蒲 靈，馬又琳，*，李思銳，譚 剛，劉海鯊，王文川，黃 旖，楊若苒

(1.四川省工業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)研究院, 四川 成都 610041；2.四川省固體廢物與化學(xué)品管理中心，四川 成都 610032)

煤炭作為我國(guó)主要的能源廣泛應(yīng)用在發(fā)電、煉鋼、化學(xué)品制造等各個(gè)領(lǐng)域[1]。煤焦化是以煤炭為原料進(jìn)行的能源轉(zhuǎn)換的一種重要方式，在煤炭加工中占有重要的地位[2]。煤焦化生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生的固體廢物種類(lèi)多，產(chǎn)量大，且普遍含有重金屬、多環(huán)芳烴等有害物質(zhì)，屬于危險(xiǎn)廢物[3-5]。四川省屬于重工業(yè)大省，工業(yè)上煤炭需求量相對(duì)較大。為了能夠科學(xué)管理危險(xiǎn)廢物的產(chǎn)生、處置、貯存等情況，解決危險(xiǎn)廢物底數(shù)不清、去向不明、管理粗放等問(wèn)題，應(yīng)開(kāi)展焦化危險(xiǎn)廢物現(xiàn)狀調(diào)查，測(cè)算焦化危險(xiǎn)廢物產(chǎn)排污系數(shù)。

產(chǎn)排污系數(shù)作為環(huán)境領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)工具數(shù)據(jù)，是準(zhǔn)確測(cè)定各類(lèi)污染源污染物產(chǎn)生量和排放量以及環(huán)境統(tǒng)計(jì)的基本技術(shù)方法之一[6-10]。現(xiàn)有《工業(yè)污染物產(chǎn)生和排放系數(shù)手冊(cè)》(2021年版)包涵了焦化行業(yè)的產(chǎn)排污系數(shù)，但該行業(yè)產(chǎn)排污數(shù)據(jù)不夠完善，尤其是危險(xiǎn)廢物產(chǎn)排污系數(shù)存在空白。而現(xiàn)有的產(chǎn)排污系數(shù)的研究主要有對(duì)某種工藝產(chǎn)排污系數(shù)研究如：朱宇宏等人對(duì)熱浸鋅工藝及其污染產(chǎn)生特征及產(chǎn)污系數(shù)研究；王偉琳等人針對(duì)金屬熱處理工藝、工序及其產(chǎn)污系數(shù)研究[11-12]；或者是對(duì)電子行業(yè)、電鍍行業(yè)等行業(yè)產(chǎn)生系數(shù)進(jìn)行的研究[13-17]，但對(duì)于某地區(qū)焦化行業(yè)的危險(xiǎn)廢物產(chǎn)排污系數(shù)較少。

基于此，本研究通過(guò)發(fā)放調(diào)查表和現(xiàn)場(chǎng)踏勘的方式對(duì)四川省焦化行業(yè)進(jìn)行了細(xì)致調(diào)研，識(shí)別了危險(xiǎn)廢物種類(lèi)及其產(chǎn)生環(huán)節(jié)；根據(jù)收集的數(shù)據(jù)核算了焦化行業(yè)不同種類(lèi)危險(xiǎn)廢物產(chǎn)排污系數(shù)，并通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了產(chǎn)排污系數(shù)的可靠性，為四川省焦化行業(yè)環(huán)境保護(hù)和科研工作提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究方法

1.1 研究路線

對(duì)四川省焦化行業(yè)危險(xiǎn)廢物產(chǎn)排污系數(shù)研究的技術(shù)路線見(jiàn)下：

圖1 四川省焦化行業(yè)危險(xiǎn)廢物產(chǎn)排污系數(shù)研究技術(shù)路線

1.2 數(shù)據(jù)收集

結(jié)合《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》(2021年版)，對(duì)四川省焦化企業(yè)進(jìn)行了調(diào)研，統(tǒng)計(jì)、總結(jié)了2019-2021年四川省焦化企業(yè)的生產(chǎn)工藝、原料、產(chǎn)品、危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生處置利用現(xiàn)狀等數(shù)據(jù)。本次調(diào)研焦化行業(yè)不包括煤焦油深加工工段。

