基于安全評價方法的危險廢物處置項目環(huán)境風(fēng)險評價

基于安全評價方法的危險廢物處置項目環(huán)境風(fēng)險評價

0個體調(diào)查:石化廠受害者孔某或其為毒副反應(yīng)據(jù)報道，中國每年工業(yè)危機廢物產(chǎn)生1000多萬噸，而北京2005年工業(yè)危機廢物產(chǎn)生13萬噸。由于危險廢物具有腐蝕性、毒性、易燃性、反應(yīng)性和感染性等危險特性,由危險廢物泄漏、處置引起的環(huán)境風(fēng)險多次發(fā)生。2006年11月4日,北京金隅紅樹林環(huán)保技術(shù)有限責(zé)任公司化學(xué)廢品處理車間發(fā)生爆炸,并引發(fā)大火,導(dǎo)致當(dāng)時正在車間里作業(yè)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(xué)品處理車間從事電焊作業(yè),電焊火花落入放置廢油及其他化學(xué)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(fā)生爆炸,造成當(dāng)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(chǎn)生的危險廢物造成半個多月的松花江嚴(yán)重污染,不但導(dǎo)致了一些地方的社會恐慌和水危機,而且還帶來嚴(yán)重的國際影響。2003年6月,個體業(yè)主孔某為牟取暴利,未取得危險廢物經(jīng)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(fā)區(qū)董家溝街道宋屯村的地下滲坑,導(dǎo)致周圍地下水和土壤受到嚴(yán)重污染,構(gòu)成重大環(huán)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(xiāng)李小村受到嚴(yán)重污染。為了有效防止環(huán)境風(fēng)險事故的發(fā)生,危險廢物綜合性集中處置受到環(huán)境保護部門的高度重視。國家環(huán)境保護總局于2004年發(fā)布了《建設(shè)項目環(huán)境風(fēng)險評價技術(shù)導(dǎo)則》,該導(dǎo)則的制定參照了危險化學(xué)品安全管理與安全評價有關(guān)法律法規(guī)以及標(biāo)準(zhǔn)。導(dǎo)則規(guī)定在條件允許的情況下,可利用安全評價數(shù)據(jù)開展環(huán)境風(fēng)險評價。筆者嘗試對安全評價方法在危險廢物處置建設(shè)項目的環(huán)境風(fēng)險評價中的應(yīng)用,進(jìn)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(jù)危險廢物處置過程中火災(zāi)爆炸危險性的大小,主要將危險廢物處置建設(shè)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(jìn)行分析評價。2風(fēng)險分析方法安全評價要求進(jìn)行危險有害因素的辨識,其要求是識別物質(zhì)的危險性和工藝過程中存在的危險有害因素。物質(zhì)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(fēng)險因素分析表”進(jìn)行分析。該方法可用于危險廢物處置建設(shè)項目的風(fēng)險識別。風(fēng)險識別的范圍包括危險廢物處置建設(shè)項目的設(shè)施風(fēng)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(zhì)風(fēng)險。2.1物質(zhì)的有效性的識別2.1.1識別物質(zhì)的有效性的程序物質(zhì)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(zhì)中重金屬污染物危險廢物集中處置活動,涉及的危險物質(zhì)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(chǎn)生的危險有害物質(zhì)或處置產(chǎn)物中的危險有害物質(zhì)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(fēng)險識別2.2.1工藝過程中潛在風(fēng)險的識別工藝過程潛在風(fēng)險性識別程序如圖3所示。2.2.2風(fēng)險風(fēng)險的類型根據(jù)HJ/T169—2004《建設(shè)項目環(huán)境評價技術(shù)導(dǎo)則》要求,按照有毒有害物質(zhì)放散起因,將風(fēng)險分為火災(zāi)、爆炸和泄漏3種類型。利用“工藝過程風(fēng)險因素分析表”進(jìn)行分析,危險廢物處置建設(shè)項目各工藝過程存在的風(fēng)險因素如表1所示。3源概念分析3.1蒙德法admm《建設(shè)項目環(huán)境風(fēng)險評價技術(shù)導(dǎo)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(shù)法等。