12 环境污染控制与保护措施
12.1 工业废水处理技术概述
12.1.1 工业废水处理方法类型
现代废水处理技术,按作用原理可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法四大类。
物理法是利用物理作用来分离废水中的悬浮物或乳浊物。常见的有格栅、筛滤、离心、澄清、过滤、隔油等方法。
化学法是利用化学反应的作用来去除废水中的溶解物质或胶体物质。常见的有中和、沉淀、氧化还原、催化氧化、光催化氧化、微电解、电解絮凝、焚烧等方法。
物理化学法是利用物理化学作用来去除废水中溶解物质或胶体物质。常见的有混凝、浮选、吸附、离子交换、膜分离、萃取、汽提、吹脱、蒸发、结晶、焚烧等方法。
生物处理法是利用微生物代谢作用,使废水中的有机污染物和无机微生物营养物转化为稳定、无害的物质。常见的有活性污泥法、生物膜法、厌氧生物消化法、稳定塘与湿地处理等。生物处理法也可按是否供氧而分为好氧处理和厌氧处理两类,前者主要有活性污泥法和生物膜法两种,后者包括各种厌氧消化法。
按处理程度,又可分为一级、二级和三级处理。一级处理的任务是从废水中去除呈悬浮状态的固体与呈分层或乳化状态的油类污染物。为达到分离去除的目的,多采用物理处理法中的各种处理单元。一级处理又属于预处理。二级处理的任务是大幅度地去除废水中呈胶体和溶解状态的有机污染物。一般工业废水经二级处理后,已可达到排放标准。三级处理的任务是进一步去除前两级未能去除的污染物。三级处理所使用的处理方法是多种多样的,化学处理和生物处理的许多单元处理方法都可应用。还有以废水回收污染物资源化和净化回用为目的的深度处理。
工业废水中的污染物质是多种多样的,不能设想只用一种处理方法,就能把所有污染物质去除殆尽。一种废水往往要采用多种方法组合成的处理工艺系统,才能达到预期要求的处理效果。
12.1.2 工业废水物理处理
12.1.2.1 均和调节
为尽可能减小或控制废水水量的波动,在废水处理系统之前,设均匀调节池。根据调节池的功能,调节池分为均量池、均质池、均化池和事故池。
(1)均量池:均量池的主要作用是均化水量,常用的均量池有线内调节式、线外调节式。
(2)均质池:均质池又称水质调节池,其作用是使不同时间或不同来源的废水进行混合,使出流水质比较均匀。
常用的均质型式有:
泵回流式
机械搅拌式
空气搅拌式
水力混合式
前三种型式利用外加的动力,其设备较简单、效果较好,但运行费用高;水力混合式无需搅拌设备,但结构较复杂,容易造成沉淀堵塞等。
常见均质池见图12.1-1。
图12.1-1 常用均质调节池
(3)均化池:均化池兼有调节池和均质池的功能,即能对废水水量进行调节,又能对废水水质进行调节。如采用表面曝气或鼓风曝气时,除避免悬浮物沉淀和出现厌氧情况外,还可以有预曝气的作用。
(4)事故池:事故池的主要作用就是容纳生产事故废水或可能严重影响污水处理厂运行的事故废水。
12.1.2.2 隔滤
(1)格栅与筛网
筛滤截留法是指利用留有孔眼的装置或由某种介质组成的滤层,截留废水中粗大的悬浮物和杂物,以保证后续处理设施能正常运行的一种预处理方法。
(2)过滤
废水处理中过滤的目的是去除废水中的微细悬浮物质,常用于活性炭吸附或离子交换设备之前。废水处理工程中的过滤是由滤池实现的。
滤池的类型很多,按滤速的大小,可分为慢滤池(<0.4m/h)、快滤池(4~10?m/h)和高速滤池(10~60?m/h);按水流过滤层的方向,可分为上向流、下向流、双向流、径向流等;按滤料种类,可分为砂滤池、煤滤池、煤-砂滤池等;按滤料层数,可分为单层滤池,双层滤池、多层滤池;按水流性质,可分为压力滤池(水头为15~35?m)和重力滤池(水头为4~5?m)等。
12.1.2.3 沉砂与沉淀
(1)沉砂池
沉砂池一般设置在泵站和沉淀池之前,用以分离废水中密度较大的砂粒、灰渣等无机固体颗粒。
平流沉砂池:是最常用的一种形式,它的截留效果好、工作稳定、构造较简。
曝气沉砂池:曝气沉砂池集曝气和除砂为一体,可使沉砂中的有机物降低至5%以下,由于池中设有曝气设备,具有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、除油和除泡等功能,为后续的沉淀、曝气及污泥消化池的正常运行以及污泥的脱水提供有利条件。
(2)沉淀池
沉淀是水中的固体物质在重力的作用下下沉,从而与水分离的一种过程。
根据池内水流方向,沉淀池可分为平流沉淀池、辐流式沉淀池和竖流沉淀池。
在一级废水处理系统中,沉淀是主要的处理工艺,处理效果基本上取决于沉淀池的沉淀效果。
在二级废水处理系统中,沉淀池是有多种功能,在生物处理前设初沉池,可减轻后续处理设施的负荷,保证生物处理设施功能的发挥;在生物处理设备后设二沉池,可分离生物污泥,使处理水得到澄清。
平流沉淀池:平流沉淀池内水沿池长水平流动通过沉降区并完成沉降过程。图12.1-2为广泛使用的设有链带式刮泥机的平流沉淀池。
辐流式沉淀池:辐流沉淀池是一种直径较大的圆形池,见图12.1-3。
竖流沉淀池:竖流沉淀池的池面多呈圆形或正多边形。图12.1-4为圆形竖流沉淀池示意图。
1.集渣器驱动 2.浮渣槽 3.挡板 4.可调节出水堰 5.排泥管 6.刮板
图12.1-2 设有链带式刮泥机的平流沉淀池
1.进水管 2.中心管 3.穿孔挡板 4.刮泥机 5.出水槽 6.出水管 7.排泥管
图12.1-3 中心进入的辐流式沉淀池
1.进水槽 2.中心管 3.反射板 4.挡板 5.排泥管6.缓冲层 7.集水槽 8.出水管 9.桥
图12.1-4 圆形竖流式沉淀池(重力排泥)
12.1.2.4 隔油
采用自然上浮法去除可浮油的设施,称为隔油池。
常用的隔油池有平流式隔油池和斜板式隔油池两类。平流式隔油池的结构与平流式沉淀池基本相同。
12.1.3 工业废水的化学处理
12.1.3.1 中和处理
中和主要是指对酸、碱废水的处理,废酸碱水的互相中和。中和首先考虑的是废酸碱水的相互中和,只有在中和后不平衡时,才考虑采用药剂中和。
(1)酸碱废水相互中和
酸碱废水相互中和一般是在混合反应池内进行,池内设有搅拌装置。一般在混合反应池前设均质池,以确保两种废水相互中和时,水量和浓度保持稳定。
(2)酸性废水的投药中和
酸性废水的中和药剂有石灰(CaO)、石灰石(CaCO3)和氢氧化钠(NaOH)等。
酸碱废水投药中和流程如图12.1-5所示。
图12.1-5 酸性废水投药中和过程
投药中和法的优点是可处理任何浓度的酸性废水,允许废水中有较多的悬浮杂质,对水质、水量的波动适应性强,且中和过程易调节。缺点是劳动条件差,药剂配制及投加设备较多,泥渣多且脱水难。
(3)碱性废水的中和
碱性废水的投药中和主要是采用工业硫酸,使用盐酸的优点是反应产物的溶解度大,泥渣量小,但出水溶解固体浓度高。中和过程和设备与酸性废水投药中和基本相同。
12.1.3.2 化学沉淀处理
(1)化学沉淀法是向废水中投加某些化学药剂(沉淀剂),使其与废水中溶解态的污染物直接发生化学反应,形成难溶的固体生成物,然后进行固废分离,除去水中污染物。
废水中的重金属离子(如汞、镉、铅、锌、镍、铬、铁、铜等)、碱土金属(如钙、镁)、某些非重金属(如砷、氟、硫、硼)均可采用化学沉淀法去除。
(2)化学沉淀法的工艺过程:①投加化学沉淀剂,与水中污染物反应,生成难溶的沉淀物析出;②通过凝聚、沉降、浮上、过滤、离心等方法进行固液分离;③泥渣的处理和回收利用。
12.1.3.3 氧化还原处理
利用有毒有害污染物在化学反应过程中能被氧化或还原的性质,改变污染物的形态,将它们变成无毒或微毒的新物质、或者转化成容易与水分离的形态,从而达到处理的目的,这种方法称为氧化还原法。
按照污染物的净化原理,氧化还原处理方法包括药剂法、电化学法(电解)和光化学法三大类。
废水中的有机污染物(如色、嗅、味、COD)以及还原性无机离子(如CN-、S2-、Fe2+、Mn2+等)都可通过氧化法消除其危害,而废水中的许多金属离子(如汞、铜、隔、银、金、六价铬、镍等)都可通过还原法去除。
废水处理中最常采用的氧化剂是空气、臭氧、氯气、次氯酸钠及漂白粉;常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠、铁屑等。
