巢湖流域電鍍危險廢物產(chǎn)污系數(shù)研究

花莉*，黨海迪，張瀏，石巖

（1.陜西科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710021； 2.安徽省環(huán)境科學(xué)研究院，安徽 合肥 230071）

【環(huán)境保護】

巢湖流域電鍍危險廢物產(chǎn)污系數(shù)研究

花莉1,*，黨海迪1，張瀏2，石巖1

（1.陜西科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710021； 2.安徽省環(huán)境科學(xué)研究院，安徽 合肥 230071）

通過對安徽省巢湖流域電鍍企業(yè)污泥產(chǎn)生情況的實地調(diào)查和監(jiān)測，采用加權(quán)法對16家代表性電鍍企業(yè)的個體和綜合的產(chǎn)污系數(shù)進行計算。結(jié)果表明：在含氰的電鍍企業(yè)中，技術(shù)水平高的企業(yè)的產(chǎn)污系數(shù)較小，最小值為0.01 kg/m2電鍍產(chǎn)品，而技術(shù)水平低的企業(yè)的產(chǎn)污系數(shù)較大，最大值為39.96 kg/m2電鍍產(chǎn)品；大型企業(yè)的產(chǎn)污系數(shù)較小，小型企業(yè)的產(chǎn)污系數(shù)則較大。通過綜合加權(quán)得到采用含氰電鍍工藝的電鍍企業(yè)生產(chǎn)單位面積電鍍產(chǎn)品的污泥產(chǎn)生量為0.94 kg/m2。

電鍍；污泥；危險廢物；產(chǎn)污系數(shù)；加權(quán)法

電鍍賦予產(chǎn)品裝飾、防蝕以及其他功能特性，是國民經(jīng)濟發(fā)展不可缺少的重要部門。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，目前我國有超過2萬家電鍍廠，從業(yè)人員約50萬人，年產(chǎn)值超過100億美元[1]。電鍍過程中使用大量的強酸、堿、重金屬等多種化學(xué)物質(zhì)，工藝流程長，用水量大，產(chǎn)污環(huán)節(jié)多，污染物種類多，物料損耗大，嚴重地污染了環(huán)境[2-4]。電鍍行業(yè)已然成為了重污染性工業(yè)行業(yè)之一。

產(chǎn)排污系數(shù)核算是全國污染源普查工作的核心內(nèi)容之一，也是決定普查成果科學(xué)性、有效性的關(guān)鍵[5]。目前，國內(nèi)已經(jīng)有相當(dāng)多的行業(yè)對產(chǎn)污系數(shù)進行了研究，例如餐飲娛樂行業(yè)、鐵路運輸行業(yè)、海洋石油開發(fā)行業(yè)和水泥生產(chǎn)行業(yè)，并且都能夠有效地將研究成果應(yīng)用于實踐，在環(huán)境領(lǐng)域的相關(guān)研究已慢慢成熟和完善，為我國環(huán)境管理和污染源普查作出了重要的貢獻[6-7]。

巢湖是我國五大淡水湖之一，流域總面積為1.35萬km2，位于安徽省中部，橫跨合肥、蕪湖、六安等多個行政區(qū)域，是安徽省重要的經(jīng)濟區(qū)域之一[8]。隨著工業(yè)化與城鎮(zhèn)化的發(fā)展，巢湖流域水質(zhì)問題日益突出，大量工業(yè)、生活污水的排放嚴重地污染了湖水[9-10]，流域經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護的矛盾很尖銳。

本文根據(jù)生產(chǎn)工藝水平、管理水平和清潔生產(chǎn)水平對電鍍企業(yè)進行分類，對巢湖流域電鍍工業(yè)危險廢物(電鍍污泥)產(chǎn)生量和處理處置現(xiàn)狀等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料進行現(xiàn)場調(diào)查與監(jiān)測，分析了電鍍行業(yè)中有代表性的企業(yè)的危險廢物產(chǎn)生量與相關(guān)指標的關(guān)系，并根據(jù)加權(quán)法計算得出電鍍行業(yè)代表性企業(yè)的危險廢物產(chǎn)污系數(shù)，為規(guī)范清潔生產(chǎn)審核工作，提高資源利用率，實現(xiàn)電鍍行業(yè)生產(chǎn)全過程污染控制及重金屬減排提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1. 1 研究對象