1.3 產(chǎn)排污系數(shù)計(jì)算方法

產(chǎn)排污系數(shù)是指污染物產(chǎn)生系數(shù)和污染物排放系數(shù)的總稱(chēng)，其中污染物產(chǎn)生系數(shù)是指在正常技術(shù)經(jīng)濟(jì)和管理?xiàng)l件下，生產(chǎn)單位產(chǎn)品或產(chǎn)生污染活動(dòng)的單位強(qiáng)度所產(chǎn)生的原始污染物量；污染物排污系數(shù)是指經(jīng)相應(yīng)的污染物控制削減后或者未經(jīng)削減直接排放到環(huán)境中的污染物量。本次核算產(chǎn)污系數(shù)是指未考慮危險(xiǎn)廢物企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)回收利用下的產(chǎn)污系數(shù)，而排污系數(shù)是指考慮了企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)綜合回收利用后，因無(wú)法再利用而需要外委處置的。

個(gè)體企業(yè)計(jì)算公式見(jiàn)下：

G產(chǎn)=W產(chǎn)/P

(1)

G排=W排/P

(2)

式中：W產(chǎn)為某種危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量，kg；G產(chǎn)為危險(xiǎn)廢物產(chǎn)污系數(shù)，kg/t；W排為某種危險(xiǎn)廢物排放量，kg；G排為危險(xiǎn)廢物排污系數(shù)，kg/t；P為產(chǎn)品量。

行業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)參照《工業(yè)污染物產(chǎn)生和排放系數(shù)手冊(cè)》中的加權(quán)計(jì)算法，計(jì)算如下：

權(quán)重計(jì)算公式：

(3)

產(chǎn)排污系數(shù)公式：

(4)

wi為同一組中樣本企業(yè)的產(chǎn)排污系數(shù)的權(quán)重；Ri為某樣本企業(yè)產(chǎn)品量或原料用量；G為同一組某種危險(xiǎn)廢物的產(chǎn)污系數(shù)或排污系數(shù)；Gi為同一組某種危險(xiǎn)廢物樣原始的產(chǎn)污系數(shù)或排污系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 焦化危險(xiǎn)廢物識(shí)別

焦化生產(chǎn)有多種工藝且流程長(zhǎng)，經(jīng)對(duì)四川省焦化企業(yè)進(jìn)行了深入調(diào)研，其主要工藝流程見(jiàn)下：

由圖2可知，煤焦炭生產(chǎn)主要由煉焦單元、煤氣凈化單元、以及廢水處理單元構(gòu)成，其中煉焦單元由備煤工段、煤煉焦工段、熄焦工段組成；煤氣凈化單元由荒煤氣冷凝工段、荒煤氣脫硫工段、硫胺工段、粗苯回收工段組成；廢水處理單元由廢水處理工段構(gòu)成。結(jié)合《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》(2021版)對(duì)焦化工藝生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢物進(jìn)行了識(shí)別，具體見(jiàn)表1。

圖2 四川省焦化行業(yè)工藝流程圖

表1 四川省焦化產(chǎn)生危險(xiǎn)廢物一覽表

由表1可知，煤氣凈化單元產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢物種類(lèi)主要有機(jī)械化氨水澄清槽底部產(chǎn)生的焦油渣、焦油、蒸氨塔產(chǎn)生的瀝青殘?jiān)?；硫胺工段滿流槽內(nèi)產(chǎn)生的酸焦油；粗苯工序中再生器內(nèi)產(chǎn)生的粗苯殘?jiān)?；脫硫工序中產(chǎn)生的脫硫廢液，其中焦油具備豁免條件，處置方式為作為產(chǎn)品對(duì)外售賣(mài)；焦油渣、酸焦油、粗苯殘?jiān)祷嘏涿涵h(huán)節(jié)利用；脫硫廢液系統(tǒng)循環(huán)利用。煉焦單元中備煤工段以及熄焦工段產(chǎn)生的焦粉和除塵灰直接返回配煤環(huán)節(jié)，按《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》(2021版)對(duì)危險(xiǎn)廢物種類(lèi)鑒別，備煤工段以及熄焦工段產(chǎn)生的焦粉和除塵灰已不在《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》(2021版)內(nèi)。廢水處理單元中廢水處理產(chǎn)生的酚氰污泥返回配煤環(huán)節(jié)重新利用。因此，本研究主要核算了焦油渣、焦油、酸焦油、粗苯殘?jiān)?、酚氰污泥的產(chǎn)排污系數(shù)。

