浅析化工火灾灾害事故中消防废水和化学溢流的控制对策

2022-09-11

化工灾害中消防废水和化学溢流对生态系统以及公共安全的影响是现今消防工作中一个热点和难点。相对于一般火灾而言, 化学品的物理化学性质直接决定了当其发生火灾时, 消防行动的特殊性, 除了要控制和消灭火灾外, 我们必须处理好消防废水及化学溢流, 防止它们对火场附近的水生生态系统造成伤害。

2005年11月13日, 吉林石化发生的爆炸事故导致了松花江的水质污染问题。消防废水和化学溢流的成分复杂, 主要有生物药剂、金属物质、燃烧产物以及灭火泡沫和其他阻燃剂化学品, 它们的生态毒性都很高, 对水生生态系统造成不同程度的伤害。

1 消防火灾造成的环境污染分析

1.1 水的污染

各类火灾及灾害事故处置中, 消防射水经过火灾洗涤以及现场的各类化学品、反应产物形成混合“消防废水和化学溢流”, 将随城市排水或排污管道进入江河等自然水体, 造成污染。1989年8月12日, 我国大型油库之一的黄岛油库遭雷击发生大火。这场大火共烧毁原油4万吨, 毁坏民房4000余平方米, 5座油罐成为废铁。大火还波及海边的养殖场, 导致大批珍贵鱼类死亡。大约60吨原油于胶州湾海面形成几条十几海里长、几百米宽的污染带, 造成胶州湾海面有史以来最严重的海洋污染。

1.2 空气的污染

火灾产生的大量烟、气 (尤其是塑料、有毒物气体等) 、粒子 (如石棉粒子等) , 以及各类化学品泄漏或其燃烧完全及不完全产物, 以及灭火剂本身都会对大气环境造成不利影响, 严重危及人类健康, 引起温室效应及酸雨, 有些甚至对臭氧层造成一定程度的破坏。1997年燃烧达数月之久的印尼森林大火引发了遮天蔽日的烟雾, 造成了265人被浓烟呛死, 4.5万人生病和数百万人呼吸不适。据专家介绍, 印尼大火产生的烟雾对人们的健康有潜在的影响, 尘埃可能会永远留在肺中, 估计今后患呼吸道、肺、心脏方面疾病, 甚至癌症的人数将因此有所增加。另外, 印尼大火产生的烟雾困扰还会给自然环境带来危害, 并影响动植物及海洋生物的繁殖和生长。马来西亚国民大学生物教授伊利斯博士指出, 长时间的烟雾弥漫, 阳光隐晦, 许多植物都无法进行光合作用, 干扰了正常生长程序, 一些蔬菜的块根都会发育不良。动物与昆虫也大受影响, 因为它们是凭阳光的感应而活动的。农作物得不到充足的阳光普照, 收成和质量将受到影响。浓雾还对海洋中的珊瑚和浮游生物的生长影响很大, 会使海底生物无法获得充足的食物来源。

1.3 土地的污染

灾害现场大量的泄漏液体以及混合“消防废水和化学溢流”沿地表渗漏, 大量有毒有害物质被土壤“过滤”而留在其中, 或有毒烟云的颗米自然沉降在土壤表面, 长时间难以二次降解或带走, 造成土地严重污染, 且能在雨季污染地下水体。1993年8月5日, 深圳清水河外贸仓库内储有200多吨高锰酸钾、硝酸铵、硫化碱、过硫酸钠和3000箱火柴的4号仓库发生系列爆炸, 爆炸气浪造成邻近几公里建筑门窗破裂, 周围3幢楼房掀上天空, 除造成直接经济损失2.5亿人民币外, 据当地环保局提供材料, 发生大爆炸现场存放的危险品爆炸形成的烟云污染周围的水、青菜、水果, 致使周围地区农作物一年多无法生长。

1.4 其他污染

其他的如噪声污染、核辐射污染, 以及灾害对人的心理造成的阴影伤害, 还有大型灾害事故发生后引发的社会暴动、治安不良等次生“污染”。1986年4月26日, 前苏联切尔诺贝利核电站发生了核电发展史上最严重的核泄漏事故, 引起了全世界的震惊, 造成了严重的环境污染。经过比较详细的估算, 这次事故对30公里范围内撤离的13.25万人, 造成的外照射集体剂量当量为1.6×106人·雷姆;对前苏联欧洲部分7450万人今后50年内造成的外照射剂量为2.0×107人·雷姆。据统计, 切尔诺贝利核电站事故发生10年来, 乌克兰已有16.7万人被核辐射夺去生命, 320万人受到核辐射侵害, 其中有95万儿童。切尔诺贝利核事故产生的放射性烟云, 先后随风飘向北欧、东欧、西欧地区。

