国家煤炭工业污染物排放标准制订技术方法

　 摘要：新制定的国家《煤炭工业污染物排放标准》将于2006年10月1日正式实施。该标准是基于技术而制订的，它是国家水污染物排放标准体系的重要组成部分。本文概要介绍该标准的制订思路、技术方法以及确定排放限值的技术依据。

　关键词：国家污染物排放标准；煤炭工业；技术方法

　THE PRINCIPLE AND METHODOLOGY FOR DEVELOPMENT OF NATIONAL EMISSION STANDARD FOR POLLUTANTS FROM COAL INDUSTRY

　Abstract: The new rule National Emission Standard for Pollutants from Coal Industry will be effective on Oct. 1 st , 2006. The standard is technical-based. It is an important one in the national effluent standards family. In this article, the principle and methodology for development of the standard is described.

　Key Words : National Emission Standard, Coal Industry, Methodology

　　1 制订背景

　煤炭在我国能源结构中占主导地位，煤炭工业是我国重要的基础能源产业。2004年我国煤炭产量达到19.56亿吨， 2005年已超过20亿吨。煤炭大量开采，排放大量污染物，对生态环境造成较严重的影响。据典型调查统计，2004年我国煤矿排放废水约为36～40亿吨，占当年全国工业废水排放总量的17.2% 。其中，酸性矿井水占采煤废水排放量的10％左右，见图1。此外，煤炭开采、分选、储存、运输等环节中煤尘的排放问题也比较严重。据估计，未采取控制措施情况下，煤尘的排放导致约1～2％的煤炭资源损失。在固体废物方面，据统计，采煤和选煤每年产生并排放煤矸石约2亿吨，占全国工业固体废物排放量的20%左右，是工业固体废物排放第一大户。

　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图 1 中国采煤废水排放量情况

　　煤炭工业污染控制过去一直执行综合污染物排放标准。但从管制效果来看，综合型排放存在行业针对性，不利于污染控制。例如GB 8978-1996《污水综合排放标准》，只明确了煤炭工业执行悬浮物限值，但对于其他55种污染物排放限值，煤炭工业究竟如何执行，没有明确规定。其次，GB 8978中排放限值分为三级，与功能区挂钩，造成各个企业之间执行的标准限值不同，不利于市场公平竞争。第三，目前标准限值偏松，例如对于1998年前建设企业，悬浮物二级排放限值为300 mg/m3 ，不利于煤炭工业的污染治理。最后，对于大气污染物和固体废物，目前还没有专项的标准对其进行控制和管理。

　为了加强对煤炭工业废水、大气污染物排放控制和管理，有必要针对煤炭工业污染物控制制定排放标准。

　　2 、制订原理

　基于技术是制订国家煤炭工业污染物排放标准的基本原理。排放标准的目的是为了管制工业点源的污染物排放。污染物排放的削减，归根到底是采用合理的生产工艺（污染预防）和污染处理技术（车间处理＋末端处理）。因此，污染物排放标准的作用就是要确保工业点源采用了合适的污染控制技术、并且能保证安装的污染控制设施能正常运行。从排放标准的目的和作用分析，制订排放标准必须建立在目前可行的控制技术（包括污染预防技术和污染物处理技术）分析和评估基础之上，根据技术并考虑经济承受力确定限值。

　根据基于技术这一基本原理，决定污染物排放控制要求不应按工业点源的生产规模、区域位置等的差别做出不同规定。排放限值也不与受纳水体功能区、大气功能区要求对应，不因受纳水体功能或大气功能区的不同而划分不同的限值。

　由于现有煤炭点源和新建煤炭工业项目技术水平可能不同，新建项目可以采用较先进的生产工艺和处理技术，因此基于技术的污染物排放标准应合理区分新旧污染源，分别制订现有源排放限值和新源排放限值，新源排放限值从严。

　由于污染物分为常规污染物和有毒污染物。不同类型污染物处理技术存在差异，并且对人体健康和生态环境的影响也不同。因此，对于有毒污染物的控制有毒污染物，甄选先进、可行、有效的技术，适度考虑经济因素。

　　3 、主要技术内容

　标准编制组通过重点污染源调查，对我国煤炭工业污染物排放和治理现状进行技术经济评估，同时考虑行业环境影响、参考国内外相关标准并研究煤炭行业相关政策、法规，最后确定排放标准限值和相关技术规定。

