污染物排放波动特征及对排污许可限值的影响

受生产活动变化的影响,企业的污染物排放具有一定的波动性,制定基于不同时间周期的污染物排污许可限值,是完善企业污染物排放监管的需要。以铁岭市企业在线监测数据为基础,采用短周期排放量与长周期排放量的比值β,研究了企业行业特征和规模对不同周期污染物排放量的影响。结果表明,行业对β值具有重要的影响,铁岭市屠宰行业、煤炭行业和污水处理厂COD日排放量与年排放量的比值β平均值分别为2.82、2.61和1.65,NH-N排放量Cr MDL 3的β平均值分别为2.9、3.49和2.59,表明污水处理厂相比屠宰行业和煤炭行业具有更强的稳定性。从企业规模来看,MDL企业规模较小时,由于生产稳定性差β值波动较大;企业规模较大时,β值趋于稳定。因此,制定不同周期的企业排污许可限值时,应基于不同的行业特征和企业规模给出不同的参考比值。     

化学混凝与曝气生物滤池组合工艺用于再生水处理中试研究

将化学混凝与曝气生物滤池(BAF)结合,利用混凝处理和生物膜过滤的双重作用,对城市污水处理厂二级处理出水进行深度处理,以实现污水的回用.结果表明:在原水ρ(COD_Cr),ρ(SS)和ρ(氨氮)分别为78,11和13 mg/L,色度为12倍时,出水ρ(COD_Cr),ρ(SS)和ρ(氨氮)分别为38,3和7mg/L左右,色度为2倍左右.相对于单独使用BAF,组合工艺对COD_Cr的去除率有所提高,色度去除率提高明显(50%左右).膨胀聚丙烯(EPP)填料最佳SS和COD_Cr去除率对应的滤层高度分别为1.0和2.5 m,在较高滤层处,氨氮去除率上升较快.      

污泥干化芦苇床渗滤液中CODCr和TP浓度预测模型

为便于水质管理,在大连开发区污水处理厂设立了1个传统污泥干化床和2个污泥干化芦苇床,根据系统出水ρ(COD_Cr)和ρ(TP)检测数据的平稳系列特点,采用ARIMA时间序列分析模型对出水ρ(COD_Cr)和ρ(TP)进行模拟和预测. 结果表明:ARIMA(1,0,0)模型可较好地模拟和预测出水ρ(COD_Cr)的变化,R2达0.577以上,预测相对误差在-10%~19%之间,实测值和预测值之比处于0.8~1.2之间;ARIMA(6,0,0)模型能较好地模拟和预测污泥处理湿地渗滤液出水ρ(TP)的变化,R2在0.487以上,预测相对误差在-4%~16%之间,实测值和预测值之比处于0.8~1.2之间. 研究显示,所构建的ARIMA模型可用于污泥处理湿地系统运行过程中渗滤液出水ρ(COD_Cr)和ρ(TP)的预测.      

化工企业废水污染源在线监控预警阈值确定方法研究

为解决我国污染源在线监控数据缺乏深层次利用、监测数据对污染源不能有效预警的状况,对企业日常污水排放的污染物进行监控预警,综合运用层次分析法和频次分析法,分别确立了在线监控预警的指标体系和污水排放不同警情的阈值范围,并以某化工厂12个月的在线监测数据为案例对方法进行了验证.分析结果表明,某化工厂污染源废水中ρ（氰化物）在0~0.50 mg/L之间,其中88.54%的监控数据分布范围为0~0.20 mg/L,均未超过GB 8978—1996《污水综合排放标准》Ⅱ级标准限值;ρ（COD_Cr）在3.51~499.17 mg/L之间,其中51.74%的数据分布在>300~400 mg/L之间,接近GB 8978—1996 Ⅲ级标准限值,出水ρ（COD_Cr）偏高;ρ（NH₄+-N）在0~45 mg/L之间,均未超过GB 8978—1996 Ⅱ级标准限值,其中91.13%的数据低于30 mg/L,出水ρ（NH₄+-N）较低.对确定的预警阈值方法验证结果表明:①依据权重值的大小最终筛选出氰化物、COD_Cr及NH₄+-N为预警指标.②某化工厂氰化物在排放正常、一般、不正常及极不正常状态对应的阈值范围分别可设为40%频次、30%频次、5%频次及超过5%频次所对应的浓度范围;COD_Cr和NH₄+-N各状态对应阈值浓度范围一致,均为50%频次、40%频次、5%频次及超过5%频次对应的数值.研究显示,基于在线监测数据并结合相关标准、化工企业排污风险特征和化工厂的生产特征及工艺等基本条件,提出利用频次分析法确定化工厂各采样时刻不同警情阈值的方法较为科学合理.      

