基于安全评价方法的危险废物处置项目环境风险评价

基于安全评价方法的危险废物处置项目环境风险评价

0个体调查:石化厂受害者孔某或其为毒副反应据报道，中国每年工业危机废物产生1000多万吨，而北京2005年工业危机废物产生13万吨。由于危险废物具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性和感染性等危险特性,由危险废物泄漏、处置引起的环境风险多次发生。2006年11月4日,北京金隅红树林环保技术有限责任公司化学废品处理车间发生爆炸,并引发大火,导致当时正在车间里作业的4名工人受伤,厂房损毁。其事故原因是该公司雇佣的3名临时焊工在废弃化学品处理车间从事电焊作业,电焊火花落入放置废油及其他化学废弃物品车间地下室。2005年11月13日下午,吉林石化公司双苯厂一车间发生爆炸,造成当班的6名工人中5人死亡,一人失踪,事故还造成60多人不同程度受伤。爆炸产生的危险废物造成半个多月的松花江严重污染,不但导致了一些地方的社会恐慌和水危机,而且还带来严重的国际影响。2003年6月,个体业主孔某为牟取暴利,未取得危险废物经营许可证,非法从事废酸、废铜蚀刻液等危险废物的收集,并将未处理的废液(约400余吨)倾倒在开发区董家沟街道宋屯村的地下渗坑,导致周围地下水和土壤受到严重污染,构成重大环境污染事故。2004年7月25日晚,中国石油管道公司大连输油分公司输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乡李小村受到严重污染。为了有效防止环境风险事故的发生,危险废物综合性集中处置受到环境保护部门的高度重视。国家环境保护总局于2004年发布了《建设项目环境风险评价技术导则》,该导则的制定参照了危险化学品安全管理与安全评价有关法律法规以及标准。导则规定在条件允许的情况下,可利用安全评价数据开展环境风险评价。笔者尝试对安全评价方法在危险废物处置建设项目的环境风险评价中的应用,进行初步探讨。1危险废物综合利用的方法典型危险废物处置活动主要包括收集、运输、检测、接受、储存、处置等一系列工艺过程,危险废物处置主要有综合利用、焚烧、物化、固化填埋等方法,而危险废物的综合利用常用的方法有废溶剂回收、震动膜废油回收、废油蒸馏回收等。废物处置总工艺流程如图1所示。笔者根据危险废物处置过程中火灾爆炸危险性的大小,主要将危险废物处置建设项目分为:储存、废溶剂回收、震动膜废油回收、废油蒸馏回收、焚烧、固化填埋6个评价单元,并把危险废物的处置过程看作一个化工过程进行分析评价。2风险分析方法安全评价要求进行危险有害因素的辨识,其要求是识别物质的危险性和工艺过程中存在的危险有害因素。物质的危险性常用定性分析的方法,而工艺过程中存在的危险有害因素可用“工艺过程风险因素分析表”进行分析。该方法可用于危险废物处置建设项目的风险识别。风险识别的范围包括危险废物处置建设项目的设施风险,以及从收集、运输、检测、接受、储存、处置全过程所涉及的物质风险。2.1物质的有效性的识别2.1.1识别物质的有效性的程序物质危险性识别程序如图2所示。2.1.2废有机溶剂、废矿物油、精蒸馏介质中重金属污染物危险废物集中处置活动,涉及的危险物质较多,按照处置的不同阶段,主要包括以下4种类型:1)要处理的危险废物其种类较多,大致可归纳为以下几类:废酸、碱类,废有机溶剂、废矿物油、精(蒸)馏残渣,含重金属废物,废铅酸电池等。2)处置过程中产生的危险有害物质或处置产物中的危险有害物质包括:异丙醇、丙酮、二氯乙烷、甲苯、烧碱、硫酸等。3)燃料,主要有天然气、柴油、煤等4)排放的“三废”废气中主要含有烟尘、酸性气体(HCl,HF,SOx)、金属化合物(重金属)、CO、二恶英、苯并芘、微量的烃类和其他有机化合物等。废水包括蒸馏含油废水、重金属及酸碱废液处理后废水、乳化液处理废水、化验污水、生活污水等。2.2工艺过程的潜在风险识别2.2.1工艺过程中潜在风险的识别工艺过程潜在风险性识别程序如图3所示。2.2.2风险风险的类型根据HJ/T169—2004《建设项目环境评价技术导则》要求,按照有毒有害物质放散起因,将风险分为火灾、爆炸和泄漏3种类型。利用“工艺过程风险因素分析表”进行分析,危险废物处置建设项目各工艺过程存在的风险因素如表1所示。3源概念分析3.1蒙德法admm《建设项目环境风险评价技术导则》中推荐使用的源项分析方法,其主要有事故树分析法、事件树分析法、指数法等。