污染物排放總量的技術(shù)核算方法研究

吳文華

（內(nèi)蒙古自治區(qū)排污權(quán)交易管理中心，呼和浩特 010010）

目前，環(huán)境污染問題已經(jīng)成為全球面臨的主要難題之一[1]。針對污染物造成各種各樣的危害，各個國家紛紛開始采取措施來治理污染物。從工業(yè)初期“稀釋排放”的方式，到“末端治理”，再到目前的“清潔生產(chǎn)”階段，污染物治理政策經(jīng)過不斷改進(jìn)和完善，提高了全球資源的利用效率，降低了排放總量[2]。我國政府高度重視環(huán)境污染的問題，把環(huán)保當(dāng)作全民參與的重要活動和實(shí)現(xiàn)社會、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，相繼出臺了一系列的相關(guān)政策和法規(guī)，如《環(huán)境保護(hù)法》《水污染治理法》等。環(huán)境保護(hù)的主要目標(biāo)是利用現(xiàn)代化的技術(shù)手段，充分利用現(xiàn)有的環(huán)境資源，盡可能地將污染物在生產(chǎn)工藝過程中消耗掉，降低污染物的排放。但受到科技發(fā)展水平的限制，多數(shù)企業(yè)很難達(dá)到這一點(diǎn)要求，或多或少地向外界排放污染物，使得國家無法從根源上禁止污染，只能通過限制污染物排放量的方式將環(huán)境污染的程度降至最低[3]。

1 污染物排放總量

污染物排放總量指的是所有污染源排進(jìn)外界環(huán)境污染物的總量。根據(jù)環(huán)境指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，對所有污染源產(chǎn)生的污染物總量進(jìn)行控制，被稱為污染物總量控制，污染物排放總量不能高于允許排放量。企業(yè)生產(chǎn)排放總量包括以三廢形式有組織的排放量、以雜質(zhì)形式被帶走的量以及在生產(chǎn)過程中以跑、冒、滴、漏等形式無組織排放的量[4]。區(qū)域排放總量包括區(qū)域內(nèi)工業(yè)污染源、交通污染源、生活污染源產(chǎn)生的污染物排放量的總和[5]?？刂莆廴疚锟偭康那疤崾菍ζ溥M(jìn)行合理、準(zhǔn)確的核算。對污染物總量實(shí)施控制，有利于促進(jìn)工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、節(jié)約資源，有利于貫徹國家可持續(xù)發(fā)展的政策，提高治理污染的水平[6]。

2 污染物排放總量的核算方法

污染物排放總量核算方法主要有三種：物料衡算法、經(jīng)驗(yàn)計算法和實(shí)測法[7]。

2.1 物料衡算法

2.1.1 計算原理

物料衡算法的基本依據(jù)是質(zhì)量守恒定律，其原理是在所有生產(chǎn)操作過程中，不管物料是否發(fā)生化學(xué)變化或者物理變化，物質(zhì)的投入和產(chǎn)出的質(zhì)量是固定不變的[8]。其中，物料衡算法包含定額法和總量法兩種。定額法是根據(jù)調(diào)查期內(nèi)原材料的消耗定額來計算產(chǎn)品物料損失量，最后得出物料損失總量；總量法是通過對原材料、主產(chǎn)品、副產(chǎn)品和回收產(chǎn)品的總量進(jìn)行核算，得出物料損失總量[9]。

采用物料衡算的方法核算污染物排放總量是把原材料和輔料利用、生產(chǎn)管理以及污染源排放等環(huán)節(jié)與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合，全面系統(tǒng)地分析污染物來源、去處的定量分析方式，運(yùn)用物料衡算法需要積累一定的經(jīng)驗(yàn)和技巧，將關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)加入污染物檢查監(jiān)督范圍內(nèi)，通過合理的運(yùn)算，提高核算結(jié)果的準(zhǔn)確性和客觀性。

2.1.2 物料衡算的核算過程

物料衡算核算方法可以應(yīng)用于生產(chǎn)總工藝流程中，也可以應(yīng)用于局部生產(chǎn)工藝流程中。它既適用于某一元素或某種物質(zhì)，也適用于原輔料的總和。為了更方便簡潔地計算排放總量，要充分利用原始數(shù)據(jù)，即實(shí)時監(jiān)控的數(shù)據(jù)報告，選擇元素核算、物質(zhì)種類核算或總量核算。

