㈠ 燃煤电厂脱硫废水排放指标限值的计算方法研究
目前我国燃煤电厂脱硫废水标准DL/T997—2006的排放指标与限制内容已不符合社会发展需要,为此,本文提出了燃煤电厂脱硫废水排放指标限值相关计算方法。
论文调研了美国和国内的相关规范,对排放指标确定范围的具体数值和算法模型展开深入研究,结合我国行业发展状况和国情给出了具体的修订建议,通过计算模型得出脱硫废水污染物控制参数的直接排放限值,氯化物日最大排放限值≤500mg/L,总溶解固体(TDS)日最大排放限值≤215mg/L,硒≤1.5mg/L,汞≤0.005mg/L等。
2015年国务院印发《水污染防治行动计划》(以下简称“水十条”)明确了我国水环境治理的重点,为中国水污染防治指明了方向。
燃煤电厂湿式石灰石石膏法烟气脱硫(FGD)产生的脱硫废水以其污染物组分复杂、不少重金属含量超标,直接排放将对环境及人体产生多重且长期的危害,因此电力行业2006年首次制定了《火电厂石灰石石膏湿法脱硫废水水质控制指标》DL/T997,通过浓度控制对相应的污染物排放指标、处理技术提出了无害化要求。
脱硫废水常规处理方法为化学沉淀、絮凝、中和、沉淀等技术路线,但随着近年来零排放技术等的逐步出现与成熟,加之现有执行标准的控制指标种类少、不区分技术制定标准限值等问题,原有标准在技术先进性、环境要求方面的适应性越来越低。
为进一步完善国家环境污染物排放标准体系,规范和加强火电行业废水排放管控,引导电力污染物环保产业可持续健康发展,对脱硫废水标准进行修标已是大势所趋尺宏。
本文通过对比我国与美国污染物排放标准的修订及污染物排放指标浓度限值的计算模型,制定出适用于我国脱硫废水污染物控制参数的直接排放限值计算方法。
1中美污染物排放标准修订对比
1.1美国确定基于技术的污染物排放指标的流程
美国确陵闹册定水质污染物排放限值的方法基本分为以下3种:①特定化学物质法;②废水综合毒性法;③生物基准或生物学评估法。
经研究,美国工业点源水污染物排放限值的确定方法主要为水环境质量的综合毒性法,该法采用水生生物暴露试验的方法确定污染物综合毒性,适用于难确定废水水质复杂且难提出特定污染物的情况。
这区别于为满足特定化学物质水质基准的特定化学物质法。根据美国国家污染物排放削减计划(NPDES),其核心内容即排污许可证的颁发与实施,而该政策的实施内容则为点源水污染物排污许可限值。
美国对于点源污染物排放限值的确定方法依据之一为技术基础(technology-based),即考虑目前能达到的技术处理能力;之二为水质基础(water quality-based),即充分考虑以环境生物影响与人体健康为本的水质标准。
图1给出了美国EPA基于处理技术确定废水污染物排放指标限值的客观研究流程。
图1 美国环保署(EPA)水污染物排放标准限值确定流程
1.2国内常规污染物排放标准的修订程序
我国的工业污染物排放控制标准通常以对应的污染物去除工艺、技术路线为主要修标依据,以人体健康(即环境效益)为基本要求,标准所控制的技术路线除技术可行外还要充分考虑经济指标,即投资、运行费用等。
根据以上现有客观修订依据,本文作者通过综合分析各类标准的修订背景、必要性、计算研究方法等步骤,所确定的标准确定过程分解如图2。
图2 脱硫废水污染物控制标准的修标流程
1.3我国污染物排放指标存在的问题
1.3.1相关指标在标准中体现不够
我国对于脱硫废水的控制标准有行业标准《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》(DL/T997—2006),其中指标有对重金属的控制如总汞、总铬、总镉、总铅、总镍、悬浮物、化学耗氧量、硫化物、氟化物、硫酸盐、pH进行了制约。
考虑到目前国内推荐应用的脱硫废水处理技术路线,如沉淀、混凝、弯汪中和等化学处理后达标排放,即三联箱技术。此路线对悬浮物与大部分金属及重
金属汞、砷去除率很高,但对氯化物、溴化物、硼、硫酸盐、铵和其他溶解固体(TDS)去除率低[13];并且对某些有害元素如硒等去除效果差。
对于此种处理技术,现有的控制标准种类少,对可溶性盐及硒等有害物质的排放在标准中体现不够。