与生物氧化法相比,化学氧化还原法需较高的运行费用。因此,目前化学氧化还原法仅用于饮用水处理、特种式业用水处理、有毒工业废水处理和以回用为目的的废水深度处理等有限的场合。
12.1.4 工业废水的物理化学处理
12.1.4.1 混凝澄清法
混凝是在混凝剂的离解和水解产物作用下,使水中的胶体污染物和细微悬浮物脱稳,并凝聚为具有可分离的絮凝体的过程。
混凝沉淀的处理过程包括投药、混合、反应及沉淀分离。
澄清池:澄清池是用于混凝处理的一种设备。在澄清池内,可以同时完成混合、反应、沉淀分离过程。
澄清池大致分为两大类:一类是悬浮泥渣型,有悬浮澄清池、脉冲澄清池;另一类是泥渣循环型,有机械加速澄清池和水力循环加速澄清池。
目前常用的是机械加速澄清池,多为圆型钢筋混凝土结构,如图12.1-6所示。
1.进水管 2.进水槽 3.第一反应室(混合室) 4.第二反应室 5.导流室 6.分离室 7.集水槽 8.泥渣浓缩室 9.加药管 10.机械搅拌器 11.导流板 12.伞形板
图12.1-6 加速澄清池示意
12.1.4.2 浮选法
浮选法:通过投加混凝剂或絮凝剂使废水中的悬浮颗粒、乳化油脱稳、絮凝,以微小气泡作载体,粘附水中的悬浮颗粒,随气泡夹带浮升至水面,通过收集泡沫或浮渣以分离污染物。
浮选法主要用于处理废水中靠自然沉降或上浮难以去除的浮油或相对密度接近于1的悬浮颗粒。
浮选过程包括气泡产生、气泡与颗粒附着,以及上浮分离等连续过程。
按水中气泡产生的方式,浮选法分为溶气浮选法、布气浮选法和电解浮选法。其中,溶气浮选法中的加压溶气浮选法应用最广泛。
12.1.4.3 活性炭吸附
吸附就是使液相中的污染物转移到吸附剂表面的过程。活性炭是最常用的吸附剂。
在污水处理中,活性炭吸附主要用于处理难以生化降解的有机物或用于深度处理。
活性炭吸附装置一般采用固定床、移动床及流动床,移动床活动炭吸附塔构造示意图见图12.1-7。
移动床的运行操作方式:原水从下而上流过吸附层,吸附剂由上而下间歇或连续移动。由于原水从塔底进入,水中夹带的悬浮物随饱和炭排出,不需要反冲洗设备,对原水预处理的要求较低,操作管理方便。
流动床是一种较为先进的床型,吸附剂在塔中处于膨胀状态,塔中吸附剂与废水逆向连续流动。由于吸附剂保持流化状态,与水的接触面积大,因此设备小而生产能力大,基建费用低。
1.通气阀 2.进料斗 3.溢流管 4、5.直流式衬胶阀 6.水射器 7.截止阀
图12.1-7 移动床活性炭吸附塔构造示意图
12.1.4.4 离子交换
离子交换技术是目前广泛应用的化学分离方法。对于工业废水、离子交换主要用来去除废水中的阳离子(如重金属),但也能去除阴离子,如氯化物、砷酸盐、铬酸盐等。
离子交换操作是在装有离子交换剂的交换柱中以过滤方式进行的。整个工艺过程包括交换、反冲洗、再生和清洗等四个阶段。这四个阶段依次进行,形成循环。
离子交换树脂可以由沸石等无机材料制成,晶格中有数量不足的阳离子,也可以由合成的有机聚合制成,聚合材料有可离子化的官能团,如磺酸基、酚羟基、羧基、氨基等。
有机合成的离子交换树脂有可用于阳离子交换的,如有磺酸基、酚羟基、羧基等官能团的树脂,也有可用于阴离子交换的,如含有氨基等官能团的树脂。
在废水处理中,最常用的是钠离子树脂。
12.1.5 工业废水的生物处理
12.1.5.1 活性污泥法
普通曝气法是活性污泥法中最原始的一种处理形式,亦称为传统曝气法。池为长方形,废水与回流污泥从池的一端进,另一端出,全池呈推流式。传统(推流式)活性污泥法工艺流程见图12.1-8。
目前使用也较广泛是在普通曝气法发展而来的圆形曝气池和阶段曝气活性污法(见图12.1-9和图12.1-10)。
图12.1-8 传统(推流式)活性污泥法
1.活门 2.导流板 3.沉淀区 4.叶轮 5.整流板 6.曝气区 7.裙边 8.回流缝
图12.1-9 圆形曝气沉淀池
图12.1-10 阶段曝气活性污泥法
延时曝气是为了适应对处理水质要求较高而发展起来的一种处理工艺,设计污泥负荷F/M比一般控制在0.1kg(BOD5)/(kg·d)MLVSS以下,由于污泥负荷低、停留时间长,污泥处于内源呼吸阶段,剩余污泥量少(甚至不产生剩余污泥),污泥的矿化程度高,无异臭、易脱水,实际上是废水和污泥好气消化的综合体。但这种处理工艺主要缺点是池容大、用气量大,建设费和运行费都较高,而且占地大。
氧化沟属延时曝气活性污泥法(图12.1-11),氧化沟的池型,既是推流式,又具备完全混合的功能。氧化沟与其他活性污泥法相比,具有占地大、投资高、运行费用也略高的缺点。
图12.1-11 氧化沟及氧化沟系统平面图
12.1.5.2 生物膜法
生物膜法处理废水就是使废水与生物膜接触、进行固、液相的物质交换,利用膜内微生物将有机物氧化,使废水得到净化。生物膜法有滴滤池、塔滤池、接触氧化池及生物转盘等型式。
12.1.5.3 厌氧生物处理
废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物(包括兼氧微生物)的作用,将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程,也称厌氧消化。
随着高浓度有机废水厌氧处理的广泛应用,厌氧生物处理法有了很大发展。厌氧消化工艺由普通消化法逐渐演变发展为厌氧接触法、厌氧生物滤池法、上流式厌氧污泥床反应器法、厌氧流化床法等。
普通厌氧消化池又称传统消化池。消化池常用密闭的圆柱形池。废水定期或连续进入池中,经消化的污泥和废水分别由消化池底和上部排出,所产生的沼气从顶部溢出。为使进料和厌氧污泥充分接触,使所产生的沼气气泡及时逸出,池内设有搅拌装置。进行中温和高温消化时,常需对消化液进行加热。
厌氧接触法又称厌氧活性污泥法。工艺上与好氧的完全混合活性污泥相类似。污水进入消化池后,迅速地与池内混合液混合,污、水充分接触。厌氧池排出的混合液在沉淀池中进行固液分离,污水沉淀池上部排出,沉淀污泥回流至消化池(见图12.1-12)。
该工艺具有运行稳定、操作较为简单、有较大的耐冲击负荷的特点。
上流式厌氧污泥床反应器,简称UASB反应器,如图12.1-13所示,废水自下而上通过UASB反应器。在反应器的底部有一高浓度(污泥浓度可达60~80g/L)、高活性的污泥层,大部分的有机物在此转化为CH4和CO2。
UASB反应器的上部为澄清池,设有气、液、固三相分离器。被分离的消化气从上部导出,污泥自动落到下部反应区。
对于一般的高浓度有机废水,当水温在30℃左右时,负荷可达10~20kg COD/(m3·d)。
试验结果表明,一个良好的UASB反应器可形成稳定的生物相,较大的絮体具有良好的沉淀性能,有机负荷去除率高,不需搅动设备。对负荷冲击、温度和pH值的变化有一定的适应性。
1.混合接触池(消化池) 2.沉淀池 3.真空脱气器
图12.1-12 加速澄清池示意
图12.1-13 上流式厌氧污泥床反应器
12.2 大气污染控制技术概述
大气污染控制技术是重要的大气环境保护对策措施,大气污染的常规控制技术分为洁净燃烧技术、烟气的高烟囱排放技术、颗粒污染净化技术、烟(粉)尘和气态污染物净化技术等。
洁净燃烧技术是指旨在减少燃烧过程污染物排放与提高燃料利用效率的加工、燃烧、转化和排放污染控制等所有技术的总称。
洁净煤燃烧技术主要包括以下几个方面:①先进的燃煤技术(包括整体煤气化联合循环发电(IGCC)、循环流化床燃烧(CFBC)、煤和生物质及废弃物联合气化或燃烧、低NOx燃烧技术、改进燃烧方式和直接燃烧热机)②燃煤脱硫、脱氮技术(如先进的煤炭洗洗选技术,型煤固硫技术,烟气处理技术,先进的焦炭生产技术等);③煤炭加工成洁净能源技术(洗选、温和气化、煤炭直接液化、煤气化联合燃料电池和煤的热解等);④提高煤炭及粉煤灰的有效利用和节能技术。
烟气的高烟囱排放就是通过高烟囱把含有污染物的烟气直接排入大气,使污染物向更大的范围和更远的区域扩散、稀释。经过净化达标的烟气通过烟囱排放到大气中,利用大气的作用进一步地降低地面空气污染物的浓度。
烟(粉)尘净化技术又称为除尘技术,它是将颗粒污染物从废气中分离出来并加以回收的操作过程,实现该过程的设备称为除尘器。
气态污染物种类繁多,特点各异,因此采用的净化方法也不相同,常用的方法有吸收法、吸附法、催化法、燃烧法、冷凝法、膜分离法、电子束照射净化法和生物净化法等。