响应曲面法在反硝化生物滤池运行参数优化中的应用

为预测反硝化生物滤池深度处理城镇污水处理厂二沉池出水的脱氮效果,优化工艺运行参数,以黏土陶粒反硝化生物滤池作为反应器,以人工合成污水模拟污水处理厂二沉池出水,采用中心组合试验设计,利用响应曲面法研究反应器NO₃--N去除率与HRT(水力停留时间)、进水中ρ(COD_Cr)和ρ(NO₃--N)之间的关系. 统计结果显示,NO₃--N去除模型极显著(P<0.000 1),并且模型预测值与试验值能很好地吻合. 方差分析结果表明,HRT及其与进水中ρ(NO₃--N)和ρ(COD_Cr)的交互作用对反硝化滤池NO₃--N的去除率影响不显著(P>0.05),而进水中ρ(NO₃--N)和ρ(COD_Cr)及其交互作用对反硝化滤池NO₃--N的去除具有显著影响(P＜0.05). 3个因素对NO₃--N去除率影响强弱的顺序为进水ρ(COD_Cr)>进水ρ(NO₃--N)>HRT. 在HRT为2.50 h的条件下,当进水中ρ(NO₃--N)＜11.00 mg/L及ρ(COD_Cr)＞43.00 mg/L时,反硝化滤池NO₃--N的去除率可以达到71.0%以上.      

HRT对折流板式厌氧生物反应器处理印染废水的影响

针对印染废水水质水量变化大、ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)低、色度高的特点,以苏南某污水厂(印染废水比例大于90％)调节池出水为研究对象,开展ABR(折流板式厌氧生物反应器)处理印染废水试验,处理规模为2 L/h,重点考察不同HRT(水力停留时间)下ABR对COD_Cr、色度的去除和对ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)的提升效果. 结果表明:①当进水平均ρ(COD_Cr)为517 mg/L、色度为380倍、ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)为0.20时,随着HRT(32、24、18、14和10 h)的缩短,COD_Cr平均去除率由46.1%降至22.5%,色度平均去除率由60.6%降至51.0%,出水ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)由0.39降至0.30. ②随着格室数量的增加,ρ(COD_Cr)和色度逐渐降低,其中第1格室的COD_Cr和色度的去除率分别占总去除率的20.0%和51.0%,紫外-可见吸收光谱扫描也证明了这一点. ③经过ABR厌氧水解后污染物种类明显减少,说明ABR厌氧水解作用较好,可为后续好氧工艺奠定基础.      

应用亲电型悬浮生物载体处理工业废水的现场中试

研究采用本课题组研发的亲电改性聚乙烯为悬浮生物膜载体,构建移动生物膜与活性污泥复合工艺(integrated free-floating biofilm and activated sludge,IFFAS),对东北某工业园区污水处理厂的污水处理进行现场中试。结果表明,当进水ρ(COD)、ρ(NH3-N)、ρ(TN)分别为139~741,19.3~44.9,29.6~148.6 mg/L时,改性载体在10 d左右即可完成挂膜;中试IFFAS工艺稳定运行阶段,出水COD、NH3-N、TN的平均去除率分别高达88%、97%、80%,出水浓度分别为36~48,0.1~0.9,5~14.3 mg/L,达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准。出水水质明显优于污水处理厂原有A2/O工艺出水,说明以亲电改性聚乙烯为载体的IFFAS工艺可显著提高净化污水的能力。     

生活污水中BOD5与CODCr关系的区域性差异分析

生活污水含有大量可降解有机物,在厌氧条件下可以产生温室气体.IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)指南提供的计算温室气体的方法中,BOD₅和COD_Cr是计算CH₄排放的重要参数.以BOD₅和COD_Cr生化构成特性和数学模型为基础,对2005年347家城镇污水处理厂的ρ(BOD₅)和ρ(COD_Cr)数据进行分析,研究生活污水中ρ(BOD₅)与ρ(COD_Cr)关系的区域性差异.结果表明,生活污水中ρ(BOD₅)与ρ(COD_Cr)间的相关关系存在明显的区域特征,这种区域性差异主要由污水的来源和其理化特性决定.总体来看,ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)值基本在0.4～0.5之间.在省级温室气体估算过程中,各省区可采用本地特有的ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)值,进行源自生活污水的CH₄排放计算.      