　新标准规定了煤炭工业工业水污染物排放限值、地面生产系统大气污染物排放限值、以及煤矸石堆置场环境管理技术规定。标准技术内容结构参见图 2 。


　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图 2 煤炭工业污染物排放标准技术内容框架图

　　煤炭工业水污染物排放控制是标准的重点。部分内容规定了有毒污染物排放限值、采煤废水排放限值、选煤废水排放限值以及矿井水水资源化利用技术指导性要求。虽然仅有少数煤矿存在有毒污染物的排放问题，但考虑到其环境风险，应严格加以控制，现有生产线与新建生产线执行相同的限值。采煤废水和选煤废水排放限值，考虑现有生产线和新（扩、改）建生产线的差异，对于现有生产线，给予一定过渡期，限值逐渐加严，以便于企业进行污染控制设施的改造。

　　4 水污染物排放限值

　　4.1 采煤废水排放限值

　酸性采煤废水和含悬浮物（非酸性）采煤废水处理技术的评估，是确定采煤废水排放限值的依据。

　对于酸性采煤废水，目前我国有如下几种候选处理技术：

　（ A ）石灰中和法

　（ B ）石灰乳－石灰石联合处理技术；

　（ C ）二级综合处理技术

　（ D ）其他处理技术，包括石灰石中和工艺和人工湿地法等。

　标准编制组分别对这四种候选技术进行了评估。（ A ）石灰石中和法特点是工艺简单，操作方便，出水pH能达到6～9，除铁效率较高；（ B ）石灰乳－石灰石联合处理技术，处理成本较低、工艺流程相对简单，能较有效地调整pH，去除COD、SS 。（ C ）二级综合处理工艺，中和反应沉淀加曝气氧化，经混合、絮凝、沉淀后排放。能有效去除重金属离子、提高废水的pH值，确保出水不返色。 (D) 其他处理技术。石灰石中和工艺虽该工艺操作简单、管理方便，处理费用较低，但出水pH值往往达不到6.0，且对于Fe²⁺的去除率低。用湿地作为基质的天然生物处理方法，工艺流程简单，处理设施相对较少，但占地面积较大。鉴于我国人多地少的国情，该技术的有诸多问题。

　最终，选择（ B ）和 (C) 作为确定酸性采煤废水排放限值的技术依据；（ C ）二级综合处理技术，作为确定新源限值的依据。

　对于非酸性采煤废水，一般采用沉淀、澄清或过滤工艺。目前处理技术有：（ A ）混合反应－斜管沉淀处理技术、（ B ）旋流反应－斜管沉淀－无阀过滤处理技术以及（ C ）水力循环澄清－重力式无阀过滤处理技术。这几种技术都比较成熟，对SS去除率大于90％，均为可行的处理技术。

　悬浮物固体（ SS ）是采煤废水排放标准中最重要的限值指标。根据调查，我国90％左右的采煤废水 SS 初始排放浓度在500mg/L 以下。对于新建生产线，以去除率为90％计，SS标准限值确定在50mg/L 。对于现有生产线，考虑到与GB 8978-1996中一级排放限值衔接，SS标准限值为70mg/L。

　其他排放指标，如油类，参考综合排放标准，现有选煤厂排放标准定为 10mg/L，新建选煤厂为5mg/L。由于Fe直接影响水体的感观特性，小于10mg/L 是目前处理技术能达到的水平，参照国外污染物排放标准，故定为7mg/L 。

　由于COD主要来源于采用重铬酸钾法测定时煤粉的氧化。因此根据各方面的意见，本标准采用了折衷的方案 , 规定在测定COD之前，应采用中速定量滤纸去除水样中煤粉的干扰，而COD限值与SS限值相同。

　　4.2选煤废水排放限值

　选煤废水中主要污染物也是悬浮物，但相对于采煤废水更难处理。目前采煤废水处理主要采用絮凝沉淀、澄清、气浮等工艺，即：

　（ A ）预浓缩－管道反应－沉淀处理技术

　（B）预沉调节－机械加速澄清处理技术

　（ C ）预浓缩－气浮处理技术

　标准编制组对这三种技术进行了评估。 采用(A)技术，处理效果：进水 SS 60 386 ～ 107 544mg/L ， COD 22 431～38 693mg/L ， pH=8.19～ 8.50 ；出水 SS44 ～80mg/L ， COD 24～50mg/L ， pH=7.80 ～ 8.43 。采用 (B) 技术， 处理后的出水水质 pH 7.5 ～ 8.2 ， SS 小于 90mg/L ， COD小于70mg/L 。采用（ C ）技术，悬浮物固体去除率效率较高，能达到 95% 以上。原水水质： SS≤3700mg/L ， COD≤ 2100mg/L pH 值为7.1 ～8.3 。处理后的出水水质： pH7.5～8.5、 SS 35～70mg/L 、 COD 20～55 mg/L 。