其次我国推荐的脱硫废水处理技术路线还有化学沉淀、混凝、中和预处理+膜浓缩+烟道余热蒸发干燥/蒸发结晶,即脱硫废水零排放技术。
此技术需要对汞、砷、硒和硝酸盐/亚硝酸盐的出水浓度进行限值,以及对总悬浮固体(TSS)进行限制。
我国脱硫废水控制标准不再符合社会发展需要,需增加现有执行标准的控制指标,更应该关注溶解性总固体TDS、硝酸盐/亚硝酸盐,汞、六价铬、铜、硒等有害物质控制指标。
1.3.2未充分考虑技术经济可行性
深入研究美国环保署2015年最新修订的关于点源燃煤电站的污染物排放标准40 CFR Part423,《Effluent Limitations Guidelines and Standards for the Steam Electric Power Generating Point Source Category》;Final Rule,关于FGD废水的控制标准有两套BAT(best available technology economically achievable,最佳经济可行技术)限制,第一套BAT控制标准是对TSS(total suspended solid,总悬浮固体)制定的数值限制标准,该控制方法与EPA先前制定的关于TSS的BPT(best practicable control technology currently available,最佳现有实用控制技术)规范在数值上相同;第二套BAT控制标准是对汞、砷、硒、硝酸盐/亚硝酸盐氮制定的数值限制标准,而自愿采用先进技术的现存燃煤电厂(ES,existing sources)与新建电厂(NS,new sources)的FGD废水控制指标为汞、砷、硒、TDS(溶解性总固体)。
但我国还未建立系统的污染物削减技术评估体系,目前我国制订的BAT仅11个,不足以支撑所有行业的水污染物排放标准制修订工作。
1.3.3标准在技术先进性、环境要求方面的适应性需提高
在制定标准时应与现今脱硫废水处理技术及环境要求无缝衔接。行业水污染物排放限值是通过综合考虑工业排污水平、污染物处理技术、环境质量要求、国内外相关标准等多方面的因素来制订。
如今零排放技术已在我国部分应用,《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》已远远不适用于当今污染控制技术。
美国对于湿法脱硫废水的排放控制标准,美国EPA根据不同的处理技术分别制定了不同的控制限值。
如只采用化学沉淀法处理脱硫废水的电厂需要针对汞、砷提出控制标准;采用化学沉淀后续串联生物处理脱硫废水的电厂需要提出汞、砷、硒、硝酸盐/亚硝酸盐态氮的控制标准;而采用蒸发处理脱硫废水的电厂则提出控制汞、砷、硒和总溶解性固体的要求。
2相关计算模型
2.1发达国家确定污染物排放指标浓度限值的计算模型
参考美国国家污染物削减计划(NPDES)中基于BAT技术的水污染物浓度限值计算方法建立计算模型过程。
(1)确定需要控制的污染物指标,根据造成的环境影响即主要矛盾,包括长期/慢性和短期/急性毒性确定。
(2)工业废水浓度限值分为日最大浓度限值(短期)与30天平均值(长期),分直接排放到自然水体的浓度限值和排放到下游公共污水处理设备的浓度限值,不同浓度的算法公式也不同。
以工厂排放的某污染物i为例,讨论长期平均值(long time average,LTA),如式(1)。
(3)日变异系数和月变异系数VF的确定。
(4)根据计算模型标准浓度限值=LTA×VF,最终确定排污行业不同污染物浓度的浓度限值标准。
(5)可行性验证。
2.2适用于我国工业废水排放的标准限值计算模型
(1)某种污染物浓度限值确定行业长期平均值采用算术平均根的计算模型,以企业排放的COD为例,公式如式(2)。
3我国脱硫废水排放标准的浓度限值计算方法
依据新修订脱硫废水排放标准的标准限值依托的技术依据拟采用零排放技术“化学预处理+RO膜浓缩减量+蒸发结晶”技术为主、“化学预处理+RO膜浓缩减量+余热烟气旁路蒸发”技术为辅。
已知正常工况下两种技术的出水指标相当,形成的脱硫废水零排放系统的主要污染物进出口控制参数如表1,以国内某燃煤电厂大型脱硫废水零排放工程实例为参考原型。