二氧化硫、氮氧化物和烟(粉)尘市我国主要的大气污染物,《中华人民共和国大气污染防治法》、《燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策》及我国酸雨控制区和二氧化硫污染控制区环境政策对二氧化硫、氮氧化物和烟(粉)尘的控制提出了明确而严格的要求。尽量减少二氧化硫、氮氧化物和烟(粉)尘的排放,对于保护和改善大气环境,不仅十分重要,而且十分紧迫,故对二氧化硫、氮氧化物和烟(粉)尘控制技术作一概述。
12.2.1二氧化硫控制技术
从排烟中去除二氧化硫(SO2)的技术简称排烟脱硫。烟气脱硫方法上百种,通常将烟气脱硫方法区分为抛弃法与回收法两大类。在抛弃法中,吸收剂与二氧化硫结合,形成废渣,其中包括烟灰、硫酸钙、亚硫酸钙和部分水,没有再生步骤,综合利用或填埋处理,在回收法中,吸收剂吸收或吸附二氧化硫,然后再生或循环使用。烟气中二氧化硫被回收,转化成可出售的副产品如硫磺、硫酸或浓二氧化硫气体。SO2控制技术分类见图12.2-1,表12.2-1。
洁净燃烧技术(循环流化床等)
图12.2-1 SO2控制技术方法分类
一般习惯以使用吸收剂或吸附剂的形态和处理过程将回收法分为干法与湿法二类。干法排烟脱硫,是用固态吸附剂或固体吸收剂去除烟气中二氧化的方法。湿法排烟脱硫,是用液态吸收剂吸收烟气中的二氧化硫的方法。按所使用的吸收剂不同,分为氨法、钠法、石灰一石膏法、镁法以及催化氧化法等。
表12.2-1 排烟脱硫方法
分类
处理方法
原理
处理效果
干
法
排
烟
脱
硫
石灰粉吹入法
将石灰石(CaSO3)粉末吹入燃烧室内,在1050oC高温下,CaSO3分解成石灰(CaO),并和燃烧气体中SO2反应生CaSO4。
脱硫率约为40~60%,可回收CaSO4
活性炭法
用多孔粒状,比表面积大的活性炭吸附烟所中SO2。由于催化氧化吸附作用,SO2生成的硫酸附着于活性炭孔隙内。从活性炭孔隙脱出附产物的过程称为脱吸(或解吸)。用水脱吸法可回收浓度为10~20%稀硫酸,用高温惰性气体脱吸法,可得浓度为10~40%的SO2;用水蒸气脱吸法可得浓度为70%的SO2
可回收:稀H2SO4液、SO2、S、CaSO4等
催化氧化法
采用以二氧化硅等为载体,五氧化二钡、硫酸钾等为催化剂,使二氧化硫催化氧化成三氧化硫,制成无水或78%的硫酸。
可回收制成H2SO4、(NH4)2SO4
湿
法
排
烟
脱
硫
氨法
氨法又称亚硫酸铵法烟气脱硫是以氨水、液氨为吸收剂吸收烟气中的SO2,其中间产物为亚硫酸铵(NH4)2SO3和亚硫酸氢铵NH4HSO3
对中间产物采用不同的方法处理,可回收硫酸铵、石膏和硫磺等副产物
钙法(石灰-石膏法)
采用石灰石、生石灰或消石灰(Ca(OH)2)的乳浊液为吸收剂吸收烟气中的SO2。吸收生成的CaSO3经空气氧化后可得到石膏
钙法是一种老方法,应用在低浓度的排烟脱硫方面有很大的实际意义,因石灰来源广,价格便宜,脱硫效率达80%以上
钠法
采用氢氧化钠、碳酸钠或亚硫酸钠水溶液为吸收剂吸收烟气中的SO2。生成Na2SO3和 (NaHSO3)
钠法具有对SO2吸收速度快,管路和设备不容易堵赛等优点。但吸收剂价格昂贵,对SO2排放量少,间断排放SO2的污染源,使用比较广泛
镁法
采用氧化镁、镁盐浆液为吸收剂,吸收烟气中的SO2。
回收的产品为硫酸或硫磺,用途广泛,脱硫达90%以上,原料来源方便。
12.2.2 氮氧化物控制技术
从排烟中去除氮氧化物(NOx)的过程简称排烟脱氮或氮氧化物控制技术,俗称排烟脱硝。它与排烟脱硫相似,也需要应用液态或固态的吸收或吸附剂来吸收吸附NOx,以达到脱氮目的。
目前排烟脱氮的方法有20多种,从物质的状态来分,有湿法和干法两大类。一般习惯从化工过程来分,大致可分三类:催化还原法,吸收法和固体吸附法等,见图12.2-2,表12.2-2。
图12.2-2 氮氧化物控制技术方法
表12.2-2 氮氧化物控制技术方法
分类
处理方法
原理
处理效果
催
化
还
原
法
非选择性催化还原法
利用还原剂氢、甲烷(天然气),在催化剂的存在下,将NOx还原成N2,在反应中不仅与NOx反应还要与尾气里的O2反应 而没有选择性。
NOx去除率达90%以上,但处理成本较高
选择性催化还原法
此法消除NOx是在催化剂(铂、铜、钒、钼、钴、锰等的氧化物,以铝钒土为载体的催化剂)存在下,用氨、硫化氢、一氧化碳等为还原剂,将NOx选择性地还原成N2,而不与氧反应。
该法工艺简单,处理效果好,转化率达90%以上,但仅能化有害为无害,尚未达到变废为宝,综合利用的目的。
吸
收
法
碱液吸收法
氮氧化物是酸性气体,所以可用碱性溶液来中和吸收。如NaOH、KOH、NH4OH、Ca(OH)2等都可用作吸收剂。
此法在消除烟气中NOx的同时可除去SO2,又可得到硝酸盐产品,达到综合利用变害为利的目的,但投资大,成本高
硫酸吸收法
此法原理系以铅室法的化学过程为基础,基本上与铅室法法硫酸 的反应相似,其总反应为:NO+HNO3+H2SO4→NOHSO4+NO2+H2O
该法生成的亚硝酸基硫酸,可供浓缩稀硝酸用。在消除NOx的同时,可除去烟气中的SO2
固
体
吸
附
法
分子筛吸附
分子筛具有筛分大小不同分子能力,如用氢型丝光沸石、13X型等分子筛,在有氧存在时,不仅能吸附NOx还能将NO氧化成NO2。用它处理硝酸尾气,可回收硝酸(NHO3)或NO2
用分子筛处理硝酸尾气,氮氧化物的消除率达95%以上,可达到消除污染又综合利用的目的,但设备庞大、流程长、投资高
泥煤一碱法
泥煤对氮氧化物的吸附率很高。泥煤加熟石灰制成的吸附剂,既经济而易于制取
泥煤—碱法对氮氧化物的脱除率可达97~99%,排出口的NOx<0.01~0.02%
12.2.3 烟(粉)尘控制技术
烟(粉)尘的治理主要是改进燃烧技术和采用除尘技术来实现。
(1)改进燃烧技术。完全燃烧产生的烟尘和煤尘等颗粒物,要比不完全燃烧少。因此,在燃烧过程中供给的空气量要适当,使燃料完全燃烧。供给的空气量要大于通过氧化反应式计算出的理论空气,一般手烧式水平炉排的供给量要比理论量多50%~100%,油类或气体燃料喷烧则要多10~30%。供给的空气量少了不能完全燃烧,多了则会降低燃烧室温度,增加烟气量。空气和燃烧料充分混合是实现完全燃烧的条件。
(2)采用除尘技术。这是治理烟(粉)尘的有效措施。除尘技术根据在除尘过程中有没有液体参加,可分为;干式除尘和湿式除尘。一般根据除尘过程中的粒子分离原理,除尘技术大体上可分为:①重力除尘②惯性力除尘③离心力除尘④洗涤除尘⑤过滤除尘⑥电除尘⑦声波除尘。
合理地选择除尘器,现可保证达标排放所要求的适当的除尘效率,又能组成合成最经济除尘系统,在工程十分重要。除尘器选择方法和步骤见图12.2-3。
图12.2-3 除尘器选择方法和步骤
表12.2-3给出了常用除尘器的类型与性能,可供除尘器选择时参考。
表12.2-3 常用除尘器的类型与性能
型
式
除尘作用力
除尘器种类
适用范围
不同粒径效率(%)
投资比
能耗/
(kW/m3)
粉尘粒径/
(m
粉尘浓度/
g/Nm3
温度/
℃
阻力/
Pa
粒径/(m
初
投资
年
成本
50
5
1
干
式
惯性、重力
惯性除尘器
>15
>10
<400
200~1000
96
16
3
<1
<1
—
离心力
中效旋风除尘器
>5
<100
<400
400~2000
94
27
8
1
1.0
0.8~1.6
高效旋风除尘器
96
73
27
2
1.5
1.6~4.0
静电力
电除尘器
>0.05
>30
<400
100~200
>99
99
86
9.5
3.8
0.3~1.0
高效电除尘器
100
>99
98
15
6.5
惯性、扩散与筛分
袋
式
除
尘
器
振打清灰
>0.1
3~10
<300
800~2000
>99
>99
99
6.6
4.2
3.0~4.5
气环清灰
100
>99
99
9.4
6.9
脉冲清灰
100
>99
99
6.5
5.0
高压反吹清吹
100
>99
99
6.0
4.0
湿
式
惯性、扩散
与凝集
自激式洗涤器
0.05~100
<100
<400
800~1000
100
93
40
2.7
2.1
—
高压喷雾洗涤器
<10
<400
100
