Este artículo examina las regulaciones relevantes en Estados Unidos y China, y realiza un estudio en profundidad de los modelos numéricos y algorítmicos específicos que determinan el rango de indicadores de emisiones. Con base en el desarrollo industrial de mi país y las condiciones nacionales, se dan sugerencias de revisión específicas. Los límites de emisión directa de los parámetros de control de contaminantes de aguas residuales de desulfuración se obtienen mediante el modelo de cálculo: el límite máximo de emisión diaria de cloruro es ≤500 mg/L, el límite máximo de emisión diaria de sólidos disueltos totales (TDS) es ≤215 mg/L y el de selenio. es ≤65438.
En 2015, el Consejo de Estado emitió el "Plan de Acción para la Prevención y el Control de la Contaminación del Agua" (en adelante, las "Diez Medidas sobre el Agua"), que aclaró el enfoque de la gestión del medio ambiente hídrico de mi país y señaló la dirección para la prevención y el control de la contaminación del agua en mi país.
Los contaminantes de las aguas residuales de desulfuración producidos por la desulfuración húmeda de gases de combustión de piedra caliza y yeso en centrales eléctricas alimentadas con carbón tienen una composición compleja y el contenido de varios metales pesados excede el estándar. Las emisiones directas pueden causar múltiples daños a largo plazo al medio ambiente y al cuerpo humano. Por lo tanto, la industria energética formuló por primera vez en 2006 los "Indicadores de control de calidad del agua para aguas residuales FGD húmedas de piedra caliza y yeso de plantas de energía térmica" DL/T997, que establecen requisitos inofensivos para los correspondientes indicadores de emisiones contaminantes y tecnologías de tratamiento mediante el control de la concentración.
Los métodos de tratamiento convencionales para aguas residuales de desulfuración incluyen precipitación química, floculación, neutralización, precipitación y otras rutas técnicas. Sin embargo, con el gradual surgimiento y madurez de las tecnologías de cero emisiones en los últimos años, sumado a problemas como el pequeño número de indicadores de control que implementan los estándares existentes y la falta de distinción entre tecnologías para establecer límites estándar, los estándares originales se han vuelto incompetentes. en términos de avance tecnológico y la adaptabilidad en términos de requisitos ambientales es cada vez menor.
Con el fin de mejorar aún más el sistema nacional de normas de emisión de contaminantes ambientales, estandarizar y fortalecer el control de emisiones de aguas residuales en la industria de energía térmica y orientar el desarrollo sostenible y saludable de la industria de protección ambiental de contaminantes energéticos, revisando la desulfuración. estándares de aguas residuales es la tendencia general.
Al comparar las revisiones de los estándares de emisión de contaminantes en China y Estados Unidos y los modelos de cálculo de los límites de concentración del índice de emisión de contaminantes, este documento desarrolla un método de cálculo directo del límite de emisión adecuado para los parámetros de control de contaminantes de las aguas residuales de desulfuración de mi país. .
1 Comparación de los estándares revisados de emisiones contaminantes entre China y Estados Unidos
El proceso de determinación de indicadores de emisiones contaminantes basados en tecnología en Estados Unidos
El método de determinar los límites de emisión de contaminantes del agua en los Estados Unidos Hay básicamente tres tipos: ① Método de sustancia química específica ② Método de toxicidad integral de aguas residuales ③ Método de referencia biológica o método de evaluación biológica;
A través de la investigación, el método principal utilizado en los Estados Unidos para determinar los límites de emisión de contaminantes del agua de fuentes puntuales industriales es el método de toxicidad integral de la calidad del medio ambiente del agua. Este método utiliza pruebas de exposición de organismos acuáticos para determinar la toxicidad integral de los contaminantes y es adecuado para situaciones en las que es difícil determinar la calidad de las aguas residuales y proponer contaminantes específicos.
Esto es diferente a utilizar métodos químicos específicos para cumplir con los estándares de calidad del agua para químicos específicos. Según el Plan Nacional de Reducción de Descargas de Contaminantes (NPDES) de los Estados Unidos, el contenido principal es la emisión e implementación de permisos de descarga de contaminantes. El contenido de implementación de esta política es el límite del permiso de descarga para contaminantes de fuente puntual.