在進(jìn)行物料衡算之前，應(yīng)該首先分析控制體，選定基準(zhǔn)物質(zhì)。在實(shí)際計算過程中，物料衡算關(guān)系式為：生產(chǎn)流失量=投入總量-回收量。物料核算的可靠性與少數(shù)關(guān)鍵性指標(biāo)息息相關(guān)，正是由于這個原因，人們經(jīng)過實(shí)踐得出了燃?xì)饬俊焿m、氮氧化物和二氧化硫等計算公式，結(jié)合物料衡算定律，確定參數(shù)[10]。

在連續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)的固定工藝過程中，控制參數(shù)、物料性質(zhì)不隨時間的變化而變化，就不會有物料的積累。其中，化學(xué)計量方程式是決定工藝產(chǎn)生或消除物質(zhì)總量的重要因素。物料衡算的基本過程有：一是完成工藝流程圖，對進(jìn)出物料進(jìn)行編號。以物料的質(zhì)量為基準(zhǔn)，在流程圖上標(biāo)注已知物料的組分和含量，并標(biāo)出未知成分的代碼符號。二是列獨(dú)立方程，檢查獨(dú)立方程的數(shù)目與未知組分量數(shù)目是否相同。三是求解未知量。如果過程工藝的物料中有組分在進(jìn)出口不發(fā)生變化，可以將其視為惰性物料。在物料衡算過程中，提前找出惰性物料可以簡化核算步驟。

2.1.3 物料衡算法應(yīng)用實(shí)例

江蘇省某化學(xué)化工企業(yè)采用物料衡算法核算企業(yè)內(nèi)部污染物排放總量。企業(yè)主要利用三氯三氟乙烷和賁亭酸甲酯為原料，通過加成、環(huán)化、皂化等反應(yīng)合成三氟氯氰酸。根據(jù)合成工藝、消耗原輔料的總量，經(jīng)過物料平衡計算出污染物的排放總量。

云南省某焦化企業(yè)二氧化硫排放總量的實(shí)際情況與全國統(tǒng)計的平均水平存在差異，結(jié)合云南省的污染情況進(jìn)行調(diào)查研究，通過收集焦化企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀、產(chǎn)能、二氧化硫產(chǎn)生量等相關(guān)信息，采用物料衡算的方法，核算了該企業(yè)二氧化硫的排放總量。

2.1.4 物料衡算法的局限性和改進(jìn)建議

環(huán)境評價相關(guān)文件中物料衡算法的針對性較強(qiáng)，預(yù)測值與實(shí)際值往往存在較大的差異。目前，我國環(huán)境監(jiān)察工作人員業(yè)務(wù)素質(zhì)水平有待于進(jìn)一步提高，其在進(jìn)行物料衡算時對核算原理、方法等理解不夠深入，欠缺一定的經(jīng)驗(yàn)技巧，對生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的認(rèn)識不足。此外，監(jiān)察人員不相信物料衡算方法，認(rèn)為實(shí)際測得的數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確、客觀。這些因素都在一定程度上限制了物料衡算法在污染物排放總量領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此，環(huán)境監(jiān)察人員在提高自身專業(yè)素質(zhì)的基礎(chǔ)上，核算污染物排放總量時應(yīng)該充分掌握工藝過程、生產(chǎn)設(shè)備的各個參數(shù)，收集各項(xiàng)系數(shù)，提高調(diào)查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，客觀計算物料衡算的數(shù)據(jù)。

綜上所述，利用物料衡算法來核算污染物排放總量時，應(yīng)該首先充分掌握企業(yè)的基本情況，從物料守恒出發(fā)考慮，綜合分析企業(yè)原輔料、能源和生產(chǎn)工藝，盡可能使污染物排放總量可以正確反映企業(yè)的真實(shí)排放情況。