2.2 危險(xiǎn)廢物產(chǎn)排污系數(shù)核算及檢驗(yàn)

按照公式(1)、(2)對(duì)表2中的企業(yè)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算不同種類(lèi)危險(xiǎn)廢物的個(gè)體產(chǎn)排污系數(shù)，再根據(jù)公式(3)和(4)計(jì)算行業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)，核算結(jié)果見(jiàn)表3：

表2 危險(xiǎn)廢物企業(yè)樣本數(shù)據(jù)一覽表

表3 四川省焦化行業(yè)危險(xiǎn)廢物核算的產(chǎn)排污系數(shù)一覽表

經(jīng)對(duì)焦化行業(yè)工藝分析，產(chǎn)生的焦油渣、酸焦油、粗苯殘?jiān)?、酚氰污泥全部收集后返回配煤環(huán)節(jié)，不存在對(duì)外處置，因此該四種危險(xiǎn)廢物排放系數(shù)均為0；焦油作為產(chǎn)品全部對(duì)外售賣(mài)，因此焦油的排放系數(shù)與產(chǎn)生系數(shù)相同。

本研究將采用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生系數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，以檢驗(yàn)其可靠性。本次以某企業(yè)某季度實(shí)際產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢物量與利用系數(shù)核算的危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知，核算的危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量與實(shí)際危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量相對(duì)比，相對(duì)誤差基本在20%以?xún)?nèi)，最大相對(duì)誤差為焦油渣的誤差，為21.8%，最小相對(duì)誤差為2.4%。與其他產(chǎn)污系數(shù)核算的產(chǎn)生量誤差相對(duì)比[12-13]，本次核算的產(chǎn)生量誤差要小于其他行業(yè)，可以認(rèn)為本次核算的危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生系數(shù)較為可行。

表4 四川省某企業(yè)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與核算數(shù)據(jù)對(duì)比一覽表

3 結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)焦化行業(yè)整體工藝流程進(jìn)行分析，并結(jié)合《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》(2021版)對(duì)焦化生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢物種類(lèi)進(jìn)行了識(shí)別，產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢物主要為：焦油渣、焦油、酸焦油、粗苯殘?jiān)?、酚氰污泥、脫硫廢液、瀝青渣。由于脫硫廢液、瀝青渣直接循環(huán)回系統(tǒng)，因此本次核算的危險(xiǎn)廢物種類(lèi)為焦油渣、焦油、酸焦油、粗苯殘?jiān)⒎忧栉勰唷?/p>

(2)由于焦油渣、酸焦油、粗苯殘?jiān)?、酚氰污泥集中后全部返回配煤工段，焦油作為產(chǎn)品外售其他單位，因此焦油渣、酸焦油、粗苯殘?jiān)?、酚氰污泥排污系?shù)為0 kg/t，焦油的排污系數(shù)與產(chǎn)污系數(shù)相同。核算結(jié)果為：焦油產(chǎn)污系數(shù)為45.34 kg/t，排污系數(shù)為45.34 kg/t；焦油渣、酸焦油、粗苯殘?jiān)?、酚氰污泥產(chǎn)污系數(shù)分別為1.55 kg/t、0.125 kg/t、0.099 kg/t、0.986 kg/t。

(3)經(jīng)對(duì)焦油渣、酸焦油、粗苯殘?jiān)?、酚氰污泥的產(chǎn)生系數(shù)進(jìn)行了實(shí)測(cè)性檢驗(yàn)，相對(duì)誤差在20%以?xún)?nèi)，與其他產(chǎn)污系數(shù)誤差相對(duì)比，本次誤差較小，可以認(rèn)為本次核算的危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生系數(shù)可靠。綜上，本次核算的四川省焦化行業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)有效，可以為四川省焦化行業(yè)環(huán)境保護(hù)提供有利的基礎(chǔ)支持。