Una de las bases para la determinación de los límites de emisión de contaminantes de fuente puntual en Estados Unidos se basa en la tecnología, es decir, teniendo en cuenta las capacidades técnicas de procesamiento actualmente alcanzables; la segunda se basa en la calidad del agua; es decir, considerando plenamente los factores ambientales y los estándares de calidad del agua para los efectos biológicos y la salud humana.
La Figura 1 muestra el proceso de investigación objetivo de la EPA de EE.UU. en la determinación de límites indicadores de emisiones contaminantes de aguas residuales basados en la tecnología de tratamiento.
Figura 1 Proceso de determinación del valor límite estándar de emisión de contaminantes al agua de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU.
1.2 Procedimiento de revisión de los estándares nacionales de emisión de contaminantes convencionales
de mi país Control de emisiones de contaminantes industriales Las normas generalmente se basan en los correspondientes procesos y rutas técnicas de eliminación de contaminantes, siendo la salud humana (es decir, los beneficios ambientales) el requisito básico. Además de la viabilidad técnica, la ruta técnica controlada por la norma también debe considerar plenamente los indicadores económicos, es decir, los costos de inversión y operación.
Con base en la base de revisión objetiva existente anterior, el autor analizó exhaustivamente los antecedentes de revisión, la necesidad, el cálculo y los métodos de investigación de varios estándares. La descomposición del proceso de determinación del estándar determinado se muestra en la Figura 2.
Figura 2 Proceso de revisión de los estándares de control de contaminantes de aguas residuales de desulfuración
1.3 Problemas con los indicadores de emisiones contaminantes de China
Los indicadores relevantes de 1.3.1 no están incluidos en el norma se refleje plenamente.
El estándar de control para aguas residuales de desulfuración en mi país es el estándar de la industria "Indicadores de control de calidad del agua para aguas residuales de desulfuración húmeda de piedra caliza y yeso de plantas de energía térmica" (DL/T997-2006). Los indicadores incluyen el mercurio total. , cromo total, cadmio total, El control de metales pesados como plomo total, níquel total, sólidos suspendidos, demanda química de oxígeno, sulfuros, fluoruros, sulfatos y pH está restringido.
Teniendo en cuenta las rutas técnicas recomendadas a nivel nacional para el tratamiento de aguas residuales de desulfuración, como precipitación, coagulación, neutralización y otros tratamientos químicos, el proceso de tres cajas cumple con los estándares de descarga. Esta ruta es importante para los sólidos suspendidos y la mayoría de los metales y metales pesados.
La tasa de eliminación de mercurio metálico y arsénico es alta, pero la tasa de eliminación de cloruro, bromuro, boro, sulfato, amonio y otros sólidos disueltos (TDS) es baja [13]; como el selenio Menos eficaz.
Para esta tecnología de tratamiento, existen pocos tipos de estándares de control, y los estándares no reflejan adecuadamente las emisiones de sustancias nocivas como las sales solubles y el selenio.
En segundo lugar, las rutas técnicas nacionales recomendadas para el tratamiento de aguas residuales de desulfuración incluyen precipitación química, coagulación, pretratamiento de neutralización, concentración de membrana, evaporación de calor residual de gases de combustión, secado/cristalización por evaporación, es decir, tecnología de descarga cero para aguas residuales de desulfuración.
La tecnología requiere limitar las concentraciones de mercurio, arsénico, selenio y nitrato/nitrito en los efluentes, y limitar los sólidos suspendidos totales (SST).
Las normas de control de aguas residuales de desulfuración de mi país ya no satisfacen las necesidades del desarrollo social. Es necesario aumentar los indicadores de control de las normas de implementación existentes y prestar más atención a los sólidos disueltos totales, TDS, nitrato/nitrito y mercurio. , y indicadores de control de cromo hexavalente, cobre, selenio y otras sustancias nocivas.
