頭故障等原因發生泄漏,泄漏出的可燃液體聚集在防火堤內或地勢低洼處形成液池,或流到水面并覆蓋水面,遇引火源即發生火災。池火災事故后果一般是比較嚴重的,對儲罐組中發生的劇烈池火燃燒如果不能及時撲滅,火焰長時間烘烤臨近油罐,易引發二次燃燒爆炸,導致事故升級,造成巨大的財產損失和人員傷亡。池火災的主要危害在于易燃液體劇烈燃燒能夠釋放出巨大的熱能,產生強烈的熱輻射,對人員、設備、設施、建筑物等造成傷害和破壞。池火災的特征可以用世界銀行國際信貸公司(IFC)編寫的《工業污染事故評價技術手冊》中提出的池火災傷害模型來估計。4.1.1表面活性劑當液池中的可燃液體的沸點高于周圍環境溫度時,液體表面上單位面積的燃燒速率mf為mf=dmdt=0.001ΗcCp(Τb-Τ0)+Η(7)mf=dmdt=0.001HcCp(Tb?T0)+H(7)式中,Cp——液體的定壓比熱,J/(kg·K);Tb——液體的沸點,K;T0——環境溫度,K;H——液體的氣化熱,J/K。當液體的沸點低于環境溫度時,單位面積的燃燒速度dmdtdmdt為mf=dmdt=0.001ΗcΗ(8)mf=dmdt=0.001HcH(8)式中,符號意義同前。4.1.2燃燒高度及燃燒速度計算設液池為一直徑D的圓池子,其火焰高度可按下式計算:h=42D[mfρ0√gD]0.6(9)h=42D[mfρ0gD√]0.6(9)式中,h——火焰高度,m;D——液池直徑,m;ρ0——周圍空氣密度,kg/m3;g——重力加速度,g=9.8m/s2;mf——燃燒速度,kg/(m2·s)。上式是在木垛試驗的基礎上推導出來的,因此,預測的火焰高度比池火災的實際值稍微偏高。4.1.3熱輻射通量的計算當液池燃燒時放出的總熱輻射通量為Q=(πr2+2πrh)mfηHc/[72m0.60f0.60f+1](10)式中,Q——總熱輻射通量,W;η——效率因子,可取0.13～0.35。其他符號意義同前。4.1.4入射熱輻射強度的計算假設全部輻射熱量由液池中心點的小球面輻射出來,則在距液池中心某一距離x處的入射熱輻射強度為Ι=Qtc4πx2(11)I=Qtc4πx2(11)式中,I——熱輻射強度,W/m2;Q——總熱輻射通量,W;tc——熱傳導系數,在無相對理想的數據時,可取為1;x——目標點到液池中心距離,m。4.1.5強烈的熱輻射火災通過輻射熱的方式影響周圍環境。當火災產生的熱輻射強度足夠大時,可使周圍的物體燃燒或變形,強烈的熱輻射可能燒毀設備甚至造成人員傷亡等。表5為不同入射通量造成傷害或損失的情況。4.2蒸氣云爆炸熱壓tnt爆炸性氣體以液態儲存,如果瞬間泄漏后遇到延遲點火或氣態儲存時泄漏到空氣中,泄漏之后可能發生下列情況:在遇到火源前就分散掉,不形成爆炸危險;也可能一泄漏即遇到火源而被點燃,該情況僅引起燃燒,一般不會發生爆炸;還有一種情況是當泄漏物擴散到廣闊的區域,形成彌漫相當大空間的云狀可燃性氣體混合物時,經過一段延遲時間后,可燃蒸氣云被點燃,接著發生火災,由于存在某些特殊原因和條件,火焰傳播被加速,產生危險的爆炸沖擊波超壓。蒸氣云爆炸是一類經常發生,且后果十分嚴重的爆炸事故。可采用TNT當量法估計蒸氣云爆炸的嚴重度。根據荷蘭應用科研院預測蒸氣云爆炸的沖擊波的損害半徑:R=CS×(N×E)1/3(12)式中,R——損害半徑,m;CS——經驗常數,取決于損害等級,其取值可查表;E——爆炸能量,kJ,可按E=V×HC求得;V——參與反應的可燃氣體的體積,m3;HC——可燃氣體的高燃燒熱值;N——效率因子,其值與燃燒濃度持續展開所造成損耗的比例和燃燒所得機械能的數量有關,一般取0.1。5有機溶劑儲罐區重大事故的后果分析根據危險廢物處置建設項目源項分析的結果,全體危險性評分以儲存單元為最大,其次為廢溶劑回收單元、震動膜廢油回收、廢油蒸餾回收、焚燒單元、固化填埋單元。因此,筆者針對有機溶劑儲罐區可能發生的池火災、蒸氣云爆炸事故,采用相關的風險分析軟件,通過計算機對上述事故的傷害、破壞程度進行后果計算。其計算過程如圖5所示。5.1計算池塘火災爆炸的結果1燃料泄漏時間①模擬計算模型;②池面積類型;③池面積大小;④物質燃燒熱;⑤目標離火焰表面距離;⑥燃料泄漏時間;⑦人員密度;⑧財產密度;⑨環境溫度;⑩燃料質量;(11)燃料密度;(12)燃燒效率;(13)燃料常壓沸點;(14)燃料泄漏速率;(15)燃料燃燒速度;(16)人員暴露火焰時間。2熱輻射通量為10.①死亡半徑;②死亡人數;③重傷半徑;④重傷人數;⑤輕傷半徑;⑥輕傷人數;⑦財產損失半徑;⑧人員安全距離;⑨直接財產損失;⑩間接財產損失;(11)總財產損失;(12)火焰平均高度;(13)目標處熱輻射通量;(14)火焰表面熱輻射通量;(15)總熱輻射通量;(16)財產損失熱輻射通量;(17)死亡熱輻射通量;(18)重傷熱輻射通量;(19)輕傷熱輻射通量;(20)重大危險源等級;(21)傷亡事故等級。5.2計算云蒸汽爆炸事故的結果1氣云量及密度①燃料物質質量;②物質燃燒熱;③氣云當量系數;④目標離爆源距離;⑤大氣壓力;⑥室內人員密度;⑦室外人員密度;⑧財產密度;⑨建筑物占地百分比。2國家保護半徑①死亡半徑;②死亡人數;③重傷半徑;④重傷人數;⑤輕傷半徑;⑥輕傷人數;⑦財產損失半徑;⑧人員安全半徑;⑨直接財產損失;⑩間接財產損失;(11)總財產損失;(12)爆炸火球半徑;(13)火球持續時間;(14)沖擊波最大超壓;(15)目標熱輻射通量;(16)爆炸總能量;(17)爆炸破壞半徑;(18)重大危險源等級;(19)傷亡事故等級。5.3計算失敗的例子對某危險廢物處置建設項目有機溶劑儲罐區進行的池火災、蒸氣云爆炸事故后果計算結果如表6所示。6危險廢物處置環境風險評估研究進展1)HJ/T169—2004《建設項目環境評價技術導則》規定:在條件允許的情況下,可利用