96
75
2.6
1.5
4.5~6.3
高压文氏管除尘器
<10
<800
100
>99
93
4.7
1.7
8~35
近年来,除尘技术发展很快,除尘效率也有明显提高,特别是布袋除尘。因此,对一些以大气污染为主,烟(粉)尘排放量的项目,如大型火电厂,大型水泥厂,《火电厂大气污染物排放标准》、《水泥厂大气污染物排放标准》均要求烟(粉)尘排放浓度小于50mg/m3,一般的除尘技术很难保证达标排放,故通常应当采用高效布袋除尘器。
12.3 环境噪声污染防治
12.3.1 环境噪声污染防治的一般原则
(1)从声音的三要素为出发点控制噪声的影响,以从声源上或从传播途径上控制噪声为主,而以受体保护为最终选择。
(2)以城市规划为先,避免产生环境噪声污染影响。
(3)管理手段和技术手段相结合控制环境噪声污染。
(4)关注敏感人群的保护,体现“以人为本”。
(5)针对性、具体性、经济合理、技术可行。
12.3.2 防治环境噪声污染的方法
(1)科学统筹进行城乡建设规划,明确土地使用功能分区,合理安排城市功能区和建设布局,预防环境噪声污染。在进行规划建筑布局时,划定建筑物与交通干线合理的防噪声距离,采取相应的建筑设计要求,避免产生环境噪声影响。
(2)从声源上降低噪声,其方法包括:设计制造产生噪声较小的低噪声设备,对高噪声产品规定噪声限值标准;改进生产工艺和加工操作方法,降低工艺噪声;保持设备良好运转状态,不增加不正常运行噪声等。
对具体应用的高噪声设备或设施,在安装使用时,可采用减振降噪或加装隔声罩等方法降低声源噪声。
(3)从传播途径上降低噪声是一种最常见的防治环境噪声污染的手段。它是以噪声敏感目标达标为目的,具体方法有:
合理安排建筑物功能和建筑物平面布局使敏感建筑物远离噪声源,实现“闹静分开”;
采用声学控制措施或技术,如对声源采用隔振、减振降噪或消声降噪措施,在声源和敏感目标间增设吸声、隔声措施等设施,也可以利用天然地形或建筑物(非敏感的)作声障遮挡。
(4)以上各类防治环境噪声污染的措施和手段,应当通过声环境影响评价,明确需要降低噪声的要求和通过经济技术论证分析实际可达到的效果,必须符合针对性、具体性、经济合理性和技术可行性原则。
12.4 固体废物污染控制概述
12.4.1 固体废物污染控制的主要原则
《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》确定了固体废物污染防治的原则为减量化、资源化、无害化。
减量化—清洁生产:通过改善生产工艺和设备设计,以及加强管理,来降低原料、能源的消耗量;通过改变消费和生活方式,减少产品的过度包装和一次性制品的大量使用,最大限度地减少固体废物产生量。
资源化—综合利用:将固体废物视为“放错了地方的资源”,或是“尚未找到利用技术的新材料”。通过综合利用,使有利用价值的固体废物变废为宝,实现资源的再循环利用。
无害化—安全处置:对无利用价值的固体废物的最终处置(焚烧和填埋),应在严格的管理控制下,按照特定要求进行,实现无害于环境的安全处置。
12.4.2 固体废物处置常用的方法概述
12.4.2.1预处理方法
城市固体废物的种类复杂,大小、形状、状态、性质千差万别,一般需要进行预处理。常用的预处理技术有三种:
(1)压实。用物理的手段提高固体废物的聚集程度,减少其容积,以便于运输和后续处理,主要设备为压实机。
(2)破碎。用机械方法破坏固体废物内部的聚合力,减少颗粒尺寸,为后续处理提供合适的固相粒度。
(3)分选。根据固体废物不同的物质性质,在进行最终处理之前,分离出有价值的和有害的成分,实现“废物利用”。
12.4.2.2堆肥处理方法
堆肥法是利用自然界广泛分布的细菌、真菌和放线菌等微生物的新陈代谢的作用,在适宜的水分、通气条件下,进行微生物的自身繁殖,从而将可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化。堆肥法的产物称为堆肥,是优质的土壤改良剂和农肥。
12.4.2.3卫生填埋方法
区别于传统的填埋法,卫生填埋法采用严格的污染控制措施的整个填埋过程的污染和危害减少到最低限度,在填埋场的设计、施工、运行时最关键的问题是控制含大量有机酸、氨氮和重金属等污染物的渗滤液随意地流出,做到统一收集后集中处理。
12.4.2.4一般物化处理方法
工业生产产生的某些含油、含酸、含碱或含重金属的废液,均不宜直接焚烧或填埋,要通过简单的物理化学处理,经处理后水溶液可以再回收利用,有机溶剂可以做焚烧的辅助燃料,浓缩物或沉淀物则可送去填埋或焚烧。因此,物理化学方法也是综合利用或预处理过程。
12.4.2.5安全填埋方法
安全填埋是一种把危险废物放置或贮存在环境中,使其与环境隔绝的处置方法。也是对其经过各种方式的处理之后所采取的最终处置措施,目的是割断废物和环境的联系,使其不再对环境和人体健康造成危害。所以,是否能阻断废物和环境的联系便是填埋处置成功与否的关键,也是安全填埋潜在风险的所在。
一个完整的安全填埋场应包括废物接收与贮存系统、分析监测系统、预处理系统、防渗系统、渗滤液集排水系统、雨水及地下水集排水系统、渗滤液处理系统、渗滤液监测系统、管理系统和公用工程等。
12.4.2.6焚烧处理方法
焚烧法是一种高温热处理技术,即以一定的过剩空气量与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化分解反应,废物中的有毒有害物质在高温中氧化、热解而被破坏。焚烧处置的特点是可以实现无害化、减量化、资源化。焚烧的主要目的是尽可能焚毁废物,使被焚烧的物质变成无害和最大限度的减容,并尽量减少新的污染物质的产生,避免造成二次污染。焚烧不但可以处置城市垃圾和一般工业废物,而且可以用于处置危险废物。
12.4.2.7热解法
区别于焚烧,热解技术是在氧分压较低的条件下,利用热能将大分子量的有机物裂解为分子量相对较小的燃料气体、油和碳黑等有机物质,经简单加工后可作为燃料利用。
12.4.3固体废物常用的处理与处置技术
12.4.3.1固体废物预处理技术
固体废物的种类多种多样,其形状、大小、结构及性质各有很大的不同,为了便于对它们进行合适的处理和处置,往往要经过对废物的预加工处理。
对于要去填埋的废物,通常要把废物按一定方式压实,这样它们在运输过程中可以减少运输量和运输费用,在填埋时可以占据较小的空间或体积。
对于要去焚烧和堆肥的废物,通常要进行破碎处理,破碎成一定粒度的废物颗粒将有利于焚烧的进行,也利于堆肥化的反应速度。
在废物进行资源回收利用时,也需要破碎、分选等处理过程。比如从塑料导线中回收铜材料,首先要把塑料包皮切开,把塑料与铜导线分开,再把分开的塑料破碎,进行再生造粒,这样就实现了铜和塑料分别回收利用的目的。
(1)固体废物的压实
为了减少固体废物的运输量和处置体积,对固体废物进行压实处理有明显的经济意义。在固体废物进行资源化处理过程中,废物的交换和回收利用均需将原来松散的废物进行压实、打包,然后从废物产生地运往废物回收利用地。在城市生活垃圾的收集运输过程中,许多纸张、塑料和包装物,具有很小的密度,占有很大的体积,必须经过压实,才能有效的增大运输量,减少运输费用。
(2)破碎处理
通过人力或机械等外力的作用,破坏物体内部的凝聚力和分子间作用力而使物体破裂变碎的操作过程统称破碎。破碎是固体废物处理技术中最常用预处理工艺。
破碎不是最终处理的作业,而是运输、焚烧、热分解、熔化、压缩等作业的预处理作业。换言之,破碎的目的是为了使上述操作能够或容易进行,或者更加经济有效。固体废物经过破碎之后,使其尺寸减小,粒度均匀,这对于固体废物的焚烧和堆肥处理均有明显的好处。
(3)分选
固体废物的分选有很重要的意义。在固体废物处理、处置与回用之前必须进行分选,将有用的成分分选出来加以利用,并将有害的成份分离出来。根据物料的物理性质或化学性质,这些性质包括粒度、密度、重力、磁性、电性、弹性等,分别采用不同的分选方法,包括人工手选、风力分选、筛分、跳汰机、浮选、磁选、电选等分选技术。
12.4.3.2 固体废物堆肥化技术
自然界中有很多微生物具有氧化、分解有机物的能力,而城市有机废物则是堆肥化微生物赖以生存,繁殖的物质条件。根据生物处理过程中起作用的微生物对氧气要求不同,可以把固体废物堆肥分为好氧堆肥化和厌氧堆肥化。前者是在通风条件下,有游离氧存在时进行的分解发酵过程,由于堆肥堆温高,一般在55~65℃,有时高达80℃,故亦称高温堆肥化。后者是利用厌氧微生物发酵造肥。