稠油废水生物处理主要影响因素分析

有机聚合物和石油烃类物质是稠油废水中的主要污染物.应用辽河油田锦采污水处理厂稠油废水中筛选分离出的菌株B0501,分析其在稠油废水生物处理过程中对废水COD_Cr的去除作用,研究了不同温度,pH,水力停留时间以及添加氮、磷营养盐等条件下微生物对废水COD_Cr去除的影响.结果表明:稠油废水中投加的外源微生物B0501提高了废水中COD_Cr的去除率;接种后,废水在30 ℃,pH为7.5,水力停留时间为216 h,添加氮、磷营养盐(ρ(氮)/ρ(磷)为5.63)的条件下,废水COD_Cr去除率大幅度提高,其ρ(COD_Cr)满足国家污水综合排放一级标准(GB 8798-1996).经形态观察和生理生化反应鉴定,菌株B0501为液化金杆菌(Aureobaterium liquefaciens).      

基于减污降碳和水质目标约束下的黄河干流兰州段城区污水处理厂出水排放限值研究

为科学合理地提出黄河干流兰州段城区污水处理厂出水排放限值,实施精准科学治污,持续改善黄河干流兰州段水环境质量,本文以兰州市城区四座有代表性的污水处理厂(西固、七里河安宁、盐场和雁儿湾污水处理厂)为研究对象,统计四座污水处理厂主要污染物排放浓度、中水回用率、主要污染物去除率及减排效果,分析四座污水处理厂入河排污对黄河干流兰州段水质的影响,梳理污水处理厂运行阶段的碳排放情况.结果表明：(1)兰州市城区四座污水处理厂中水回用率低,介于0.86%～4.66%之间.(2)四座污水处理厂主要污染物的去除率高于国内污水处理厂主要污染物去除率的平均水平,COD、NH3-N年均减排量分别为114 584.1、8 234.6 t,减排效果明显.(3)在黄河枯水期上游来水水量小、水质接近或超出GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类水质目标限值的条件下,叠加区间其他入河排污口的影响,兰州市城区四座污水处理厂均按照设计规模及设计出水水质排污会对下游河段水质造成影响.因此,不能一味地追求出水水质,盲目提标改造,要综合考虑污水处理厂运行过程中的碳排放,在满足受纳水体水质目标前提下,统筹考虑减污降碳.     

基于农副食品加工行业生产特性的排放限值核定方法研究

与传统的简单以行业排放标准、环评报告、国家分配的目标总量等为依据的排污许可限值核定方式不同,本研究从农副食品加工行业产量、废水排放等生产特性出发,筛选控制项目,确定多级许可限值,运用直接数据分析法、间接数据分析法、假设推导法,制定基于不同时间尺度的最大日排放浓度限值（C_MDL）、月平均排放浓度限值（C_AML）、日最大负荷限值（MDL）、月平均负荷限值（AML）,并以河南省某屠宰及肉类加工企业为例,进行基于生产特性的排污许可限值计算示范.结果显示：该企业产量随季节变化率超过20%,氨氮排放量波动明显;制定多级排放限值,COD、总氮和总磷无明显变化,制定统一限值,计算结果均严于传统方法核算的排放限值;在此基础上制定的排放限值,可在有效约束企业排污的同时,为排污许可制度的精细化、差异化管理提供技术支持.     

农药制造业产排污系数核算技术体系框架构建

工业污染源产排污系数是工业源污染物排放量核算的主要方法之一.由于多样的农药品类、生产工艺类型、污染物种类,农药制造业产排污系数制定相当困难.而国内对于农药制造业产排污系数制定的方法论鲜有报道.该研究结合农药制造业现阶段产排污特征及环境管理要求,构建科学的产排污系数核算技术体系.通过梳理我国385家农药原药生产企业排污许可证信息,识别出农药生产过程的污染物产生、治理与排放特征.依据现行行业环境标准体系及管理文件,确定废气产污系数指标因子为挥发性有机物（VOCs）,废水产污系数指标因子主要为化学需氧量、氨氮、总磷、总氮及特征污染物.在构建产排污系数核算体系基本框架的基础上,给出产排污核算技术体系中组合方式、污染因子、个体产污系数、行业平均产污系数、核算权重、末端治理设施污染物平均去除效率、排污量核算形式这7个要素的获取方法及内容.提出将吨产品废水量、吨产品易挥发有机类物质使用量作为行业平均产污系数核算权重.采用类比-模拟法计算VOCs多级末端治理设施平均去除效率,并引入基于用电功率的综合管控效率因子,体现不同企业间治理设施运行水平的差异,从而进一步量化企业排污管控能力.选取一家企业进行了产污系数与实际排污量验证,结果误差为15.54%.研究显示,本文构建的产排污核算技术体系合理有效,核算结果与实际排污量相符性较高.      