據(jù)統(tǒng)計，巢湖流域電鍍企業(yè)總數(shù)為156家。根據(jù)不同規(guī)模、不同生產(chǎn)工藝水平及不同技術(shù)水平，選擇其中最典型的16家企業(yè)進行了調(diào)查，其中大型的4家(產(chǎn)量大于50萬m2/a)，中型的5家(產(chǎn)量為10 ～50萬m2/a)，小型的7家(產(chǎn)量小于10萬m2/a)。整理后的調(diào)查數(shù)據(jù)和分析結(jié)果見表1和表2。

表1 巢湖流域電鍍行業(yè)調(diào)查企業(yè)的基本情況Table 1 Status of the investigated electroplating plants in Chao Lake Basin

表2 巢湖流域電鍍行業(yè)調(diào)查企業(yè)的污泥產(chǎn)生情況和原始產(chǎn)污系數(shù)的計算結(jié)果Table 2 Sludge discharge from the investigated electroplating plants in Chao Lake Basin and the calculation result of their original pollutant-producing coefficients

1. 2 計算方法

工業(yè)危險廢物產(chǎn)污系數(shù)的研究方法主要參照國家環(huán)?？偩挚萍紭藴仕?003年編輯出版的《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[11]。

加權(quán)法計算產(chǎn)污系數(shù)主要分為3個步驟：篩定評價指標→行業(yè)專家對評價指標定權(quán)值→根據(jù)公式計算產(chǎn)污系數(shù)。在研究某個產(chǎn)品的產(chǎn)污系數(shù)的過程中，應(yīng)該考慮不同的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)水平等因素，因此又將產(chǎn)污系數(shù)分為個體產(chǎn)污系數(shù)(從不同的原始數(shù)據(jù)來源到特定的技術(shù)水平)、一次產(chǎn)污系數(shù)(從技術(shù)水平到特定規(guī)模)、二次產(chǎn)污系數(shù)(從規(guī)模到特定的生產(chǎn)工藝)及三次產(chǎn)污系數(shù)(從生產(chǎn)工藝到產(chǎn)品)。

1. 2. 1 原始產(chǎn)污系數(shù)

原始產(chǎn)污系數(shù)(簡稱原始系數(shù))是指對單個企業(yè)在正常生產(chǎn)條件下，通過實測、物料衡算或調(diào)查所得到的單位產(chǎn)品所產(chǎn)生的原始污染物的量。原始系數(shù)的隨機性很大，在相同的工藝、規(guī)模和技術(shù)水平下因企業(yè)的不同而不同。原始系數(shù)是求取個體系數(shù)和綜合系數(shù)的基礎(chǔ)。

1. 2. 2 個體產(chǎn)污系數(shù)

個體產(chǎn)污系數(shù)(簡稱個體系數(shù))是指同一工藝(i)，同一生產(chǎn)規(guī)模(j)，同一技術(shù)水平(l)下，不同數(shù)據(jù)來源方法(如調(diào)查法、實測法、衡算法)的原始系數(shù)的加權(quán)綜合。確定個體系數(shù)的權(quán)重的評價指標是樣本數(shù)目的比例，原始樣本數(shù)與平均數(shù)的差異性，以及通過調(diào)查法與衡算法這兩種不同方法所得數(shù)據(jù)的質(zhì)量保證。計算公式為：

式中：k──數(shù)據(jù)來源的方法數(shù)(本文k = 2)；

1. 2. 3 一次產(chǎn)污系數(shù)

一次產(chǎn)污系數(shù)(簡稱一次系數(shù))是指同一工藝、同一規(guī)模下的不同技術(shù)水平的個體系數(shù)的加權(quán)綜合。確定一次系數(shù)的權(quán)重的評價指標是采用該技術(shù)的廠家數(shù)以及該技術(shù)改造的方向。計算公式為：

式中：m──技術(shù)水平的分類數(shù)(本文m = 3)；

1. 2. 4 二次產(chǎn)污系數(shù)