表1 脱硫废水零排放系统的主要污染物进出口控制参数
根据燃煤电厂石灰石石膏湿法脱硫废水的水质特点、主要污染物种类可能造成环境危害以及现有水质标准的主要控制对象的分析,以及环保部推荐的最佳处理技术的结论,确定了脱硫废水中需要控制的污染物种类,如表2。
表2 基于蒸发结晶/旁路蒸发技术(BAT)的脱硫废水污染物控制参数确定
下面以10家采用脱硫废水零排放技术的燃煤电厂出水水质数据为基础,以具有代表性的污染物硫酸根离子SO42–为例代入数学模型计算,过程和结果如下。
(1)计算长期平均值LTA,如式(8)。
国家规定的化学需氧量的测定方法为重铬酸盐法,由GB11914—1989可知,该方法检出限为0.2mg/L;未检出比例为p=0。
表1中的其他类型污染物的BAT浓度限值的计算结果同硫酸根,因此最终计算结果如表2。
4结论与展望
(1)以最佳可利用技术(BAT)——脱硫废水零排放技术蒸发结晶的工艺路线为标准浓度限值确定的技术依据,充分学习我国与美国环保部门制定废水排放标准限值时借助的数学模型算法,确定了该技术方案支持下的脱硫废水排放控制标准的污染物种类与控制浓度区间。
(2)在深入研究了我国和美国的标准限值确定方法的基础上,融合了两国计算模型的共同点,得出了根据脱硫废水水质水量特点确定的需要污染物种类,包括新增的TDS日最大排放限值、硝酸盐日最大排放限值、氯化物等无机盐离子的控制水平、二类污染物铜、硒的控制水平以及一类污染物汞、六价铬等重金属控制指标等。
(3)脱硫废水新的控制指标应更加适应当前及未来的环境发展需要。
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㈡ 污水处理外排有硫酸盐指标吗
应该没有具体要求。污水综合排放标准和一些地方标准里对硫酸根离子都没有具体要求,不过如果你的硫酸根离子过高,生化本身就启动不起来了。当然还要看李念是哪一种工业废水,实在不成你看一下行业排放标准。我记得造纸工业中硫酸法制浆好像对硫酸根离子有要求。你再查一下看吧。因为不知道你是哪亮答种废水,所以不好确定。
1、废水的主要物理特性指标有哪些?
⑴温度:废水的温度对废水处理过程的影响很大,温度的高低直接影响微生物活性。一般城市污水处理厂的水温为10~25摄氏度之间,工业废水温度的高低与排放废水的生产工艺过程有关。
⑵颜色:废水的颜色取决于水中溶解性物质、悬浮物或胶体物质的含量。新鲜的城市污水一般是暗灰色,如果呈厌氧状态,颜色会变深、呈黑褐色。工业废水的颜色多种多样,造纸废水一般为黑色,酒糟废水为黄褐色,而电镀废水蓝绿色。
⑶气味:废水的气味是由生活污水或工业废水中的污染物引起的,通过闻气味可以直接判断废水的大致成分。新鲜的城市污水有一股发霉的气味,如果出现臭鸡蛋味,往往表明污敬扰慧水已经厌氧发酵产生了硫化氢气体,运行人员应当严格遵守防毒规定进行操作。
⑷浊度:浊度是描述废水中悬浮颗粒的数量的指标,一般可用浊度仪来检测,但浊度不能直接代替悬浮固体的浓度,因为颜色对浊度的检测有干扰作用。
⑸电导率:废水中的电导率一般表示水中无机离子的数量,其与来水中溶解性无机物质的浓度紧密相关,如果电导率急剧上升,往往是有异常工业废水排入的迹象。
⑹固体物质:废水中固体物质的形式(SS、DS等)和浓度反映了废水的性质,对控制处理过程也是非常有用的。
⑺可沉淀性:废水中的杂质可分为溶解态、胶体态、游离态和可沉淀态四种,前三种是不可沉淀的,可沉淀态杂质一般表示在30min或1h内沉淀下来的物质。
2.废水的化学特性指标有哪些?
废水的化学性指标很多,可以分为四类:①一般性水质指标,如pH值、硬度、碱度、余氯、各种阴、阳离子等;②有机物含量指标,生物化学需氧量BOD5、化学需氧量CODCr、总需氧量TOD和总有机碳TOC等;③植物性营养物质含量指标,如氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、磷酸盐等;④有毒物质指标,如石油类、重金属、氰化物、硫化物、多环芳烃、各种氯代有机物和各种农药等。
在不同的污水处理厂,要根据来水中污染物种类和数量的不同确定适合各自水质特点的分析项目。
3.一般污水处理厂需要分析的主要化学指标有哪些?