企业水污染源基于技术的排污许可限值确定方法及其案例研究

对比研究了国内外基于技术的排污许可限值确定现状,分析了我国确定现状的不足之处.并借鉴美国基于技术的排污许可限值确定体系,结合我国实际情况,突破传统的简单以行业排放标准、环评报告、国家分配的目标总量等为依据的排污许可限值核定方式,提出了基于技术的排污许可限值确定流程.同时,设计出企业递交申请材料-数据初步审核-调查取样和实验分析-数据汇总和限值计算的排污许可限值确定技术流程,详细分析了污染物指标和两种限值——浓度限值及总量限值的确定方法.最后,以铁岭市企业为例,进行基于技术的排污许可限值计算的示范,并参照《水污染排放总量监测技术规范》和《肉类加工工业水污染物排放标准》,选取悬浮物、COD、动植物油、氨氮作为排污许可证监管项目.研究发现,参照美国国家污染物排放削减体系以COD为例进行最大浓度限值、年总量限值、日最大总量限值的计算,计算结果分别为50 mg·L-1、6.1 t、33.4 kg.结果表明,在此基础上形成了完整的技术方案,可为本行业和其他行业基于技术的排污许可限值的确定提供依据,并为排污许可证制度的实施提供技术支持.     

基于技术和水质相结合的排污许可限值核定技术研究

“十三五”期间,我国排污许可管理制度已基本建立;“十四五”时期,我国排污许可管理将逐步过渡到注重水质达标的管理阶段.为适应我国排污许可新的管理需求,研究了基于技术和水质相结合的排污许可限值核定技术.其中,基于技术的排放限值核定主要根据企业的行业属性和核定产能,结合环境影响评价批复的污染物排放额度,确定其排放浓度限值和排放总量限值;基于水质的排放限值核定需建立污染源与水质之间的响应关系,以地表水水质达标为目标,计算各污染源的最大允许排放量.最终的排污许可限值为基于技术的排污许可限值和基于水质的排污许可限值的最小值.以常州为例,从常州排污许可证核发重点行业选取了两家化工企业A和B,核算其基于技术的排放限值;采用水质模拟和污染物最大允许排放量分配技术,计算了污染物最大允许排放量,并分配到两家化工企业,作为基于水质的排放限值.结果表明:A化工企业COD_Cr和NH₃-N的最终排污许可限值分别为6.53和0.075 t/a,其中,COD_Cr的最终取值为基于水质的排放限值,NH₃-N基于技术和基于水质的排放取值相同;B化工企业COD_Cr和NH₃-N的最终排放限值分别为11.60和0.17 t/a,最终取值均为基于技术的排放限值.研究显示,基于水质的排许可限值受到企业自身和外部水环境容量的双重影响,应从严制定排污许可限值,既能达到企业行业排放标准和环境影响评价批复的要求,又能满足水环境质量达标的目标.      

污染物总量控制制度创新与未来发展的思考

为解决污染物总量控制制度创新及与排污许可制的关系,探索我国未来水环境总量控制制度的发展方向,对美国、欧盟等发达国家和地区以及我国水污染控制的发展历程进行了回顾和对比研究.结果表明:①控制污染物排放总量是改善水环境质量的根本措施,排污许可制是水环境管理的核心手段.②我国水污染总量控制研究起始于20世纪70年代末的容量总量控制研究,先后经历了理论探索、应用探索和理论深化3个阶段,在管理上则经历了排污许可制试行阶段、制度探索阶段、总量控制目标责任制阶段.③我国目前实施的总量控制仍然是目标总量控制,难以与地表水质直接挂钩.对我国水环境保护形势和相关法律政策的研究表明,我国从污染源达标排放控制1.0时代、目标总量控制2.0时代,逐步进入容量总量控制3.0时代的条件已基本成熟.建议以排污许可制作为推进总量控制3.0的重要抓手,完善相关制度建设,严格问责机制,确保容量总量控制的真正落实.      

