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)品制造等各個領(lǐng)域[1]。煤焦化是以煤炭為原料進行的能源轉(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)過程中會產(chǎn)生的固體廢物種類多，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)上煤炭需求量相對較大。為了能夠科學(xué)管理危險廢物的產(chǎn)生、處置、貯存等情況，解決危險廢物底數(shù)不清、去向不明、管理粗放等問題，應(yīng)開展焦化危險廢物現(xiàn)狀調(diào)查，測算焦化危險廢物產(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)確測定各類污染源污染物產(chǎn)生量和排放量以及環(huán)境統(tǒng)計的基本技術(shù)方法之一[6-10]?，F(xiàn)有《工業(yè)污染物產(chǎn)生和排放系數(shù)手冊》(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)的研究主要有對某種工藝產(chǎn)排污系數(shù)研究如：朱宇宏等人對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]；或者是對電子行業(yè)、電鍍行業(yè)等行業(yè)產(chǎn)生系數(shù)進行的研究[13-17]，但對于某地區(qū)焦化行業(yè)的危險廢物產(chǎn)排污系數(shù)較少。

基于此，本研究通過發(fā)放調(diào)查表和現(xiàn)場踏勘的方式對四川省焦化行業(yè)進行了細(xì)致調(diào)研，識別了危險廢物種類及其產(chǎn)生環(huán)節(jié)；根據(jù)收集的數(shù)據(jù)核算了焦化行業(yè)不同種類危險廢物產(chǎn)排污系數(shù)，并通過實測數(shù)據(jù)驗證了產(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)實意義。

1 研究方法

1.1 研究路線

對四川省焦化行業(yè)危險廢物產(chǎn)排污系數(shù)研究的技術(shù)路線見下：

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

1.2 數(shù)據(jù)收集

結(jié)合《國家危險廢物名錄》(2021年版)，對四川省焦化企業(yè)進行了調(diào)研，統(tǒng)計、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，其中污染物產(chǎn)生系數(shù)是指在正常技術(shù)經(jīng)濟和管理條件下，生產(chǎn)單位產(chǎn)品或產(chǎn)生污染活動的單位強度所產(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，因無法再利用而需要外委處置的。

個體企業(yè)計算公式見下：

G產(chǎn)=W產(chǎn)/P

(1)

G排=W排/P

(2)

式中：W產(chǎn)為某種危險廢物產(chǎn)生量，kg；G產(chǎn)為危險廢物產(chǎn)污系數(shù)，kg/t；W排為某種危險廢物排放量，kg；G排為危險廢物排污系數(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》中的加權(quán)計算法，計算如下：

權(quán)重計算公式：

(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為同一組某種危險廢物的產(chǎn)污系數(shù)或排污系數(shù)；Gi為同一組某種危險廢物樣原始的產(chǎn)污系數(shù)或排污系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 焦化危險廢物識別

焦化生產(chǎn)有多種工藝且流程長，經(jīng)對四川省焦化企業(yè)進行了深入調(diào)研，其主要工藝流程見下：

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《國家危險廢物名錄》(2021版)對焦化工藝生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的危險廢物進行了識別，具體見表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)生危險廢物一覽表

由表1可知，煤氣凈化單元產(chǎn)生的危險廢物種類主要有機械化氨水澄清槽底部產(chǎn)生的焦油渣、焦油、蒸氨塔產(chǎn)生的瀝青殘渣；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)生的粗苯殘渣；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)品對外售賣；焦油渣、酸焦油、粗苯殘渣返回配煤環(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《國家危險廢物名錄》(2021版)對危險廢物種類鑒別，備煤工段以及熄焦工段產(chǎn)生的焦粉和除塵灰已不在《國家危險廢物名錄》(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、粗苯殘渣、酚氰污泥的產(chǎn)排污系數(shù)。

2.2 危險廢物產(chǎn)排污系數(shù)核算及檢驗

按照公式(1)、(2)對表2中的企業(yè)樣本數(shù)據(jù)進行處理，計算不同種類危險廢物的個體產(chǎn)排污系數(shù)，再根據(jù)公式(3)和(4)計算行業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)，核算結(jié)果見表3：

表2 危險廢物企業(yè)樣本數(shù)據(jù)一覽表

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

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

本研究將采用實測數(shù)據(jù)對危險廢物產(chǎn)生系數(shù)進行驗證，以檢驗其可靠性。本次以某企業(yè)某季度實際產(chǎn)生的危險廢物量與利用系數(shù)核算的危險廢物產(chǎn)生量進行對比，結(jié)果見表4。

由表4可知，核算的危險廢物產(chǎn)生量與實際危險廢物產(chǎn)生量相對比，相對誤差基本在20%以內(nèi)，最大相對誤差為焦油渣的誤差，為21.8%，最小相對誤差為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)為本次核算的危險廢物產(chǎn)生系數(shù)較為可行。

表4 四川省某企業(yè)實測數(shù)據(jù)與核算數(shù)據(jù)對比一覽表

3 結(jié)論

(1)通過對焦化行業(yè)整體工藝流程進行分析，并結(jié)合《國家危險廢物名錄》(2021版)對焦化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的危險廢物種類進行了識別，產(chǎn)生的危險廢物主要為：焦油渣、焦油、酸焦油、粗苯殘渣、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廢物種類為焦油渣、焦油、酸焦油、粗苯殘渣、酚氰污泥。

(2)由于焦油渣、酸焦油、粗苯殘渣、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、粗苯殘渣、酚氰污泥排污系數(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、粗苯殘渣、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)對焦油渣、酸焦油、粗苯殘渣、酚氰污泥的產(chǎn)生系數(shù)進行了實測性檢驗，相對誤差在20%以內(nèi)，與其他產(chǎn)污系數(shù)誤差相對比，本次誤差較小，可以認(rèn)為本次核算的危險廢物產(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)境保護提供有利的基礎(chǔ)支持。