1.3.2 No se ha considerado plenamente la viabilidad técnica y económica.
Estudio en profundidad de las normas de emisión de contaminantes recientemente revisadas de 2015 de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. 40 CFR Parte 423 "Directrices y normas para límites de efluentes para categorías de fuentes puntuales de generación de energía a vapor"; la regla final tiene dos conjuntos de; regulaciones sobre los límites BAT (mejor tecnología disponible económicamente alcanzable) de gases de combustión para los estándares de control de aguas residuales de desulfuración. El primer conjunto de estándares de control de MTD es el estándar de límite numérico para SST (sólidos suspendidos totales). Este método de control es el mismo que la especificación anterior BPT (Mejor tecnología de control práctica actualmente disponible) de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. para TSS. El segundo conjunto de estándares de control de MTD son estándares de límite numérico para mercurio, arsénico, selenio y nitrógeno nitrato/nitrito, mientras que el control de aguas residuales FGD para centrales eléctricas de carbón (ES) existentes y nuevas centrales eléctricas (NS) que utilizan tecnología avanzada es voluntario. Los indicadores son mercurio, arsénico, selenio y TDS.
Sin embargo, China aún no ha establecido un sistema sistemático de evaluación de tecnologías de reducción de emisiones contaminantes. Actualmente, sólo hay 11 BAT en China, lo que no es suficiente para respaldar la revisión de los estándares de descarga de contaminantes al agua para todas las industrias.
1.3.3 Es necesario mejorar la adaptabilidad de las normas en términos de avance tecnológico y requisitos medioambientales.
La norma debe integrarse perfectamente con la tecnología actual de tratamiento de aguas residuales por desulfuración y los requisitos ambientales. Los límites de emisiones de contaminantes del agua industrial se formulan considerando de manera integral varios factores, como los niveles de emisiones de contaminantes industriales, la tecnología de tratamiento de contaminantes, los requisitos de calidad ambiental y las normas nacionales y extranjeras pertinentes.
Ahora que la tecnología de cero emisiones se ha aplicado parcialmente en China, los indicadores de control de calidad del agua de las aguas residuales húmedas de desulfuración de piedra caliza y yeso de las centrales térmicas están lejos de ser adecuados para la tecnología actual de control de la contaminación.
Para los estándares de control de emisiones de aguas residuales de desulfuración húmeda en los Estados Unidos, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. ha formulado diferentes límites de control basados en diferentes tecnologías de tratamiento.
Por ejemplo, las plantas de energía que solo usan precipitación química para tratar las aguas residuales de desulfuración deben proponer estándares de control para el mercurio y el arsénico; las plantas de energía que usan precipitación química seguida de un tratamiento biológico en serie de las aguas residuales de desulfuración deben proponer estándares de control; para mercurio, arsénico, selenio y nitrato/Las normas de control para el nitrógeno nitrito y las plantas de energía que utilizan la evaporación para tratar las aguas residuales de desulfuración tienen requisitos para controlar el mercurio, el arsénico, el selenio y los sólidos disueltos totales;
2 Modelos de cálculo relacionados
2.1 Modelos de cálculo de países desarrollados para determinar límites de concentración de indicadores de emisiones contaminantes
Consultar el Plan Nacional de Reducción de Contaminantes de EE. UU. (NPDES) 》El método de cálculo de los límites de concentración de contaminantes del agua basado en la tecnología BAT se utiliza para establecer un proceso de modelo de cálculo.
(1) De acuerdo al impacto ambiental, es decir, la principal contradicción, determinar los indicadores de contaminantes a controlar, incluyendo la toxicidad de largo plazo/crónica y de corto plazo/aguda.
(2) Los límites de concentración de aguas residuales industriales se dividen en límites de concentración máxima diaria (a corto plazo) y valores medios de 30 días (a largo plazo). Se dividen en límites de concentración para vertido directo. cuerpos de agua naturales y límites de concentración para descargas en áreas públicas aguas abajo. Los límites de concentración de los equipos de tratamiento de aguas residuales y las fórmulas de algoritmos para diferentes concentraciones también son diferentes.
Tome un contaminante I emitido por una determinada fábrica como ejemplo para analizar el promedio a largo plazo (LTA), como se muestra en la fórmula (1).
(3) Determinación del coeficiente de variación diario y coeficiente de variación mensual VF.
(4) De acuerdo con el límite de concentración estándar del modelo de cálculo = LTA × VF, finalmente se determinan los estándares de límite de concentración para diferentes concentraciones de contaminantes en la industria de aguas residuales.
(5) Verificación de viabilidad.