在安全評價中,該類方法被廣泛應(yīng)用。筆者應(yīng)用蒙德法對危險廢物處置建設(shè)項目進(jìn)行源項分析。蒙德法與導(dǎo)則中推薦使用的道化學(xué)公司指數(shù)法同屬火災(zāi)爆炸指數(shù)定量評價方法。英國帝國化學(xué)公司(ICI)蒙德部(Mond)根據(jù)道化學(xué)公司指數(shù)法的原理,對該法作了補充和擴展,不僅詳細(xì)地規(guī)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(jìn)了補償系數(shù),同時擴展了毒性指標(biāo),使評價結(jié)果更加切合實際,改進(jìn)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(fā)生的概率,卻能計算出系統(tǒng)的火災(zāi)爆炸指數(shù),找出環(huán)境風(fēng)險最大的評價單元。蒙德法的評價步驟如下:以物質(zhì)系數(shù)(B)為基礎(chǔ),附加特殊物質(zhì)附加系數(shù)(M)、一般工藝過程危險系數(shù)(P)、特殊工藝過程危險系數(shù)(S)、量的危險系數(shù)(Q)、配置危險系數(shù)(L)、毒性危險系數(shù)(T)、混合及擴散特性(m)、工程溫度(t)、物質(zhì)合計(K)、作業(yè)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(biāo)(D)、火災(zāi)負(fù)荷(F)、單元毒性指標(biāo)(U)、爆炸指標(biāo)(E)和氣體爆炸指標(biāo)(A),然后計算出總體危險性分值(R)。公式如下:3.2風(fēng)險評估的起源點分析包括風(fēng)險廢棄物質(zhì)處理的環(huán)境風(fēng)險3.2.1險廢棄物處置項目評價單元建設(shè)筆者根據(jù)危險廢物處置建設(shè)項目的特點,把某危險廢物處置建設(shè)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(shù)評價根據(jù)蒙德火災(zāi)、爆炸、毒性指標(biāo)計算表,選取6個評價單元初期評價危險性系數(shù)。由于篇幅有限,筆者僅給出儲存設(shè)施單元火災(zāi)、爆炸、毒性指標(biāo)計算表(見表2),其他5個單元火災(zāi)、爆炸、毒性指標(biāo)可參考表2選取。續(xù)表3.2.4各單元初始評價值系數(shù)的總結(jié)各評價單元初期評價危險性系數(shù)匯如表3所示。3.2.5dow/ici計算根據(jù)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(biāo)(D)、火災(zāi)負(fù)荷(F)、單元毒性指標(biāo)(U)、爆炸指標(biāo)(E)和氣體爆炸指標(biāo)(A),然后計算出總體危險性分值(R)。各單元的分析結(jié)果如表4所示。3.2.6危險性評分單元根據(jù)對危險廢物處置單位各單元的危險性計算結(jié)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(yè)污染事故評價技術(shù)火災(zāi)、爆炸是常見的重大事故,可能造成嚴(yán)重的人員傷亡和巨大的財產(chǎn)損失。世界銀行國際信貸公司(IFC)編寫的《工業(yè)污染事故評價技術(shù)手冊》中提出的易燃、易爆物質(zhì)的火災(zāi)、爆炸等重大工業(yè)事故的事故模型和計算事故后果嚴(yán)重度的公式,主要用于工業(yè)污染事故的評價。該方法涉及內(nèi)容,也可用于危險廢物處置工程火災(zāi)、爆炸等重大事故的分析評價。4.1池火燃燒的危害池火災(zāi)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(fā)生泄漏,泄漏出的可燃液體聚集在防火堤內(nèi)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(fā)生火災(zāi)。池火災(zāi)事故后果一般是比較嚴(yán)重的,對儲罐組中發(fā)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(fā)二次燃燒爆炸,導(dǎo)致事故升級,造成巨大的財產(chǎn)損失和人員傷亡。池火災(zāi)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(chǎn)生強烈的熱輻射,對人員、設(shè)備、設(shè)施、建筑物等造成傷害和破壞。池火災(zāi)的特征可以用世界銀行國際信貸公司(IFC)編寫的《工業(yè)污染事故評價技術(shù)手冊》中提出的池火災(zāi)傷害模型來估計。4.1.1表面活性劑當(dāng)液池中的可燃液體的沸點高于周圍環(huán)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(huán)境溫度,K;H——液體的氣化熱,J/K。