在安全评价中,该类方法被广泛应用。笔者应用蒙德法对危险废物处置建设项目进行源项分析。蒙德法与导则中推荐使用的道化学公司指数法同属火灾爆炸指数定量评价方法。英国帝国化学公司(ICI)蒙德部(Mond)根据道化学公司指数法的原理,对该法作了补充和扩展,不仅详细地规定了各种附加因素增加比例的范畴,而且针对所有的安全措施引进了补偿系数,同时扩展了毒性指标,使评价结果更加切合实际,改进后的方法称为蒙德法。其评价流程图如图4所示。该方法虽不能求出事故发生的概率,却能计算出系统的火灾爆炸指数,找出环境风险最大的评价单元。蒙德法的评价步骤如下:以物质系数(B)为基础,附加特殊物质附加系数(M)、一般工艺过程危险系数(P)、特殊工艺过程危险系数(S)、量的危险系数(Q)、配置危险系数(L)、毒性危险系数(T)、混合及扩散特性(m)、工程温度(t)、物质合计(K)、作业面积(N)、单元配置高度(H)按一定的公式计算,求得各评价单元(危险场所)的DOW/ICI全部指标(D)、火灾负荷(F)、单元毒性指标(U)、爆炸指标(E)和气体爆炸指标(A),然后计算出总体危险性分值(R)。公式如下:3.2风险评估的起源点分析包括风险废弃物质处理的环境风险3.2.1险废弃物处置项目评价单元建设笔者根据危险废物处置建设项目的特点,把某危险废物处置建设项目分成6个评价单元即储存单元、废溶剂回收单元、振动膜废油回收利用单元、废油蒸馏回收利用单元、焚烧处理单元、填埋单元。3.2.2评估流程评价流程图如图4所示。3.2.3危险性系数评价根据蒙德火灾、爆炸、毒性指标计算表,选取6个评价单元初期评价危险性系数。由于篇幅有限,笔者仅给出储存设施单元火灾、爆炸、毒性指标计算表(见表2),其他5个单元火灾、爆炸、毒性指标可参考表2选取。续表3.2.4各单元初始评价值系数的总结各评价单元初期评价危险性系数汇如表3所示。3.2.5dow/ici计算根据上面介绍的计算公式,求得各评价单元(危险场所)的DOW/ICI全部指标(D)、火灾负荷(F)、单元毒性指标(U)、爆炸指标(E)和气体爆炸指标(A),然后计算出总体危险性分值(R)。各单元的分析结果如表4所示。3.2.6危险性评分单元根据对危险废物处置单位各单元的危险性计算结果,全体危险性评分以储存单元为最大,其次为废溶剂回收单元、震动膜废油回收、废油蒸馏回收、焚烧单元、固化填埋单元。4采用的工业污染事故评价技术火灾、爆炸是常见的重大事故,可能造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失。世界银行国际信贷公司(IFC)编写的《工业污染事故评价技术手册》中提出的易燃、易爆物质的火灾、爆炸等重大工业事故的事故模型和计算事故后果严重度的公式,主要用于工业污染事故的评价。该方法涉及内容,也可用于危险废物处置工程火灾、爆炸等重大事故的分析评价。4.1池火燃烧的危害池火灾是指易燃液体储罐、容器,由于罐体损坏或接头故障等原因发生泄漏,泄漏出的可燃液体聚集在防火堤内或地势低洼处形成液池,或流到水面并覆盖水面,遇引火源即发生火灾。池火灾事故后果一般是比较严重的,对储罐组中发生的剧烈池火燃烧如果不能及时扑灭,火焰长时间烘烤临近油罐,易引发二次燃烧爆炸,导致事故升级,造成巨大的财产损失和人员伤亡。池火灾的主要危害在于易燃液体剧烈燃烧能够释放出巨大的热能,产生强烈的热辐射,对人员、设备、设施、建筑物等造成伤害和破坏。池火灾的特征可以用世界银行国际信贷公司(IFC)编写的《工业污染事故评价技术手册》中提出的池火灾伤害模型来估计。4.1.1表面活性剂当液池中的可燃液体的沸点高于周围环境温度时,液体表面上单位面积的燃烧速率mf为mf=dmdt=0.001ΗcCp(Τb-Τ0)+Η(7)mf=dmdt=0.001HcCp(Tb−T0)+H(7)式中,Cp——液体的定压比热,J/(kg·K);Tb——液体的沸点,K;T0——环境温度,K;H——液体的气化热,J/K。当液体的沸点低于环境温度时,单位面积的燃烧速度dmdtdmdt为mf=dmdt=0.001ΗcΗ(8)mf=dmdt=0.001HcH(8)式中,符号意义同前。4.1.2燃烧高度及燃烧速度计算设液池为一直径D的圆池子,其火焰高度可按下式计算:h=42D[mfρ0√gD]0.6(9)h=42D[mfρ0gD√]0.6(9)式中,h——火焰高度,m;D——液池直径,m;ρ0——周围空气密度,kg/m3;g——重力加速度,g=9.8m/s2;mf——燃烧速度,kg/(m2·s)。