2 消防废水和化学溢流的处理措施

2.1 合理采取处置措施, 尽量减少污染物的产生和处置难度

目前, 消防领域面临的主要灾情有火灾、泄漏、爆炸, 我们所需要做的就是力争在短时间内控制灾情, 严防灾情失控, 尽力减少对环境造成的不利影响, 最终目标是追求MinF (C) 、MinF (C人) 、MinF (C固) 、MinF (C环) 四者中之一或部分或全部。

对于火灾, 基本原则是及早扑灭, 但也要根据情况来定, 前提是火扑灭后有相应措施跟上, 不能引起更大的灾害威胁。比如说城市天然气管道发生火灾, 在关阀措施未准备好以前, 让其稳定燃烧是最好的办法。“控制燃烧”是近些年来石油、石油化工火灾和危化品火灾事故处置中一项重要的战术措施。

以江苏常州“8.23”亚邦染料股份有限公司火灾为例:2006年8月23日8时15分, 常州市武进区牛塘镇江苏亚邦染料股份有限公司蒽醌车间苯罐区发生火灾, 导致罐区5个卧式罐、4个立式罐近80余吨苯泄漏燃烧。13时30分, 参战消防官兵在罐体多处破损、不具备堵漏条件和确保不发生爆炸的情况下, 让泄漏的苯液在可控范围内燃烧。同时, 为防止在处置过程中造成附近的武宜运河和下游的滆湖、太湖的水域污染, 在灭火过程中尽量减少用水, 采取对灭火消防废水和化学溢流挖沟引流的措施, 排入该厂消防废水和化学溢流池, 要求企业增加临时抽吸泵, 将西厂区应急处理池内的废水调至东厂区的消防废水和化学溢流处理池;调集足够的水成膜泡沫灭火剂进行覆盖;调动镇江、无锡、苏州支队的移动供气源和洗消车;发动工厂职工加固围堰, 防止围堤倒塌苯液外泄;加强参战官兵个人防护, 事故处置结束后进行严格洗消, 确保官兵安全。

美消防协会副主席助理马蒂·亨利曾指出:消防人员在没有弄清楚燃烧物性质时, 最好的行动便是不采取任何行动。此话, 在消防人员听来, 是很难接受的, 因为他们把勇敢同烈火搏斗, 奋力抢救生命和财产视为自己神圣的天职。但是, 见火浇水往往不是最佳选择, 很可能会因此而造成环境污染, 贻害无穷。如1986年11月1日, 瑞士巴塞尔市一家化危品仓库发生火灾, 消防人员在灭火中注入了约一万加仑水, 结果灭火用水与约30吨农药和化工原料流入西欧著名的莱茵河, 大量的硫磷和异物使240多公里的河道变成毒流, 河面漂起大量死鱼和生物, 人畜无法饮用。该河流沿岸的法国、联邦德国、荷兰等五个国家深受其害。这起事故不仅造成了巨大的物质损失, 而且造成了大气污染和莱茵河的严重污染。

通过这个案例, 我们会发现用水灭火时, 消防用水 (尤其是灭化学危险物品的) 的流动, 经常会构成对环境的污染。对这个问题, 消防人员在实际灭火中应引起足够的重视。与巴塞尔案例恰成鲜明对照的是:美国俄亥俄州的消防总监在达顿火灾扑救中所采取的措施, 是由于火灾发生在汽车喷漆厂, 鉴于该厂位于市政供水系统的分水岭上, 他命令只用少量的水灭火, 后来, 他干脆让大火任意肆虐, 使水源免遭污染。

2.2 利用地形地物拦截, 利用排污设备转移、处理消防废水和化学溢流

松花江污染事件的教训令人深省, 仔细分析这起事件, 如果吉林石化公司双苯厂在编制消防预案时, 能考虑到上述因素, 就不会造成如此严重的后果。一旦发生大爆炸, 消防废水有可能会成为污染源, 从而在排雨管道上进行“布防”, 正常情况下允其直接排水入河, 事故状态下就紧急关闭直接排水功能, 改道排向消防废水和化学溢流处理场 (吉化公司有自己的消防废水和化学溢流处理场, 在正常生产过程中, 该企业高浓度工业废水都通过各路管线排进消防废水和化学溢流厂) , 进行处理后再排放, 那么还会造成今天这种无法收拾的严重后果吗?灾情处置中的消防废水和化学溢流一旦泄漏, 必须充分考虑泄漏物质与消防用水的“混合体的总量”, 在排污管道上进行布控的同时, 必须充分考虑天气 (下雨等因素) 以及事故点排雨管道走向以及地形地貌等因素, 必要时要在排雨管道上布防和筑围堤坝拦截或开挖深沟容纳消防废水和化学溢流, 严禁“混合消防废水和化学溢流”进入江河等自然水体。消防废水和化学溢流走向见图1。