二次產(chǎn)污系數(shù)(簡稱二次系數(shù))是指同一產(chǎn)品、同一生產(chǎn)工藝下的不同生產(chǎn)規(guī)模的一次系數(shù)的加權(quán)綜合。

確定二次系數(shù)的權(quán)重的評價指標是生產(chǎn)廠家的平均規(guī)模水平、各規(guī)模產(chǎn)品產(chǎn)量的比例和該工藝的發(fā)展方向。

計算公式為：

式中：n──生產(chǎn)規(guī)模的分類數(shù)(本文n = 3)；

1. 2. 5 三次產(chǎn)污系數(shù)

三次產(chǎn)污系數(shù)(簡稱三次系數(shù))是指同一產(chǎn)品在不同工藝下的二次系數(shù)的加權(quán)綜合。評價指標主要考慮生產(chǎn)工藝在該產(chǎn)品生產(chǎn)中的比例和覆蓋面、工藝規(guī)模的指導(dǎo)性和代表性。計算公式為：

式中：t──工藝的種類數(shù)(本文t = 3)；

G──三次系數(shù)；

Wi──第i種生產(chǎn)工藝的權(quán)重。

2 電鍍行業(yè)調(diào)查企業(yè)的產(chǎn)污系數(shù)

2. 1 原始產(chǎn)污系數(shù)

原始產(chǎn)污系數(shù)是求取個體系數(shù)和各次綜合系數(shù)的基礎(chǔ)。經(jīng)過對調(diào)查和物料衡算所得數(shù)據(jù)資料的整理及合理完善，計算出電鍍企業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生危險廢物的原始產(chǎn)污系數(shù)，結(jié)果已列于表2。

2. 2 個體產(chǎn)污系數(shù)

以某飾鍍有限公司為例，其所產(chǎn)生的電鍍污泥的原始系數(shù)(調(diào)查法和衡算法)分別為Gijl1= 0.10 kg/m2， Gijl2= 0.67 kg/m2，據(jù)此計算個體產(chǎn)污系數(shù)。其個體系數(shù)權(quán)重的確定方法見表3。

表3 某飾鍍有限公司個體產(chǎn)污系數(shù)權(quán)重的確定Table 3 Determination of the weight of individual pollutant-producing coefficient for an electroplating plant

個體系數(shù)的權(quán)重Dh為3個評價指標所對應(yīng)分數(shù)的平均值，即D1= (0.5 + 0.5 + 0.3) ÷ 3 = 0.43，D2= (0.5 + 0.5 + 0.7) ÷ 3 = 0.57。

由于缺少數(shù)據(jù)，10號和14號這兩家電鍍廠的個體系數(shù)就是調(diào)查法原始產(chǎn)污系數(shù)，即Gij10= 0.086 kg/m2，Gij14= 0.32 kg/m2。

2. 3 一次產(chǎn)污系數(shù)

確定一次系數(shù)的具體權(quán)重方法見表4。

表4 一次系數(shù)的權(quán)重的確定Table 4 Determination of the weight of first pollutant-producing coefficient

把表4中的權(quán)重代入式(2)，計算結(jié)果如下：

在生產(chǎn)工藝為含氰電鍍、生產(chǎn)規(guī)模為小型的條件下，高、中、低3種技術(shù)水平企業(yè)產(chǎn)生電鍍污泥的個體系數(shù)分別為0.46、0.87和29.17 kg/m2；在生產(chǎn)工藝為含氰電鍍、生產(chǎn)規(guī)模為中型的條件下，高、中、低3種技術(shù)水平企業(yè)產(chǎn)生電鍍污泥的個體系數(shù)分別為0.011、0.160和0.710 kg/m2；在生產(chǎn)工藝為含氰電鍍、生產(chǎn)規(guī)模為大型的條件下，高、中、低3種技術(shù)水平企業(yè)產(chǎn)生電鍍污泥的個體系數(shù)分別為0.072、0.180和0.320 kg/m2。

2. 4 二次產(chǎn)污系數(shù)