由于好氧堆肥化具有发酵周期短,无害化程度高,卫生条件好,易于机械化操作等特点,故国内外用垃圾、污泥、人畜粪尿等有机废物制造堆肥的工厂,绝大多数都采用好氧堆肥化。
12.4.3.3固体废物焚烧处置技术
焚烧法是一种高温热处理技术,即以一定的过剩空气量与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应,废物中的有害有毒物质在高温下氧化、热解而被破坏,是一种可同时实现废物无害化、减量化、资源化的处理技术。
燃烧是一种剧烈的氧化反应,常伴有光与热的现象,即辐射热,也常伴有火焰现象,会导致周围温度的升高。燃烧系统中有三种主要成分:燃料或可燃物质,氧化物及惰性物质。燃料是含有碳碳、碳氢及氢氢等高能量化学键的有机物质,这些化学键经氧化后,会放出热能。氧化物是燃烧反应中不可缺少的物质,最普通的氧化物为含有21%氧气的空气,空气量的多寡及与燃料的混合程度直接影响燃烧的效率。惰性物质虽然不直接参与燃烧过程中的主要氧化反应,但是它们的存在也会影响系统的温度及污染物的产生。在任何燃烧或焚烧系统中,这三种主要成分相互影响,必须小心控制其成分及速率,才能达到燃烧或焚烧的最终目的。
焚烧处置技术对环境的最大影响是尾气造成的污染,常见的空气污染物包括:粒状污染物、酸性气体、氮氧化物、重金属、一氧化碳与有机氯化物。为了防止二次污染,工况控制和尾气净化则是污染控制的关键。
12.4.3.4 固体废物填埋处置技术
填埋技术即是利用天然地形或人工构造,形成一定空间,将固体废物填充、压实、覆盖达到贮存的目的。它是固体废物最终归宿或最终处置并具有保护环境的重要手段。
对于危险废物可能需要进行固化/稳定化处理,对填埋场则需要做严格的防渗构造。
12.4.4固体废物的收集与运输
12.4.4.1城市垃圾的收运
(1)城市垃圾的收运路线
在城市垃圾收集操作方法、收集车辆类型、收集劳力、收集次数和作业时间确定以后,就可着手设计收运路线,以便有效使用车辆和劳力。收集清运工作安排的科学性、经济性关键就是合理的收运路线。
(2)城市生活垃圾的转运及中转站设置
在城市垃圾收运系统中,转运是指利用中转站将从各分散收集点较小的收集车清运的垃圾转装到大型运输工具并将其远距离运输至垃圾处理利用设施或处置场的过程。转运站(即中转站)就是指进行上述转运过程的建筑设施与设备。
中转站选址要求应注意:①尽可能位于垃圾收集中心或垃圾产量多的地方;②靠近公路干线及交通方便的地方;③居民和环境危害最少的地方;④进行建设和作业最经济的地方。
此外中转站选址应考虑便于废物回收利用及能源生产的可能性。
12.4.4.2危险废物的收集、贮存及运输
由于危险废物固有的属性包括化学反应性、毒性 、腐蚀性、传染性或其他特性,可导致对人类健康或环境产生危害,因此。在其收、存及转运期间必须注意进行不同 于一般废物的特殊管理。
(1)收集与贮存
由产出者将危险废物直接运往场外的收集中心或回收站,也可以通过地方主管部门配备的专用运输车辆按规定路线运往指定的地点贮存或作进一步处理。
典型的收集站由砌筑的防火墙及铺设有混凝土地面的若干库房式构筑物所组成,贮存废物的库房,室内应保证空气流通,以防具有毒性和爆炸性的气体积聚而发产生危险。收进的废物应详实登记其类型和数量,并应按不同性质分别妥善存放。转运站宜选在交通路网便利的地方,转运站由设有隔离带或埋于地下的液态危险废物贮罐、油分离系统及盛装有废物的桶或罐等库房群所组成。
(2)危险废物的运输
通常,多采用公路作为危险废物的主要运输途径,因而载重汽车的装卸作业乃是造成废物污染环境的重要环节。因此,为了保证安全必须严格执行培训、考核及许可证制度。
12.4.4.3生活垃圾的填埋场
(1) 填埋场的类型
填埋场构造与地形地貌、水文地质条件、填埋废物类别有关。按填埋废物类别和填埋场污染防治设计原理,填埋场构造有衰减型填埋场和封闭型填埋场之分。通常,用于处置城市生活垃圾的卫生填埋场属衰减型填埋场或半封闭型填埋场,而处置危险废物的安全填埋场属全封闭型填埋场。
(2)填埋方式
固体废物填埋场的构筑方式和填埋方式与地形地貌有关,可分为:山谷型填埋和平地型填埋方式。平地形填埋又可分为地上式、地下式及半地下式。
12.5生态环境保护措施
建设项目生态环境影响减缓措施和生态环境保护措施是整个生态环评工作成果的集中体现,也是报告书中最精华的部分。开发建设项目生态环境保护措施应遵循一些基本原则,满足一些基本要求。
12.5.1生态环境保护措施的基本要求
(1)体现法规的严肃性。《中华人民共和国环境保护法》规定:“开发利用自然资源,必须采取措施保护生态环境。”(第十九条)“建设项目的环境影响报告书,必须对建设项目产生的污染和对环境的影响作出评价,规定防治措施……”(第十三条)。由于报告书一经环境保护行政主管部门批准就具有了法律效力,所以对环保措施的编制应持极其严肃和负责任的态度。环评工作从始至终都须依照法律规定执行,体现法律的规定性。
(2)体现可持续发展思想与战略。可持续发展与确定为我国的发展战略。这是针对传统发展战略不可持续性而提出来的。可持续发展战略要求的经济发展不仅是数量增长,更要求提高发展的质量;要求社会发展达到公平、公正,不仅当代人不同群体之间应公平,不造成贫富差距拉大,或使一部人受益而损害另一部分人的利益,而且要求代际公平,即当代人的发展或谋求福利不应损害后代人的利益;要求自然资源以持续的方式利用,而不是吃光榨尽或“肥不外流”;要求生态环境稳定和持续性,能为一代又一代人提供良好的生态环境服务。为实现上述目的,需要配套的政策、法规,并需要建立综合决策机制和协调管理体制。总之,可持续发展谋求经济、社会和资源生态的协调,而不是传统的单一经济数量增长的发展;谋求发展的持续性,包括建设项目的持续存在和长期效益,而不是搞短命的应景项目。这些思想和战略都应体现到环评提出的环保措施中。
(3)体现产业政策方向与要求。政策包括环境政策、资源政策、产业政策等等。预防为主是首要的政策取向。生态环境保护战略特别注重保护三类地区:一是生态环境良好的地区,要预防对其破坏;二是生态系统特别重要的地区,要加强对其保护;三是资源强度利用,生态系统十分脆弱,处于高度不稳定或正在发生退行性变化的地区。根据不同的地区,贯彻实施各地生态环境保护规划,是生态环保措施必须实施的内容。
(4)满足多方面的目的要求。建设项目环境影响评价基本服务于三个目的:一是明确开发建设者的环境责任;二是对建设项目环保工程设计提出具体要求和提供科学依据。三是为各级环保行政管理部门实行对项目的环境管理提供科学依据和具有法律约束力的文件。
从达到第一个目的出发,评价中需阐明所有直接影响,并针对所产生的影响提出环保措施。为满足第二目的要求,需增加评价的科学性和考虑措施的技术可行性。为满足第三个目的,则除了上述要求外,还应评价建设项目的间接影响,考察其区域性影响和阐明区域可持续发展的有关问题,将建设项目管理纳入区域和流域的环境管理框架中,对所提措施进行替代方案论证、技术经济论证,提出一系列政策与管理措施。
(5)遵循生态环境保护科学原理。生态系统的变化与发展有其特定的规律,生态环境保护措施必须遵循这些规律才符合实际,才能取得实效。注重保护生态系统的整体性,以保护生物多样性为核心,保护重要的生境,防止干扰脆弱的生态系统,对关系全局的重要生态系统(生态安全区)加强保护措施,保护具有地方特色的生态目标,注意缓解区域性生态问题和防止自然灾害,合理开发利用自然资源以保持其再生产能力,注重保护耕地和水资源,以及恢复、修复或重建破坏的生态系统,都是主要的措施取向。
(6)全过程评价与管理。措施应包括勘探期、可行性研究(选址选线)、设计期、施工建设期、营运期及营运后期的措施。从有效保护生态环境出发,要贯彻预防为主的保护政策,加强监控和实施开发建设活动的全过程管理是至关重要的。许多大型开发建设项目都应编制全过程监控与管理计划,所有项目的施工建设队伍都应接受事前的环境管理培训,并在所有的工程建设委托书与契约中都应包含详细的生态环境保护内容与条款。