消防废水和化学溢流处理应当满足的条件:

t为时间;

v产生为消防废水和化学溢流产生速率;

v雨水为降雨速率;

v雨水为消防废水和化学溢流转移速率;

v雨水为消防废水和化学溢流处理的速率;

V为消防废水和化学溢流处理池或围堰的容积。

2.3 投加微生物或化学药品降解中和毒物

对污染物可以采取中和剂、污染物消除剂等进行降毒和消除污染。当然, 不同的污染物所采用的中和剂是不同的。如美国的微生物产品MicroBIaze, 它不仅能灭火, 还能在扑灭森林草原火灾后, 能使草木迅速再生, 让土壤中的微生物复活。MicroBIa ze中的杆菌孢子不是致病的微生物, 它们进入因有害物泄漏而遭污染的土壤15分钟后便活跃起来, 每20分钟它们的群体就扩大1倍。用它清除污染, 不会产生垃圾, 其降解过程产生无害的二氧化碳、水和微量无机盐。而其他产品则要将微生物和水混合在一起, 等24小时后才能用。这个MicroBIa ze被列入美国环保署国家意外事故计划 (H CP) 的生物恢复药剂。专家说, 由于MicroBI aze是多种孢子形式微生物的混合, 能吸收难以清除的污垢、脂肪和纤维素。所以它也是治理工业和生活废水及土壤污染难题的重要解决办法之一。

2.4 其他

主要是收集转移污染物, 对参与灾情处置的人员、装备进行洗消。对污染的土壤 (简称污泥) 应作必要的处理。由于污泥的有毒成分不同, 因而污泥的处理工艺将有所不同。化学和物理的方法例如:焚烧、化学中和、臭氧氧化和燃烧、深埋, 生物的处理方法例如:生物修复、传统堆肥法等等。以含油污泥处置为例:含油污泥的低温冷处理和生物修复成为了两条有效的处理途径。低温冷处理技术作为一种物理的处理方法能有效地增加污泥的脱水性质, 改变絮凝剂的结构形式并减少污泥周围的水含量。比较那种“初沉降”, 冷处理能够除掉溶液中的杂质, 因此达到更好的浓缩目的。通过比较常规方法处理和冷处理之后污泥, 我们可以发现:原始的污泥经过24小时的沉降, 可以看见上浮液和底部沉降物, 但是没有可见的油相;冷处理之后的样品在试管中分三层:最上面的一层是清的浮油, 底层是一层深色的沉降物, 中间一层是清水。通过上面的叙述的现象揭示了简单的冷处理能有效分离油泥中的油。

物理化学的方法可以用来处理油泥, 但是费用却是很高的。堆肥和通过接种降解油类菌种或激活原有生物进行生物修复被看为两种经济的方法来对付油污染。堆肥有些看得见的优点例如:基建和维护费用低、设计和运行简单并能去处部分的油。然而, 堆肥处理基本上不能达到现在环境的标准了。油泥中含有的大部分油是难于生物降解的。很多研究证明了生物修复对含油土壤的高效处理, 但是只是针对含油量高的污染物。大部分实验在实验室中进行, 而行业应用的很少。添加生物添加剂的生物修复法和传统的堆肥进行对比。含油污泥和油污染的土壤取之于油田。干污泥的总碳氢化合物含量为327.7g/kg～371.2g/kg, 和油污染的土壤的总碳氢化合物含量为151.0g/kg。在运用添加剂之前, 在污泥和土壤中添加不同比例的秸梗、木屑、沙子和纯油并混合均匀。这些污泥和土壤组分用来无控制处理和通过激活原有微生物处理。而在堆肥中, 粪肥和木屑添加到污泥中, 总碳氢化合物含量为101.4g/kg。生物添加剂每2周用一次, 而实验环境温度下持续56天。污泥每3天加水搅拌一遍。在添加3次生物添加剂以后, 含油污泥和土壤中的总碳氢化合物含量降低46%～53%, 在激活原有微生物法处理后, 总碳氢化合物含量降低1 3%～23%, 无控制处理则没有油的降解。通过堆肥, 则含油污泥中总碳氢化合物含量降低了31%。上述现象表明, 生物修复可作为一种有效经济的方法处理含油污泥。

摘要：为预防化工火场流出物对周围水生生态系统的破坏, 必须对化工厂附近的生态系统进行危害评估。根据评估结果, 在工厂修建和灭火处置过程中采取适当的措施, 从而降低或避免消防废水和化学溢流对水生生态系统的影响。并且, 要及时向群众通报事故处理情况, 避免出现大范围的社会恐慌和公共安全问题。

关键词：化工灾害,消防废水,化学溢流,环境保护