上式是在木垛试验的基础上推导出来的,因此,预测的火焰高度比池火灾的实际值稍微偏高。4.1.3热辐射通量的计算当液池燃烧时放出的总热辐射通量为Q=(πr2+2πrh)mfηHc/[72m0.60f0.60f+1](10)式中,Q——总热辐射通量,W;η——效率因子,可取0.13～0.35。其他符号意义同前。4.1.4入射热辐射强度的计算假设全部辐射热量由液池中心点的小球面辐射出来,则在距液池中心某一距离x处的入射热辐射强度为Ι=Qtc4πx2(11)I=Qtc4πx2(11)式中,I——热辐射强度,W/m2;Q——总热辐射通量,W;tc——热传导系数,在无相对理想的数据时,可取为1;x——目标点到液池中心距离,m。4.1.5强烈的热辐射火灾通过辐射热的方式影响周围环境。当火灾产生的热辐射强度足够大时,可使周围的物体燃烧或变形,强烈的热辐射可能烧毁设备甚至造成人员伤亡等。表5为不同入射通量造成伤害或损失的情况。4.2蒸气云爆炸热压tnt爆炸性气体以液态储存,如果瞬间泄漏后遇到延迟点火或气态储存时泄漏到空气中,泄漏之后可能发生下列情况:在遇到火源前就分散掉,不形成爆炸危险;也可能一泄漏即遇到火源而被点燃,该情况仅引起燃烧,一般不会发生爆炸;还有一种情况是当泄漏物扩散到广阔的区域,形成弥漫相当大空间的云状可燃性气体混合物时,经过一段延迟时间后,可燃蒸气云被点燃,接着发生火灾,由于存在某些特殊原因和条件,火焰传播被加速,产生危险的爆炸冲击波超压。蒸气云爆炸是一类经常发生,且后果十分严重的爆炸事故。可采用TNT当量法估计蒸气云爆炸的严重度。根据荷兰应用科研院预测蒸气云爆炸的冲击波的损害半径:R=CS×(N×E)1/3(12)式中,R——损害半径,m;CS——经验常数,取决于损害等级,其取值可查表;E——爆炸能量,kJ,可按E=V×HC求得;V——参与反应的可燃气体的体积,m3;HC——可燃气体的高燃烧热值;N——效率因子,其值与燃烧浓度持续展开所造成损耗的比例和燃烧所得机械能的数量有关,一般取0.1。5有机溶剂储罐区重大事故的后果分析根据危险废物处置建设项目源项分析的结果,全体危险性评分以储存单元为最大,其次为废溶剂回收单元、震动膜废油回收、废油蒸馏回收、焚烧单元、固化填埋单元。因此,笔者针对有机溶剂储罐区可能发生的池火灾、蒸气云爆炸事故,采用相关的风险分析软件,通过计算机对上述事故的伤害、破坏程度进行后果计算。其计算过程如图5所示。5.1计算池塘火灾爆炸的结果1燃料泄漏时间①模拟计算模型;②池面积类型;③池面积大小;④物质燃烧热;⑤目标离火焰表面距离;⑥燃料泄漏时间;⑦人员密度;⑧财产密度;⑨环境温度;⑩燃料质量;(11)燃料密度;(12)燃烧效率;(13)燃料常压沸点;(14)燃料泄漏速率;(15)燃料燃烧速度;(16)人员暴露火焰时间。2热辐射通量为10.①死亡半径;②死亡人数;③重伤半径;④重伤人数;⑤轻伤半径;⑥轻伤人数;⑦财产损失半径;⑧人员安全距离;⑨直接财产损失;⑩间接财产损失;(11)总财产损失;(12)火焰平均高度;(13)目标处热辐射通量;(14)火焰表面热辐射通量;(15)总热辐射通量;(16)财产损失热辐射通量;(17)死亡热辐射通量;(18)重伤热辐射通量;(19)轻伤热辐射通量;(20)重大危险源等级;(21)伤亡事故等级。5.2计算云蒸汽爆炸事故的结果1气云量及密度①燃料物质质量;②物质燃烧热;③气云当量系数;④目标离爆源距离;⑤大气压力;⑥室内人员密度;⑦室外人员密度;⑧财产密度;⑨建筑物占地百分比。2国家保护半径①死亡半径;②死亡人数;③重伤半径;④重伤人数;⑤轻伤半径;⑥轻伤人数;⑦财产损失半径;⑧人员安全半径;⑨直接财产损失;⑩间接财产损失;(11)总财产损失;(12)爆炸火球半径;(13)火球持续时间;(14)冲击波最大超压;(15)目标热辐射通量;(16)爆炸总能量;(17)爆炸破坏半径;(18)重大危险源等级;(19)伤亡事故等级。5.3计算失败的例子对某危险废物处置建设项目有机溶剂储罐区进行的池火灾、蒸气云爆炸事故后果计算结果如表6所示。6危险废物处置环境风险评估研究进展1)HJ/T169—2004《建设项目环境评价技术导则》规定:在条件允许的情况下,可利用