(7)突出针对性与可行性。建设项目的生态环境保护措施必须针对工程的特点和环境的特点,必须充分体现特殊性问题。生态环境的地域性特点和保护生态环境的不同要求,决定了生态环境保护措施的多样性和各具特定的内容。例如,同是公路路基的土方工程,在平原区主要是取土破坏土地资源问题,在山区则是开挖和弃土造成水土流失问题;同是公路工程在山区的水土流失问题,不同的土质、不同的路段、不同的微地形条件,所采取的措施也不相同。这就要求措施到位,因地制宜,讲求实效。另外,环保措施还应做到技术可行、管理可达和经济可及,即具有可行性。
12.5.2减少生态环境影响的工程措施
从工程项目自身的合理选址选线、合理的工程设计方案、合理的施工建设方式和有效的管理出发来减少生态环境影响,是最有效的方法,也最具有可行性。这些措施也是项目建设者应尽的环保责任。
(1)合理选址选线
从环境保护出发,合理的选址和选线主要是指:
①选址选线避绕敏感的环境保护目标,不对敏感保护目标造成直接危害。这是“预防为主”的主要措施。
②选址选线符合地方环境保护规划和环境功能(含生态功能)区划的要求,或者说能够与规划相协调,即不使规划区的主要功能受到影响。
③选址选线地区的环境特征和环境问题清楚,不存在“说不清”的科学问题和环境问题,即选址选线不存在潜在的环境风险。
④从区域角度或大空间长时间范围看,建设项目的选址选线不影响区域具有重要科学价值、美学价值或社会文化价值和潜在价值的地区或目标,即保障区域可持续发展的能力不受到损害或威胁。
(2)工程方案分析与优化
从以经济为中心转向“以人为本”,实行可持续发展战略,不仅是经济领域的重大战略转变,也是环境保护战略和环评思想和方法的重大转变。许多工程建设方案是按照经济效益最大化进行设计的,这在以经济为中心的战略下具有一定的合理性(符合总战略方向),但从科学发展观来看,就可能完全不合理,因为可持续发展就是追求经济-社会-环境整体效益的最佳化,或者说发展战略已内单-经济目标转向经济-社会-环境综合目标。因此,一切建设项目都须按照新的科学发展观审视其合理性。环境影响评价中,亦必须进行工程方案环境合理性分析,并在环保措施中提出方案优化建议。从可持续发展出发,工程方案的优化措施主要是:
①选择减少资源消耗的方案。最主要的资源是土地资源、水资源。一切工程措施都须首先从减少土地占用尤其是减少永久占地进行分析。例如,公路的高填方段,采用收缩边坡或“以桥代填”的替代方案,需在每个项目环评中逐段分析用地合理性和采用替代方案的可行性。水电水利工程须从不同坝址、不同坝高等方面分析工程方案的占地类型、占地数据及占地造成的社会经济损失,给出土地资源损失最少、社会经济影响最少的替代方案建议。
②采用环境友好的方案。“环境友好”是指建设项目设计方案对环境的破坏和影响较少,或者虽有影响也容易恢复。这包括从选址选线、工艺方案到施工建设方案的各个时期。例如,公路铁路建设以隧道方案代替深挖方案;建设项目施工中利用城市、村镇闲空房屋、场地,不建或少建施工营地,或施工营地优化选址,利用废弃土地,少占或不占耕地、园地等等。环评中应对整体建设方案结合具体环境认真调查分析,从环境保护角度提出优化方案建议。
③采用循环经济理念,优化建设方案。目前,在建设项目工程方案设计中采用的一些方法,如公路铁路建设中的移挖作填(用挖方的土石作填方用料),港口建设中的航道开挖作成陆填料,水利项目中用洞采废石作混凝土?料,建设项目中弃渣造地复垦等,都是一种简单的符合循环经济理念的做法。循环经济包括“3R”(Reduce减少,Recycle循环,Reuse再利用)概念,也包括生态工艺概念,还包括节约资源、减少环境影响等多种含义。利用循环经济理念优化建设方案,是环评中需要大力探索的问题,应结合建设项目及其环境特点具体情况,创造性地发展环保措施。尤其需不断学习和了解新的技术与工艺进步,将其应用于环评实践中,推进建设项目环境保护的进步与深化。
④发展环境保护工程设计方案。环境保护的需求使得工程建设方案不仅应考虑满足工程既定功能和经济目标的要求,而且应满足环境保护需求。这方面的技术发展十分薄弱,需要在建设项目环评和环保管理中逐步推进。例如,高速公路和铁路建设或对野生生物造成阻隔,有必要设计专门的生物通道;水坝阻隔了鱼类的回游,需要设计专门的过鱼通道;古树名木受到建设项目选址选线的影响,不得不进行整体移植;文物的搬迁和易地重植,水生生物繁殖和放流等等,都是新的问题,都需要发展专门的设计方案,而且都需要在实践中检验其是否真有实际效果。因此,建设项目环评中不仅应提出专门的环境保护工程设计的要求,而且往往需要提出设计方案建议或指导性意见,并需要提出一些保障性措施,才可能使这些措施真正落实。
(3)施工方案分析与合理化建议
施工建设期是许多建设项目对生态环境发生实质性影响的时期,因而施工方案、施工方式、施工期环境保护管理都是非常重要的。
施工期的生态环境影响因建设项目性质不同和项目所处环境特点的不同会有很大的差别。在建设项目环境影响评价时需要根据具体情况作具体分析,提出有针对性的施工期环境保护工作建议。一般而言,下述方面都是重要的:
①建立规范化操作程序和制度。以一程程序和制度的方式规范建设期的行为,是减少生态环境影响的重要措施。例如,公路、铁路、管线施工中控制作业带宽度,可大大减少对周围地带的破坏和干扰,尤其在草原地带,控制机动车行道范围,防止机动车在草原上任意选路行驶,是减少对草原影响的根本性措施。
②合理安排施工次序、季节、时间。
合理安排施工次序,不仅是环境保护需要的,也是工程施工方案优化的重要内容。程序合理可以省工省时,保证质量。
合理安排施工季节,对野生生物保护具有特殊意义,尤其在生物产卵、孵化、育幼阶段,减少对其干扰,可达到有效保护的目的。
合理安排时间,也是一样,例如学生上课、居民夜眠,都需要安静,据此安排高噪声设备的施工,就可大大减少影响。
③改变落后的施工组织方式,采用科学的施工组织方法。
建设项目的目标是明确的,并且一定可以实现,需要讲究的是项目实施过程的科学化、合理化,以收到、省力省钱、高质高效的效果。要做到科学化、合理化,就必须精心研究精心设计、精心施工,把功能下在前期准备上。与此相反的做法就是“三边”工程,即“边勘探、边设计、边施工”,这种“目标不明干劲大,心中无数点子多”的做法,曾一度盛行,至今仍不时可见。更有甚者至今仍有“会战”式的施工方式,拿打仗的做法来搞建设,混淆了两类不同事物的性质,没有不失败的。因此,从环境保护出发,了解施工组织的科学性、合理性,提出必要的合理化建议,是十分必要的。
(4)加强工程的环境保护管理
加强工程的环境保护管理,包括认真做好选址选线论证,做好环境影响评价工作,做好建设项目竣工环境保护验收工作,做好“三同时”管理工作等。根据建设项目生态环境影响和生态环境保护的“过程性”特点,以及建设项目生态环境影响的渐进性、累积性、复杂性、综合性特点,有两项管理工作特别重要,那就是:
①施工期环境工程监理与施工队伍管理。
②营运期生态环境监测与动态管理。
12.5.3生态环境监理
许多建设项目在施工建设期发生实质性的生态环境影响,如公路铁路建设、水利水电工程等,因而进行施工期环境保护监理就成为这类项目环保管理的重要环节,环境影响评价也因之常须编制施工监理方案。
环境监理应是整个工程监理的一部分,是对工程质量为主监理的补充。监理由第三方承担,受业主委托,依据合同和有关法律法规(包括批准的环境影响报告书),对工程建设承包方的环保工作进行监督、管理、监察。
环境监理目前尚无明确的法律规定,主要依据环境影响报告书执行,对报告书批准要求进行监理的项目实施监理。施工期环境保护监理范围应包括工程施工区和施工影响区。监理工作方式包括常驻工地实行即时监管,亦有定期巡视辅以仪器监控的。不管采取什么方式,都需建立严格的工作制度,包括记录制度、报告制度、例会制度等,要对每日发生的问题和处理结果记录在案,并应将有关情况通报承包商和业主。
生态环境监理是环境监理中的重点,不同的建设项目确定不同的重点监理内容和重点监理区域。这主要由环境影响报告书规定。一般而言,水源和河流保护、土壤保护、植被保护、野生生物保护、景观保护都是必然要纳入监理的。遇有生态环境敏感保护目标时,往往需编制更具针对性的监理工作方案。
负责监理工作的总监的权力和环保意识、生态意识对监理工作的成效有很大作用。监理人员的环保培训是必不可少的。
12.5.4生态监测