根據(jù)表5中二次系數(shù)的權(quán)重，由式(3)計算出生產(chǎn)工藝為含氰電鍍時，小型、中型和大型生產(chǎn)規(guī)模的企業(yè)產(chǎn)生電鍍污泥的一次系數(shù)分別為7.49、0.23和0.17 kg/m2。

表6為含氰電鍍工藝企業(yè)產(chǎn)生電鍍污泥的各級產(chǎn)污系數(shù)的匯總。由于從生產(chǎn)工藝到產(chǎn)品數(shù)據(jù)的缺失，沒能對三次產(chǎn)物系數(shù)進行計算。另外，調(diào)查的電鍍企業(yè)中采用無氰電鍍工藝的企業(yè)很少(6號和10號)，目前還不能深入計算其一次產(chǎn)污系數(shù)，所以只對其原始產(chǎn)污系數(shù)進行了計算(見表2)。

表5 二次系數(shù)權(quán)重的確定Table 5 Determination of the weight of second pollutant-producing coefficient

表6 巢湖流域含氰電鍍企業(yè)產(chǎn)生污泥的各次產(chǎn)污系數(shù)Table 6 All pollutant-producing coefficients for sludge discharge from cyanide-containing electroplating plants in Chao Lake Basin(單位：kg/m2)

3 結(jié)論

在采用含氰電鍍的企業(yè)中，由技術(shù)水平高低導(dǎo)致的電鍍污泥產(chǎn)生量相差懸殊，技術(shù)水平高的企業(yè)的產(chǎn)污系數(shù)較小，技術(shù)水平低的企業(yè)的產(chǎn)污系數(shù)則較大。而從企業(yè)規(guī)模來看，大型企業(yè)產(chǎn)生電鍍污泥的產(chǎn)污系數(shù)較小，小型企業(yè)產(chǎn)生電鍍污泥的產(chǎn)污系數(shù)則較大。在正常的技術(shù)和管理水平之下，采用含氰工藝的電鍍企業(yè)每生產(chǎn)1 m2的產(chǎn)品將產(chǎn)生0.94 kg的污泥?？梢怨膭罴夹g(shù)水平高和規(guī)模大的電鍍企業(yè)大力發(fā)展。

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[ 編輯：溫靖邦 ]

Study on pollutant-producing coefficient of hazardous waste discharged from electroplating industry in Chao Lake Basin

HUA Li*, DANG Hai-di, ZHANG Liu, SHI Yan

Based on the field investigation and monitoring of sludge discharge from electroplating plants in Chao Lake Basin of Anhui Province, the individual and comprehensive pollutant-producing coefficients of 16 typical electroplating plants were calculated by weighting method. The results showed that the pollutant-producing coefficient of the cyanidecontaining electroplating plant with high level of technology is small with a minimum of 0.01 kg per 1 m2of product. The pollutant-producing coefficient of the electroplating plant with low level of technology is large with a maximum of 39.96 kg per 1 m2of product. The pollutant-producing coefficient is small for large-scale electroplating plants, but is large for small-scale ones. The amount of sludge per unit area of electroplated products was calculated to be 0.94 kg by comprehensive weighting method for the electroplating plants using cyanide-containing processes.

electroplating; sludge; hazardous waste; pollutant-producing coefficient; weighting method

School of Environmental Science and Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi’an 710021, China

10.19289/j.1004-227x.2017.13.010

X781.1

：A

：1004 - 227X (2017) 13 - 0715 - 05

2017-02-28

2017-06-13

安徽省省級環(huán)保科研課題（201606）。

花莉（1978-），女，貴州貴陽人，博士，副教授，主要從事固體廢棄物處理處置技術(shù)、有機污染控制技術(shù)方面的研究工作，近5年主持國家自然科學(xué)基金、陜西省自然科學(xué)基金、陜西省教育廳科技計劃項目、溫州市科技計劃項目及橫向項目8項，作為主要成員參與浙江省公益計劃項目、陜西省統(tǒng)籌創(chuàng)新項目3項，獲得環(huán)保部科技進步獎三等獎1項（排名第三）、輕工聯(lián)合會科技進步三等獎1項（排名第三）。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) tuliphua@126.com。