基于环境基尼系数的洞庭湖区水污染总量分配

从社会、经济和自然资源系统的整体效益出发,构建了基于基尼系数的水污染负荷公平分配评价指标体系,并且以贡献系数作为判断不公平因子的依据,结合GIS技术分析洞庭湖区不公平因子分布的空间差异性;利用基尼系数最小化模型,制订了洞庭湖区基于公平性的水污染物总量分配方案. 研究表明:2008年湖区基于GDP和土地面积的总氮、总磷污染负荷基尼系数均大于0.2,超过了基尼系数合理限值,湖区氮磷排放在经济和自然资源方面存在不公平现象;在湖区3个大型污染控制区中,Ⅰ区(中心城市污染控制区)和Ⅲ区(山地丘陵生态保育区)分别具有最小的氮磷土地面积贡献系数和经济贡献系数,是湖区不公平性特征最为显著的2个区域;在优化分配所得的2020年湖区各单位相对于2008年的总氮排放削减方案中,Ⅰ区削减率最高,达8.18％,岳阳市区削减量最大,为865.0 t/a;在相应的总磷排放削减方案中,Ⅱ区(平原农业综合整治区)削减率最高,达9.45％,华容县削减量最大,为78.45 t/a.      

一种兼顾目标总量和容量总量的水污染物排放限值确定方法

针对中国水污染物总量管理面临由目标总量管理向容量总量管理的转变趋势,提出了一种兼顾两种管理模式的水污染物排放限值计算方法.该方法建立在水体分类计算、汇水区与行政区相关联、自下而上、不同保护要求的水体予以差别化对待、污染物控制类型扩展的原则上,将水体按环境容量利用方式的不同划分为保护性利用、恢复性利用、控制性利用、开发性利用和限制性利用5种类型,分别采用目标总量、混合管理、容量总量、容量总量和混合管理等不同模式,并给出了分别按汇水区和行政区计算污染物排放限值的一般过程. 将上述方法应用于西南区域发展战略环评案例,结果表明云南省31.25%地市需调减COD总量,43.75%地市需调减氨氮总量,而贵州省55.56%地市可适当调增COD总量,44.44%地市可适当调增氨氮排放总量.该方法可将总量限值的确定与当地水环境质量改善紧密结合,强化水环境对现状质量不达标地区未来发展的约束,同时适当减弱水环境条件对达标地区的约束以换取其发展空间.以计算出的排放限值为依据对当前的减排目标进行调整可为云贵实现又好又快发展提供支撑.经案例验证,本文所建立的方法为中国水环境管理从目标总量模式向容量总量模式发展提供了技术手段.     

关于我国排污许可阶段性属性特征的研究

《排污许可管理条例》的制定需要明确排污许可的属性特征。研究发现,全国人民代表大会常务委员会法制工作委员会(简称全国人大法工委)与原中华人民共和国国务院法制办公室(简称国务院法制办)在对行政许可法的解读中对排污许可的属性特征判定不同,存在争议。排污许可包括排污许可证与排污登记两种形式,这两种形式具有不同的属性特征。《排污许可管理条例》发布实施后,根据国家生态环境保护形势和实践工作需要,将分为全面实施阶段和完善深化阶段。在不同阶段,排污许可证的属性特征会发生变化,并对排污权交易产生影响。     

基于连续排放监测数据的水泥工业NOx达标判定方法研究

现行大气污染物排放标准中的达标判定多以手工监测数据为基础,为研究制定基于连续排放监测系统(Continuous Emissions Monitoring System,CEMS)监测数据的达标判定方法,以我国水泥工业2017年957条生产线排放NO_x的CEMS监测数据为基础,根据数据有效性原则筛选出553条生产线的CEMS监测数据作为研究对象,分析研究我国水泥工业排放NO_x的小时浓度(CEMS监测数据)、日均浓度的统计特点,通过变化因子比值法和曲线拟合法建立小时浓度与日均浓度限值之间的关系. 结果表明:①筛选出的553条水泥生产线的NO_x小时浓度对数值与累积频率正态值的相关系数均大于等于0.6. ②NO_x小时浓度与日均浓度限值之间存在关联,曲线拟合法和变化因子比值法得出二者之间的倍数关系无显著差异. ③当要求90%的生产线达标时,NO_x小时浓度限值为日均浓度限值的1.5倍;当要求95%的生产线达标时,NO_x小时浓度限值为日均浓度限值的1.6倍;当要求99%的生产线达标时,NO_x小时浓度限值为日均浓度限值的1.7倍. 研究显示,基于水泥生产线排放的NO_x小时浓度(CEMS监测数据)的统计分析,通过变化因子比值法和曲线拟合法可以确定小时浓度、日均浓度定量比例关系,建立基于CEMS监测数据的达标判定方法.