生态环境的复杂性、生态影响的长期性和由量变到质变的特点,决定了生态监测在生态环境管理中具有特殊重要的意义,也是重要的生态环境保护措施。生态监测有施工期生态监测,亦有长期跟踪的生态监测。
12.5.4.1 生态监测的目的
(1)了解背景。即继续对生态环境的观察和研究,认识其特点和规律。例如,对某些作为保护目标的野生生物及其栖息地的观察和研究,没有长期的过程是不可能完全把握的。
(2)验证假说。即验证环境影响评价中所做出的推论结论是否正确、是否符合实际。这种验证不仅对评价的项目有益,而且对进行类比分析,推进生态环评工作是非常有意义的。
(3)跟踪动态。即跟踪监测实际发生的影响,发现有评价中未曾预料到的重要问题,可以采取相应的补救措施。
12.5.4.2 生态监测方案
长期的生态监测方案,应具备如下主要内容:
(1)明确监测目的,或确定要认识或解决的主要问题。一般列入监测的问题都是敏感的、重要的而又一时不能完全了解或把握的问题。监测只针对环境影响报告书中确定的问题,而不是做全面的生态环境监测。
(2)确定监测项目或监测对象。针对想要认识或解决的问题,选取最具代表性的或最能反映环境状况变化的生态系统或生态因子作为监测对象。例如,以法定保护的生物、珍稀濒危生物或地区特有生物为监测对象,可直接了解保护目标的动态;以对环境变化敏感的生物为监测对象,可判断环境的真实影响与变化程度;以土地利用或植被为监测对象,可了解区域城市化动态或土地利用强度 ,也可了解植被恢复措施的有效性等。合理选择监测对象是十分重要的。
(3)确定监测点位、频次或时间等,明确方案的具体内容。
(4)规定监测方法和数据统计规范,使监测的数据可进行积累与比较。生态监测的方法规范化是一项严肃而科学细致的工作,在没有规范化的方法之前,一般可采用资源管理部门通用方法、生态学常规方法以及科研中常用方法,但一经规定,就要一直沿用下去。
(5)确立保障措施。由于生态监测可能持续几年,有时可能伴随建设项目的始终,因而制定明确而详尽的实施保障措施是十分必要的,这包括投资估算,如起始费用、维护费用、年度费用等,包括确定实施单位,如自建还是委托,还包括技术装备、人员组成,包括监督检查机制、保障措施,以及特殊情况出现时的应对措施等。
12.5.5绿化方案
建设项目的绿化具有两层含义:一是补偿建设项目造成的植被破坏,即重建植被工程,为项目建设者应当承担的环境责任,其补偿量一般不应少于其破坏量;二是建设项目为自身形象建设或根据所在地区环境保护要求进行的生态建设工程,其建设方案应满足水土保持、美化与城市绿化的要求。
建设项目一般都应编制绿化方案,作为一个比较完善的绿化方案,一般应包括编制指导思想(或编制原则)、方案目标、方案措施、方案实施计划及方案管理。
(1)绿化方案一般原则
绿化方案编制中,一般应主张如下基本原则;
①采用乡土物种。无论种树、植草,最好采用乡土物种。采用乡土树川具有如下优点:一是容易成活即植被重建容易成功;二是容易形成特色,因为是乡土的,就有本地特色,而有特色就是美的;三是可防止外来物种入侵,减少生态风险。
②生态绿化。就是讲求生态系统综合环境功能的绿化。换句话说,再建的植被不是仅为了点缀、美化,而是注重其实际的环境功能,使其能综合发挥涵养水分、保持土壤、防风固沙、调节气侯、制造氧气、净化水气废物、提供野生生物生境等功能。生物量大小可作为这些综合功能的表征,因而单位面积的绿化地上其生物量要极可能大,一般可按照乔灌草立体结构设计,以保证其最充分的利用太阳性,生产最多的生物质。
③因土种植。土壤是植被重建的和的质基础。一般而言,土壤肥沃、土层较厚的立地可(应)种植乔木,土壤瘠、土层甚薄的地方,则只能(应)种草本或灌木。由此可见,土壤条件的准备是绿化成功与否的关键,尤其像大西南地区,喀斯特地貌区,水土流失严重的石山区,土层薄、土壤缺乏,成为这些地区植被重建、生态改善的制约因素。因此,在建设项目环保措施中,保存表层土壤是大多数建设项目都应采取的重要措施。
④因地制宜。因地制宜的含义有三:一是按照局部地区的生态条件(如降雨量、土壤、热量等)设计绿化方案,使得绿化方案与当地生态条件相吻合;二是根据环境功能保护和工程自身安全等需求出发进行绿化方案设计,如为稳定陡坡或为防止沙漠前移而增加局部地区绿化面积,而不是四面八方平均用力;视而不见是根据土地利用现状和社会经济条件限制设计绿化方案,如不在基本农田或耕地、园地里搞“一刀切”式的“绿色通道”建设,而是在荒地废弃地加大绿化力度,增加面积,从而科学合理地实现绿化的根本目的。
(2)绿化方案目标
建设项目绿化方案目标主要规定绿化面积指标和绿化覆盖率。
绿化面积指标的规定取决于:
①建设项目破坏的植被量和相应应补偿的植被面积。
②建设项目自身绿化美化需求和城市规划应达到的绿化指标。
③建设项目影响敏感保护目标(如水源林等)应进行的局部地区特殊补偿或植被重建等。
④水土保持需求的绿化量。
⑤立地条件所容许的最大绿化量,例如长江三角洲稻田水网区绿地量不足的限制。
根据绿化率和绿化面积指标,必要时提出单位面积生物量指标,亦可作为一种质量指标。
(3)方案的实施
绿化实施法包括立地条件分析、植物类型推荐、绿化结构建议以及实施时间要求等。
立地条件分析、绿化植物推荐都遵循上述原则,根据具体情况确定,由于生态问题有着强烈的地域性特点,这种分析与推荐一般应在征求各地方生物学与生态专家意见的基础上慎重地作出。
绿化结构,一般应向自然学习,即按照当地自然生态系统的理想结构进行模仿与重建。换句话说,建立与当地自然地理区相似的植被结构。
实施时间,应按照边施工建设边恢复植被的原则进行,并考虑工程竣工环境保护验收的要求,抓紧进行。缩短土地裸露时间也是减缓生态环境影响十分需要的。
(4)绿化实施的保障措施
成功的植被重建和绿化需要如下保障:
①投资有保障。环评应框算投资额度,明确投资责任人。
②技术培训。根据绿化实施方式与技术要求,进行人员培训。环评应提出培训建议。
(5)绿化管理
绿化管理由建设单位实施、环保管理部门监督。
绿化管理措施包括:
①绿化质量控制的检查,建设单位应检查委托绿化的执行情况。
②建立绿化管理制度。
③建立绿化管理机构或确定专门责任人。
上述绿化管理措施是否落实,由建设项目竣工环境保护验收调查和当地环保部门执行检查监督执行。
12.6水土保持措施
《中华人民共和国水土保持法》规定:“在山区、丘陵区、风沙区修建铁路、公路、水工程、开办矿山企业、电力企业和其他大中型工业企业,在建设项目环境影响报告书中,必须有行政主管部门同意的水土保持方案”。
《建设项目环境保护管理条例》规定:“涉及水土保持的建设项目,还必须有经水行政主管部门审查同意的水土保持方案”。水土保持方案是环境影响报告书的组成部分之一。
除上述“三类地区”(山区、丘陵区、风沙区)编制水土保持方案外,其他地区的建设项目一般也有水土流失防治措施。
12.6.1水土保护方案编制程序与内容
水土保持方案编制包括建设项目概况调查和环境概况调查,水土流失预测,水土流失防治措施编制,水土保持投资概(估)算及效益分析,水土保持方案审批与实施等。
水土流失防治措施应包括防治目标,防治时段和区段(点段)的具体措施部署,开发建设单位和责任范围,措施实施的进度安排,投资估算及预期效益,水土流失监测与管理等。
12.6.2水土流失预防
国家对水土保持工作实行预防为主,全面规划、综合防治、因地制宜、加强管理、注重效益的方针。
预防为主主要包括全民植树造林、种草、扩大森林覆盖面积和增加植被,包括有计划地封山育林草、轮封轮牧、防风固沙、保护植被。禁止毁林开荒、烧山开荒和在陡坡地、干旱地区铲草皮、挖树兜。尤其禁止在25度以上陡坡开垦种植农作物。在5度以上坡地整地造林、抚育幼林、垦复油茶、油桐等经济林木,都必须采取水土保持措施。
建设项目的水土流失预防措施包括:
①通过科学合理的设计方案(减少资源消耗的方案)和合理的施工方案设计,减少土地占用和植被破坏。
②合理选择弃渣弃土场,保证弃渣场安全,并对弃渣弃土场实行先挡后弃(先修建挡土墙,再弃渣)的操作方案。
③实行集中取土、集中弃土方案,既减少破坏又相对易于防治。
④合理确定施工期,避开集中的降雨季节施工可避免土壤和水蚀流失,避开大风季节施工可避免土壤风蚀吹失。
⑤施工期备齐防止暴雨的挡护设备,如盖网、苫布或稻麦草帘等,在暴雨来临前覆盖施工作业破坏面,可极大地防止土壤流失。