2.2 Modelo de cálculo del límite estándar de descarga de aguas residuales industriales de China
(1) Para determinar el límite de concentración de un determinado contaminante, el promedio a largo plazo de la industria utiliza el modelo de cálculo de la raíz media aritmética. basado en las emisiones de la empresa. Tomando la DQO de DQO como ejemplo, la fórmula se muestra en la fórmula (2).
3 Método de cálculo de los límites de concentración de los estándares de descarga de aguas residuales de desulfuración en mi país
De acuerdo con la base técnica de los límites estándar de "Estándares de descarga de aguas residuales de desulfuración" recientemente revisados, se planea utilizar la tecnología de emisión cero de "pretratamiento químico RO" Reducción de la concentración de la membrana por evaporación y cristalización "es la tecnología principal, complementada con la tecnología de" pretratamiento químico RO reducción de la concentración de la membrana calor residual evaporación por derivación de los gases de combustión ".
Se sabe que los indicadores de producción de agua de los dos procesos son equivalentes en condiciones normales de trabajo. Tomando como prototipo de referencia un proyecto de desulfuración de aguas residuales sin descarga a gran escala de una central eléctrica doméstica alimentada por carbón. ver los parámetros de control de importación y exportación de los principales contaminantes del sistema de aguas residuales de desulfuración de descarga cero, Tabla 1.
Tabla 1 Parámetros de control de importación y exportación de los principales contaminantes en el sistema de aguas residuales de desulfuración de descarga cero
Según las características de calidad del agua de las aguas residuales de desulfuración húmeda de piedra caliza-yeso provenientes de energía a carbón plantas, principales contaminantes que pueden causar daño ambiental El análisis de contaminantes, principales objetos de control de las normas de calidad del agua existentes y las conclusiones sobre las mejores tecnologías de tratamiento recomendadas por el Ministerio de Protección Ambiental determinan los tipos de contaminantes que deben controlarse en las aguas residuales de desulfuración , como se muestra en la Tabla 2.
Tabla 2 Determinación de los parámetros de control de contaminantes de aguas residuales de desulfuración basados en la tecnología de cristalización por evaporación/evaporación de derivación
Lo siguiente se basa en los datos de calidad del agua de 10 plantas de energía alimentadas con carbón que utilizan aguas residuales de desulfuración. Tecnología de descarga cero Básicamente, tome el ion sulfato contaminante representativo SO42- como ejemplo y sustitúyalo en el modelo matemático para el cálculo. El proceso y los resultados son los siguientes.
(1) Calcule el LTA promedio a largo plazo, como se muestra en la fórmula (8).
El método nacional de determinación de la demanda química de oxígeno es el método del dicromato. Según GB 11914-1989, el límite de detección de este método es 0,2 mg/L; la tasa no detectada es p=0.
Los resultados del cálculo de los límites de concentración BAT para otros contaminantes en la Tabla 1 son los mismos que los del sulfato, por lo que los resultados del cálculo final se muestran en la Tabla 2.
4 Conclusión y perspectivas
(1) El proceso de evaporación y cristalización basado en la mejor tecnología disponible (BAT): tecnología de descarga cero de aguas residuales de desulfuración se utiliza como base técnica para determinar el límite de concentración estándar Al estudiar completamente los algoritmos del modelo matemático utilizados por los departamentos de protección ambiental de China y Estados Unidos para formular los límites estándar de descarga de aguas residuales, los tipos de contaminantes y los intervalos de concentración de control de los estándares de control de descarga de aguas residuales de desulfuración respaldados por esta solución técnica. fueron determinados.
(2) Basado en un estudio en profundidad de los métodos estándar de determinación de límites de China y Estados Unidos, combinados con las similitudes y diferencias en los modelos de cálculo de los dos países, los tipos de contaminantes que deben determinarse en función de las características de calidad y cantidad del agua de las aguas residuales de desulfuración, incluido el límite máximo de emisión diaria de TDS recientemente agregado, el límite máximo de emisión diaria de nitrato, el nivel de control de iones de sales inorgánicas como el cloruro y el control. nivel de cobre y selenio como segundo contaminante, y el nivel de control de mercurio y selenio como primer contaminante. Indicadores de control de metales pesados como el cromo hexavalente.
(3) Los nuevos indicadores de control de aguas residuales de desulfuración deberían ser más adecuados para las necesidades de desarrollo ambiental actuales y futuras.
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