一般污水处理厂需要分析的主要化学指标如下:
⑴pH值:pH值可以通过测量水中的氢离子浓度来确定。pH值对废水的生物处理影响很大,硝化反应对pH值更加敏感。城市污水的pH值一般在6~8之间,如果超出这一范围,往往表明有大量工业废水排入。对于含有酸性物质或碱性物质的工业废水,在进入生物处理系统之前需要进行中和处理。
⑵碱度:碱度能反应出废水在处理过程中所具有的对酸的缓冲能力,如果废水具有相对高的碱度,就可以对pH值的变化起到缓冲作用,使pH值相对稳定。碱度表示水样中与强酸中的氢离子结合的物质的含量,碱度的大小可用水样在滴定过程中消耗的强酸量来测定。
⑶CODCr:CODCr是废水中能被强氧化剂重铬酸钾所氧化的有机物的数量,以氧的mg/L计。
⑷BOD5:BOD5是废水中有机物被生物降解所需要的氧量,是衡量废水可生化性的指标。
⑸氮:在污水处理厂中,氮的变化和含量分布为工艺提供参数。污水处理厂进水中的有机氮和氨氮含量一般较高,而硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量一般较低。初沉池氨氮的增加一般表明沉淀污泥开始厌氧,而二沉池硝酸氮和亚硝酸氮的增加,表明硝化作用已经发生。生活污水中氮的含量一般为20~80mg/L,其中有机氮8~35mg/L,氨氮为12~50mg/L,硝酸氮和亚硝酸氮的含量很低。工业废水中有机氮、氨氮、硝酸氮和亚硝酸氮含量因水而异,有的工业废水中氮的含量极低,在利用生物法处理时,需要投加氮肥以补充微生物所需的氮含量,而出水中氮的含量过高时,又需要进行脱氮处理,以防止受纳水体出现富营养化现象。
⑹磷:生物污水中磷的含量一般为2~20mg/L,其中有机磷1~5mg/L,无机磷为1~15mg/L。工业废水中磷的含量差别很大,有的工业废水中磷的含量极低,在利用生物法处理时,需要投加磷肥以补充微生物所需的磷含量,而出水中磷的含量过高时,又需要进行除磷处理,以防止受纳水体出现富营养化现象。
⑺石油类:废水中的油大多是不溶于水的,且浮在水面上。进水中的油会影响充氧效果、导致活性污泥中的微生物活性降低,进入到生物处理构筑物的混合污水含油浓度通常不能大于30~50mg/L。
⑻重金属:废水中的重金属主要来自工业废水,其毒性很大。污水处理厂通常没有较好的处理方法,通常需要在排放车间内进行就地处理达到国家排放标准后再进入排水系统,如果污水处理厂出水中重金属含量上升,往往说明预处理出现了问题。
⑼硫化物:水中的硫化物超过0.5mg/L后,就带有令人厌恶的臭鸡蛋味,且有腐蚀性,有时甚至会引起硫化氢中毒事件。
⑽余氯:使用氯消毒时,为保证在输送过程中微生物的繁殖,出水中余氯(包括游离性余氯和化合性余氯)是消毒工艺的控制指标,一般不超过0.3mg/L。
㈢ 工业废水中测硫化物和硫酸盐的区别
工业废水中测量硫化物和硫酸盐的方法各有不同。首先,测定硫酸盐的方法是通过加入乙酸锌沉淀水中的硫化物,经过抽滤除去其他杂质,使沉淀在碱性条件下被双氧水氧化成硫酸根离子,然后使用带有电导检测器的离子色谱仪测定硫酸根离子的含量,进而换算成硫化物的含量。这种方法的检出限为0.02mg/L。
而测量硫化物的方法则以亚甲蓝法为基础,在自制的小检测管内进行显色反应,通过与标准色列管进行比较来确定样品中硫离子的含量。这种方法简单直观,适用于现场快速检测。
另外一种方法是在含有硫的污水中加入乙酸锌,通过高速离心法进行预处理,得到硫化锌沉淀,倒出部分上清液,再加入弱碱性水与显色剂反应,最后通过分光光度计或比色法测定硫化物的含量。这种方法能够更准确地测量污水中的硫化物浓度。
以上三种方法各有优缺点,选择哪种方法取决于具体的检测需求和条件。例如,如果需要快速准确地测量硫化物的浓度,可以选择分光光度计或比色法;如果需要快速现场检测,可以选择亚甲蓝法;如果需要测量硫酸盐的浓度,则可以选择离子色谱仪法。
值得注意的是,这些方法都需要经过严格的校准和验证,以确保结果的准确性。此外,操作过程中需要注意安全,避免有害物质的接触。
在实际应用中,这些方法还可以结合使用,以提高检测结果的准确性和可靠性。例如,可以先用亚甲蓝法进行初步筛查,然后用离子色谱仪法进行精确测量。
综上所述,工业废水中测量硫化物和硫酸盐的方法各有特点,需要根据具体需求和条件选择合适的方法。无论选择哪种方法,都需要确保操作规范,保证检测结果的准确性。
㈣ 硫酸钠废水国家排放标准
无。
国家废水排放标准中未明确对硫酸钠(硫酸根)的含量进行规定。
国家规定了一切排污单位所排污水中硫化物的含量为A等级1mg/L,B等级1mg/L,C等级1mg/L