　 这三种技术都作为标准限值确定的依据。根据这三种技术的处理水平，现有选煤厂SS限值定为100mg/L 。

　由于Fe 直接影响酸性采煤废水的感观特性，小于10mg/L 是目前处理技术能达到的水平，参照国外污染物排放标准，故定为7mg/L 。

　其他排放指标的确定，与采煤废水类似。

　　5、大气污染物限值

　煤炭工业大气污染主要表现为煤尘（颗粒物）。煤尘排放主要来源于： 1) 原煤筛分、破碎、转载等过程 , 以及2) 风选工艺的皮带机的转载点、振动筛的筛面以及风选机通风管路等。

　控制煤尘排放采取的主要措施是安装除尘设备。常用的除尘设备有袋式除尘器、电除尘器、旋风除尘器等种类。目前袋式除尘器在煤炭工业广泛应用。

　袋式除尘器是一种利用有机或无机纤维过滤布将含尘气体中的粉尘过滤出来的净化设备，因滤布多做成袋式，故称袋式除尘器。袋式除尘器采用深层过滤或表面过滤的过滤机理将粉尘阻挡在滤布外部而通过洁净气体，为维持持续稳定的处理能力和较高的净化效率，需要采取清灰机构将附着的粉尘抖落。

　袋式除尘器的主要优点有：1）除尘效率高，能达到95～99％的除尘效率（与初始浓度有关，浓度越高效率越高），多数情况下，颗粒物排放水平低于 50mg/m 3 ； 2 ）适应性强； 3 ）使用灵活； 4 ）工作稳定，维护相对简单。

　袋式除尘器的主要缺点是：1）普通滤料不能耐高温；2）普通滤料不适应粘结性强及含湿量高的粉尘；3）阻力较大。由于煤尘一般处于常温状态下，不属于粘性粉尘，因此袋式除尘器目前在煤炭工业中得以广泛应用。

　对于 原煤筛分、破碎、转载等除尘设备，颗粒物 初始浓度为 3000 ～ 4000mg/m 3 。按除尘器效率平均 98 ％计，最终排放浓度为 60 ～ 80mg/m 3 。

　对于风选皮带机的转载点、振动筛的筛面与原煤粉尘排放，采用袋式除尘器收集，回收利用煤尘，排放浓度低于 80mg/m ³ 。

　风选机主通风管路，初始排放浓度高，约为20g /m³ 。但由于采用循环风量，故外排风量大大降低，约为总风量的 1/6 。目前，采用旋风器＋布袋除尘器两级除尘系统。旋风除尘器作为预除尘，除尘效率一般大于 90% ；二级除尘采用袋式除尘器，进一步削减粉尘排放浓度。根据某煤炭风选厂的实地监测数据表明，风选主通风管路粉尘排放浓度为 64.4mg/m ³ 。

　根据上述分析，标准规定有组织颗粒物排放限值为80mg/m³ 。

　　6 、成本与环境效益

　　6.1 处理成本

　采煤废水。新标准实施后，全国需对现有煤矿投入约 106 亿元进行采煤废水处理设施建设，每年的废水处理运行费用约为 16.34 亿元。根据煤炭行业规划，估计每年新增矿井水排放 2.0 ～ 2.5 亿吨。若要达到本标准规定的新源排放限值，每年需增加处理设施投资约 6.5 亿元，年运行费用增加约 1.5 亿元。

　选煤废水。部分现有选煤厂需要进一步改造或增加处理设施才能达标，按 2004 年全国煤炭选煤废水排放量约为7000万吨计算，需要投入资金 3.2 亿元。按平均处理成本 0.95 元 / 吨废水计算，年处理成本约 0.65 亿元。

　综上，本标准实施后，估计煤炭工业需投入110亿元进行废水治理设施建设，废水处理年运行费用约为17亿元。

　　6.2 环境效益

　新标准实施后，若煤矿全部达到本标准规定限值，每年将削减 65.7万吨悬浮物固体（SS）左右，全国约3.8亿吨酸性矿井水排放得到控制。不仅减少污染物排放量、促进国家地表水水质的改善，还可促进矿井水的资源化利用、节约地下水资源，缓解我国部分地区缺水紧张状况。

　此外，新标准规定了煤炭地面生产系统大气污染物排放限值。通过标准实施，采取防尘、抑尘、除尘等措施，估计每年可减少煤尘耗损约 2200 万吨，不仅节约了煤炭资源，还可减少煤粉的环境污染。

　新标准还规定了煤矸石管理技术内容。通过严格执行这些规定，可在一定程度上缓解煤炭工业固体废物对环境的污染，促进煤矸石的综合利用。