磷石膏渣堆污染物排放量估算方法研究

尹朝陽(yáng) 昝 麗 常 樂(lè)

（四川省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院 四川成都 610041）

引言

磷石膏為濕法制磷酸的副產(chǎn)物，多呈灰白色，密度為1.2～2.45g/cm3，是一種多組分的復(fù)雜晶體，其主要成分為硫酸鈣（CaSO4·2H2O）。由于磷石膏源自磷酸生產(chǎn)，其孔隙水呈酸性，pH值介于2～5，且含有磷化物、硫化物、氟化物和多種重金屬元素，如不妥善處理，易對(duì)環(huán)境造成污染。陳敏濤[1]等結(jié)合磷石膏污染特性與區(qū)域地質(zhì)狀況，分析了磷石膏堆場(chǎng)對(duì)區(qū)域水環(huán)境的影響；黃堯[2]等通過(guò)野外采樣、實(shí)驗(yàn)室分析等研究了磷石膏堆場(chǎng)周邊土壤中9種重金屬的含量與形態(tài)分布特征。

實(shí)際工作中，經(jīng)常需要估算一座磷石膏渣堆一年內(nèi)（或一段時(shí)間）污染物排放總量，而由于渣堆中磷石膏堆存年份各不相同，且磷石膏浸出污染物濃度受時(shí)間影響因素較大（根據(jù)課題組研究，浸出濃度呈指數(shù)衰減），因此較難計(jì)算。本文將結(jié)合磷石膏污染物釋放規(guī)律，展開(kāi)污染物排放量估算方法研究與探討。

1 估算方法研究

在實(shí)際工作與實(shí)驗(yàn)研究中，本文共總結(jié)出三種估算方法，詳見(jiàn)下文介紹。

1.1 平均法

定期對(duì)磷石膏渣堆調(diào)節(jié)池內(nèi)滲濾液污染物濃度進(jìn)行檢測(cè)，用一次測(cè)定結(jié)果（Ci），代表該段時(shí)間內(nèi)滲濾液污染物濃度的平均值，然后根據(jù)該段時(shí)間內(nèi)滲濾液產(chǎn)生量（Vi），計(jì)算該段時(shí)間內(nèi)污染物量（Qi）后，將一年內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，即可得到一年內(nèi)污染物排放總量。計(jì)算公式如下：

Q—磷石膏渣堆第n年污染物排放量，kg；

Vi—第i次測(cè)定的滲濾液產(chǎn)生量，m3；

Ci—第i次測(cè)定的滲濾液濃度，mg/L；

n—一年內(nèi)（或一段時(shí)間內(nèi)）滲濾液測(cè)定次數(shù)。

上述方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）計(jì)算簡(jiǎn)便，與真實(shí)情況吻合度較高。

上述方法存在以下缺點(diǎn)：

（1）滲濾液產(chǎn)生量與滲濾液污染物濃度需要定期進(jìn)行檢測(cè)，要求管理水平比較高；

（2）很多渣場(chǎng)無(wú)完善的滲濾液收集設(shè)施，調(diào)節(jié)池內(nèi)僅可收集到部分滲濾液，無(wú)法準(zhǔn)確估算排放量；

（3）由于前期檢測(cè)資料缺失，因此無(wú)法估算磷石膏渣堆前期排放量數(shù)據(jù)。

1.2 疊加法

水浸出方法是以純水為浸提劑，模擬固體廢物在特定場(chǎng)合中受到地表水或地下水的浸瀝，其中的有害組分浸出而進(jìn)入環(huán)境的過(guò)程；酸浸方法，是以硝酸/硫酸混合溶液為浸提劑，模擬廢物在不規(guī)范填埋處置、堆存時(shí)，其中的有害組分在酸性降水的影響下，從廢物中浸出而進(jìn)入環(huán)境的過(guò)程。因此水浸出液或酸浸出液中污染物濃度，可代表外界環(huán)境（酸堿）影響下，磷石膏中污染物釋放水平?？筛鶕?jù)浸出污染物濃度，可判定磷石膏攜帶的可溶性污染物量。而在水浸出方法中，浸出液按液固比為10∶1（L/kg）制取，磷石膏浸出液污染物濃度可轉(zhuǎn)變?yōu)榱资鄶y帶的可溶性污染量。

采取不同堆存年份的磷石膏，分別測(cè)定其污染物浸出濃度（選用水浸出或酸浸出，依照當(dāng)?shù)赜晁再|(zhì)而定）。堆存（n-t-1）年減去堆存（n-t）年后磷石膏的浸出濃度，則可表示單位質(zhì)量磷石膏堆存（n-t）年后污染物釋放量。

按照上述分析，對(duì)某一時(shí)刻t堆存至渣場(chǎng)的磷石膏，第n年污染物排放量可按下式計(jì)算：

Qt—第t年填埋的磷石膏到第n年的污染物排放量，t；

Mt—第t年填埋磷石膏的重量，t；

Nn-t—堆存n-t年后磷石膏污染物浸出濃度，mg/L

N0—初始磷石膏污染物浸出濃度，mg/L；

n—自磷石膏渣場(chǎng)運(yùn)行至計(jì)算年的年數(shù)，a。

對(duì)每年填埋的磷石膏的污染物排放進(jìn)行疊加，則為該座磷石膏渣堆第n年污染物的排放量，可按下式計(jì)算：

Qn—磷石膏渣堆第n年污染物排放量，t；

n—自磷石膏渣場(chǎng)運(yùn)行至計(jì)算年的年數(shù)，a。

1.3 擬合法

由于在實(shí)際測(cè)算中，有可能無(wú)法采集到每個(gè)堆存年份的磷石膏樣品，可繪制堆存時(shí)間與磷石膏浸出濃度的曲線，并進(jìn)行數(shù)值模擬，建立以時(shí)間為變量的模型函數(shù)，結(jié)合疊加法中的公式即可得下述計(jì)算公式：

2 實(shí)例計(jì)算

某磷石膏渣堆處于運(yùn)行階段第6年，前五年每年磷石膏堆存量依次為：30、30、26、24、20 萬(wàn) t，由于渣場(chǎng)管理原因，無(wú)法分辨某些廢渣的堆存年份，因此只采取了新鮮磷石膏、堆存兩個(gè)月、半年、兩年、五年的磷石膏，并得到了浸出數(shù)據(jù)（水浸），詳見(jiàn)表2，求運(yùn)行至第6年時(shí)該座渣堆的污染物釋放量（F、P）。

（1）根據(jù)已有年份磷石膏浸出數(shù)據(jù)，針對(duì)F、P，分別建立以時(shí)間為變量的模型函數(shù)，然后求出空白年份的污染物浸出濃度，詳見(jiàn)下表。

（2）將已知數(shù)據(jù)代入公式二中，求得第t年填埋的磷石膏到第6年的污染物排放量Qt。

（3）將前五年數(shù)據(jù)進(jìn)行加和，即可得到該渣堆第6年的污染物排放量Qn。

表2 磷石膏中污染物釋放規(guī)律

表3 磷石膏渣堆污染物釋放量計(jì)算表

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)磷石膏廢渣污染物釋放規(guī)律的研究，總結(jié)出了三種不同的渣堆污染物排放量估算方法，并可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。且由于大多數(shù)固體廢物渣堆或填埋場(chǎng)具有相似性，因此上述方法還可推廣到到其它類型固廢渣堆或填埋場(chǎng)中應(yīng)用。