⑥矿业和工业项目做好弃渣、尾矿、矸石的回用和堆放,防止风吹雨蚀的流失。
⑦建设项目全过程管理措施,尤其须加强施工期的水土保持监理工作。
12.6.3水土流失治理
水土流失治理措施主要有工程治理措施和生物治理措施。
(1)工程治理措施
建设项目水土流失治理工程可分为拦渣工程如拦渣坝、拦渣墙、拦渣堤、尾矿坝等;护坡工程如削坡开级、植物护坡、砌石护坡、抛石护坡、喷浆护坡、以及综合措施护坡以及滑坡护坡等;土地整治工程如回填整平、覆土和植被等;防洪排水工程,如防洪坝、排洪渠、排洪涵洞、防洪堤、护岸护滩等;防风固沙工程、如沙障、化学固沙等;泥石流防治工程等等。这些工程大多已有一定的设计规范要求,可参照执行。
(2)生物治理措施
建设项目的水土流失生物治理措施是应首先考虑采用的措施,这就是人工再植被过程。人工再植被或植被重建工程首先应考虑因地制宜,符合当地的生态条件,建议能自我存在和稳定的植被,如根据水分和土壤条件确定以种植乔木为主还是以种植灌木或草本为主;其次应考虑恢复植被的生态环境功能,应考虑因害设防,如防风固沙林带、种草固沙和植被化防止土壤水蚀,即生态环境效益。此外,植被工程还应考虑防止生物入侵的问题,易植易活以及可采用技术的操作性问题等。
水土流失生物措施的实施中,最为关键的是土地整治和表层土壤的覆盖问题。土地整治应考虑蓄水保土问题,也考虑防风防洪防灾问题,还应根据未来的利用方式进行植物的设计与配套工程建设等问题。土地整治包括取土场、弃渣场整治、边坡绿化土地整治、各种非永久占地(临时占地)的整治以及工程永久占地区的土地整治(厂区绿化前的土地整治)。土地整治应考虑如下问题:
①首先应考虑农业利用,即恢复为农田。凡坡度适宜(<15°)、地面稳定、降雨或水分适宜、并有足够土壤覆盖可形成耕作土壤的(一般>30cm),应复垦为农田。特别是弃渣场、取土场和临时占地的生态恢复,都首先应以农田为优先考虑。
由此可知,环评中应十分重视事前保存表层土壤,才有利于事后的恢复。
②考虑土地生产力的恢复和培植。换句话说,把土地整治看作是一个重建植被并使之不断改善的动态过程。
整治后的土地往往由于缺乏表土或表土比较瘠薄,生产力很低,需要不断培肥,提高其生产力,增加新建植稳定性,因而可以利用城市污泥、河泥、湖泥、锯沫或农业废弃秸杆等,增加土壤有机质;可接种苔藓、地衣等,促进风化;可种植绿肥植物,即选择具有根瘤或有固氮菌根的植物,如豆科植物,改良土壤;或有针对性地施用一些肥料物质,改良土壤。
③根据具体条件,考虑土地综合的、合理的、高效的利用,并须根据土地和利用方向,主要功能,配备必要的配套措施。如取土场做鱼塘,事前要使取土场深度适宜,取土场大小要有要求(适合于鱼塘经营),事后要有配套的进水出水流路,要有水源匹配。又如作为旅游景点使用,就要事先保护周围有观赏价值的景观。如果作为建筑利用,如建房,则稳定性就成为重要原则。所有合理的土地利用都是详细调查和精心设计的产物。
12.7环境风险防范
12.7.1环境风险的概念
(1)环境风险的概念
环境风险是指突发性事故对环境(或健康)的危害程度,用风险值(R)表征,其定义为:风险值(R)是事故发生概率(P)与事故造成的环境(或健康)后果(C)的乘积,即
R[危害/单位时间]=P[事故/单位时间]×C[危害/事故]
(2)环境风险评价
对建设项目建设和运行期间发生的可预测突发性事件或事故(一般不包括人为破坏及自然灾害)引起有毒有害、易燃易爆等物质泄漏,或突发事件产生新的有毒有害物质,所造成的对人身安全与环境影响和损害,进行评估,提出防范、应急与减缓措施。
发生风险事故的频次尽管很低,但一旦发生,引发的环境问题将十分严重,必须予以高度重视。在环境影响评价中认真做好环境风险评价,对维护环境安全具有十分重要的意义。
12.7.2环境风险的防范与减缓措施
环境风险的防范与减缓措施应从两个方面考虑:开发建设活动特点、强度与过程,所处环境的特点与敏感性。
建设项目环境风险评价中,关心的主要风险是生产和贮运中的有毒有害、易燃、易爆物的泄漏与着火、爆炸环境风险,如产品加工过程中产生的有毒、易燃、易爆物的风险。有毒化学物环境风险评价中贮量、释放、环境浓度、人员受照剂量及其健康效应之间的关系如下:
贮量(释放(浓度(照射(剂量(效应:健康与安全、生态系统、物理危害
(a)有毒化学物质危害
贮量(着火(压力、热量、有毒产物(照射(效应:健康与安全、生态系统、物理危害
(b)易燃易爆物的危害
活动(事故(初始事件)(事件(可能的事件链)(效应:健康与安全、生态系统、物理危害
环境风险的防范与减缓措施是在环境风险评价的基础上做出的。主要环境风险防范措施为:
(1)选址、总图布置和建筑安全防范措施
厂址及周围居民区、环境保护目标设置卫生防护距离,厂区周围工矿企业、车站、码头、交通干道等设置安全防护距离和防火间距。厂区总平面布置符合防范事故要求,有应急救援设施及救援通道、应急疏散及避难所。
(2)危险化学品贮运安全防范及避难所
对贮存危险化学品数量构成危险源的贮存地点、设施和贮存量提出要求,与环境保护目标和生态敏感目标的距离符合国家有关规定。
(3)工艺技术设计安全防范措施
设自动监测、报警、紧急切断及紧急停车系统;防火、防爆、防中毒等事故处理系统;应急救援设施及救援通道;应急疏散通道及避难所。
(4)自动控制设计安全安防范措施
有可燃气体、有毒气体检测报警系统和在线分析系统。
(5)电气、电讯安全防范措施
(6)消防及火灾报警系统
(7)紧急救援站或有毒气体防护站设计。
12.7.3事故应急预案
事故应急预案应根据全厂(或工程)布局、系统关联、岗位工序、毒害物性质和特点等要素,结合周边环境及特定条件以及环境风险评价结果制定。
应急预案的主要内容为:
1、应急计划区
危险目标为装置区、贮罐区、环境保护目标。
2、应急组织机构、人员
建立工厂、地区应急组织机构、人员。
3、预案分级响应条件
规定预案的级别及分级响应程序。
4、应急救援保障
配备应急设施、设备与器材等。
5、报警、通讯联络方式
规定应急状态下的报警通讯方式,通知方式和交通保障、管制。
6、应急环境监测、抢险、救援及控制措施
由专业队伍负责对事故现场进行侦察监测,对事故性质、参数与后果进行评估,为指挥部门提供决策依据。
7、应急检测、防护措施、清除泄漏措施和器材
事故现场、邻近区域,控制防火区域设控制和清除污染措施及相应设备。
8、人员紧急撤离、疏散、应急剂量控制、撤离组织计划
事故现场、工厂邻近区、受事故影响的区域人员及公众对毒物应急剂量控制规定,撤离组织计划及救护,医疗救护与公众健康。
9、事故应急救援关闭程序与恢复措施
规定应急状态终止程序,事故现场善后处理,恢复措施,邻近区域解除事故警戒及善后恢复措施。
10、应急培训计划
11、公众教育和信息
12.8污染物排放总量控制
按国家对污染物排放总量控制指标的要求,环境影响评价的任务之一,就是在核算污染物排放量的基础上提出工程污染物总量控制建议指标,污染物总量控制建议指标应包括国家规定的指标和项目的特征污染物。
国家规定的指标有:
大气环境污染物: 二氧化硫,烟尘,工业粉尘。
水环境污染物: 化学需氧量,石油类,六价铬 ,氨氮,氰化物,汞,镉,铅,砷。
固体废物: 工业固废。
项目的特征污染物, 是指国家规定的污染物排放总量控制指标未包括,但又是项目排放的主要污染物,如电解铝,磷化工排放的氟化物,氯碱化工排放的氯气,氯化氢等。这些污染物虽然不属国家规定的污染物排放总量控制指标,但由于其对环境影响较大,又是项目排放的特有污染物,必须作为项目的污染物排放总量控制指标。
评价中提出的项目污染物排放总量控制指标其单位为每年排放多少吨。
国家对主要指标(如二氧化硫, 化学需氧量)实行全国总量控制,根据各省市的具体情况,将指标分解到各省市,再由省市分解到地(市)州,最终控制指标下达到县。为了更科学实行污染物总量控制,全国组织对主要河流的水环境容量和主要城市的大气环境容量进行测算,使全国的污染物总量控制指标更加科学合理。
在环境影响评价中提出的项目污染物总量控制建议指标必须满足以下要求:①符合达标排放的要求 排放不达标的污染物不能作为总量控制建议指标。 ②符合相关环保要求,比总量控制更严的环境保护要求(如特殊控制的区域与河段)。 ③技术上可行,通过技术改造可以实现达标排放。