2.2 經(jīng)驗(yàn)計算法

經(jīng)驗(yàn)計算法是根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品產(chǎn)量和經(jīng)驗(yàn)排放系數(shù)來計算污染物排放總量的技術(shù)核算方法，又被稱為“排污系數(shù)計算方法”[11]。排污系數(shù)指的是生產(chǎn)單位在正常管理和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下所產(chǎn)生的污染物總量。目前，排污系數(shù)主要分為兩種：受控排污系數(shù)和非受控排污系數(shù)。受控排污系數(shù)是在正常情況下生產(chǎn)單位排放污染物的總量；非受控排污系數(shù)是指生產(chǎn)企業(yè)在沒有污染治理設(shè)備條件下向外界排放污染物的總量。通常，非控制排污系數(shù)值高于受控排污系數(shù)，且二者的差值是污染治理設(shè)備去除污染物的總量[12]。

經(jīng)驗(yàn)計算法通常適用于產(chǎn)生原理較為復(fù)雜，難以進(jìn)行準(zhǔn)確測量的污染物排放計算過程中。

2.2 應(yīng)用實(shí)例

2.2.1 實(shí)例一

某火力發(fā)電企業(yè)所排放的氮氧化物中，一氧化氮所占比例高于95%，因此在進(jìn)行排放量核算時一般只需要考慮一氧化氮即可。發(fā)電過程中氮氧化物的生成原理比較復(fù)雜，分為快速型、熱力型和燃料型三種。其中，燃燒煤炭產(chǎn)生的氮氧化物主要來源于煤炭中的氮元素。在反應(yīng)爐內(nèi)部溫度較高的情況下，空氣中的氮?dú)馀c氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氮氧化物。氮氧化物排放總量的核算經(jīng)驗(yàn)公式為：

式中，CNO為燃料中氮元素完全轉(zhuǎn)化為一氧化氮的質(zhì)量，CN為燃料的含氮量，VFG為每千克燃料燃燒所產(chǎn)生的煙氣總量。

2.2.2 實(shí)例二

自20世紀(jì)90年代起，我國煉油企業(yè)便展開惡臭污染物治理工作，但受到技術(shù)水平的限制，目前依然欠缺具有指導(dǎo)性的計算方式。我國某煉油企業(yè)利用API經(jīng)驗(yàn)公式、美國環(huán)境保護(hù)資源局的推薦公式以及我國石油化工系統(tǒng)所編制的經(jīng)驗(yàn)公式來計算廢氣排放總量，其具體采用的計算公式為：

式中，G為排放總量；v1為最大排氣速度；v2為高溫蒸發(fā)排氣速度；v3為高壓蒸發(fā)排氣速度；t為排放時間。

2.3 實(shí)測法

實(shí)測法是由國家環(huán)境保護(hù)部門認(rèn)定，通過對設(shè)備和儀表的數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)的計算，進(jìn)而確定污染物的排放總量[13]。使用實(shí)時監(jiān)控的計算方法來確定排放總量是最直接，也是最有效的方法。目前，污染物排放總量的實(shí)時監(jiān)測過程使用較多的是計量監(jiān)測和分析手段來測定廢水流量、廢氣排量，根據(jù)國家環(huán)境保護(hù)部門認(rèn)定的公式，計算排放總量[14]。統(tǒng)計公式為：

式中，G為排放總量；K為換算系數(shù)；Q為介質(zhì)的流速；C為排放污染物的濃度。

實(shí)測法有兩種方式：抽樣監(jiān)測和連續(xù)監(jiān)測。現(xiàn)階段應(yīng)用較多的是抽樣監(jiān)測的方法，測量指標(biāo)是污染物排放的濃度和流量，再根據(jù)式（2）計算排放總量[15]。

3 結(jié)論

在進(jìn)行污染物排放總量核算工作時，應(yīng)該盡可能利用實(shí)測法來核實(shí)排放量。如果實(shí)際過程難以實(shí)時測定排放總量，可以采用物料衡算法和經(jīng)驗(yàn)核算法。采用經(jīng)驗(yàn)核算法計算排放總量時，如果出現(xiàn)計算結(jié)果偏低的情況，應(yīng)該以理論結(jié)果為準(zhǔn)，并且各個行業(yè)污染物排放系數(shù)的確定需要經(jīng)過環(huán)境保護(hù)部門的同意才能使用。總之，有效的核算方法需要將生產(chǎn)過程中污染物的來源、排放方式相結(jié)合，確定核算界面及元素來提高核算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

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