當(dāng)液體的沸點低于環(huán)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(shè)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(chǔ)上推導(dǎo)出來的,因此,預(yù)測的火焰高度比池火災(zāi)的實際值稍微偏高。4.1.3熱輻射通量的計算當(dāng)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(shè)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(dǎo)系數(shù),在無相對理想的數(shù)據(jù)時,可取為1;x——目標(biāo)點到液池中心距離,m。4.1.5強烈的熱輻射火災(zāi)通過輻射熱的方式影響周圍環(huán)境。當(dāng)火災(zāi)產(chǎn)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(shè)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(tài)儲存,如果瞬間泄漏后遇到延遲點火或氣態(tài)儲存時泄漏到空氣中,泄漏之后可能發(fā)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(fā)生爆炸;還有一種情況是當(dāng)泄漏物擴散到廣闊的區(qū)域,形成彌漫相當(dāng)大空間的云狀可燃性氣體混合物時,經(jīng)過一段延遲時間后,可燃蒸氣云被點燃,接著發(fā)生火災(zāi),由于存在某些特殊原因和條件,火焰?zhèn)鞑ケ患铀?產(chǎn)生危險的爆炸沖擊波超壓。蒸氣云爆炸是一類經(jīng)常發(fā)生,且后果十分嚴(yán)重的爆炸事故?？刹捎肨NT當(dāng)量法估計蒸氣云爆炸的嚴(yán)重度。根據(jù)荷蘭應(yīng)用科研院預(yù)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(jīng)驗常數(shù),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(yīng)的可燃?xì)怏w的體積,m3;HC——可燃?xì)怏w的高燃燒熱值;N——效率因子,其值與燃燒濃度持續(xù)展開所造成損耗的比例和燃燒所得機械能的數(shù)量有關(guān),一般取0.1。5有機溶劑儲罐區(qū)重大事故的后果分析根據(jù)危險廢物處置建設(shè)項目源項分析的結(jié)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(qū)可能發(fā)生的池火災(zāi)、蒸氣云爆炸事故,采用相關(guān)的風(fēng)險分析軟件,通過計算機對上述事故的傷害、破壞程度進(jìn)行后果計算。其計算過程如圖5所示。5.1計算池塘火災(zāi)爆炸的結(jié)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(zhì)燃燒熱;⑤目標(biāo)離火焰表面距離;⑥燃料泄漏時間;⑦人員密度;⑧財產(chǎn)密度;⑨環(huán)境溫度;⑩燃料質(zhì)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(shù);③重傷半徑;④重傷人數(shù);⑤輕傷半徑;⑥輕傷人數(shù);⑦財產(chǎn)損失半徑;⑧人員安全距離;⑨直接財產(chǎn)損失;⑩間接財產(chǎn)損失;(11)總財產(chǎn)損失;(12)火焰平均高度;(13)目標(biāo)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(chǎn)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(jié)果1氣云量及密度①燃料物質(zhì)質(zhì)量;②物質(zhì)燃燒熱;③氣云當(dāng)量系數(shù);④目標(biāo)離爆源距離;⑤大氣壓力;⑥室內(nèi)人員密度;⑦室外人員密度;⑧財產(chǎn)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(shù);③重傷半徑;④重傷人數(shù);⑤輕傷半徑;⑥輕傷人數(shù);⑦財產(chǎn)損失半徑;⑧人員安全半徑;⑨直接財產(chǎn)損失;⑩間接財產(chǎn)損失;(11)總財產(chǎn)損失;(12)爆炸火球半徑;(13)火球持續(xù)時間;(14)沖擊波最大超壓;(15)目標(biāo)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(shè)項目有機溶劑儲罐區(qū)進(jìn)行的池火災(zāi)、蒸氣云爆炸事故后果計算結(jié)果如表6所示。6危險廢物處置環(huán)境風(fēng)險評估研究進(jìn)展1)HJ/T169—2004《建設(shè)項目環(huán)境評價技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定:在條件允許的情況下,可利用