泄漏混合废水虚拟治理成本

2017-03-15 08:51:49 10

  当前,我国环境污染形势严峻,突发性水污染事件频发[1-3],以复杂混合泄漏污染物为特征的河流水环境污染问题日益突出,严重威胁到我国的生态环境安全。

  准确地定量评估突发性水污染事件的生态环境损害对遏制环境污染行为,保障受损的环境资源得到及时的恢复补偿具有重要意义。欧美等发达国家的许多学者已经在这一领域作了大量的研究,创新性地发展出一系列丰富的适合各国国情的量化方法和理论模型[4-19]。我国也有许多学者尝试将国外的经验方法引入到中国[20-23],但生态环境损害的价值评估难度很大,评估结果的不确定性很高,阻碍了环境损害评估工作的进一步推广。张红振等[24]在比较分析美国、欧盟、日本等环境损害评估国际实践经验的基础上,系统梳理了各国相关技术导则和评估方法。牛坤玉等[25]总结了美国自然资源评估相关的法律法规和技术导则,并介绍了目前美国所采用的最主要的自然资源损害评估方法。2014年10月,环境保护部公布了《环境损害鉴定评估推荐方法(第II版)》[26],2014年12月,又公布了《突发环境事件应急处置阶段环境损害评估推荐方法》,明确在突发环境事件发生后,可以采用虚拟治理成本法计算生态环境损害,得出的结果可以作为生态环境损害赔偿的依据[27]。2014年12月30日,江苏省高级人民法院成功依据虚拟治理成本法二审判决江苏常隆农化有限公司等六家公司赔付1.6亿元的环境修复费用[28]。

  所谓虚拟治理成本,是指按照现行的治理技术和水平治理排放到环境中的污染物所需要的支出。由于水环境具有流动性强、环境损害不易表征等特点,当损害现场无法复原、环境基线难以确定时,按照一定的技术规范,可以采用虚拟治理成本法对生态环境损害进行量化[26]。按照《突发环境事件应急处置阶段环境损害评估推荐方法》的要求,污染物的虚拟治理成本采用突发环境事件发生地的工业企业或污水处理厂单位污染物的治理平均成本,但对于复杂混合的泄漏污染物,由于其成分复杂,难以获取治理平均成本。为此,本文以某减水剂泄漏事件为例,摸索一种利用模拟治理来获取虚拟治理成本的方法,为准确量化生态环境损害奠定基础。

  1 材料与方法

  1.1 主要仪器及试剂

  主要仪器:ToxScreen-II毒性分析仪(以色列,CheckLight公司)。

  主要试剂:冻干发光细菌、存储缓冲液、重金属缓冲液、有机物缓冲液。

  1.2 事件概况和泄漏物质分析

  2014年3月6日某减水剂搅拌站生产废水收集池的搅拌轴出现故障,无法收集废水,随后其搅拌楼的水剂秤出现故障,约100kg的减水剂与生产废水混合后进入沉渣池,由于沉渣池满容,导致该混合废水外溢,并通过站外水沟进入A江造成水体污染,混合废水泄漏量约200t。

  该事件外泄减水剂为氨基磺酸盐高效减水剂,是一种单环芳烃型高效减水剂,主要由对氨基苯磺酸、单环芳烃衍生物苯酚类化合物和甲醛在酸性或碱性条件下加热缩合而成。主要配方成分为:苯酚、对氨基苯磺酸、甲醛、氢氧化钠、葡萄糖酸钠和丙酮。

  1.3 虚拟治理方案设计

  虚拟治理成本是指假设污染物在未进入外环境前已经得到治理而应花费的成本,但在该事件中,混合废水所含污染物成分复杂,更无法获取当地同类污染物的实际治理成本,故作者采用模拟治理的方式来获取混合废水的虚拟治理成本,设计方案如下:

  采用投加混凝剂(聚合氯化铝)的方式来模拟处置泄漏的混合废水,模拟处置过程为:租用搅拌机1台,污泥泵1台、压滤机1台和足够处理200t混合废水的场地,并聘用2名劳工,将混凝剂(聚合氯化铝)一次性投加到该200t混合废水中,每搅拌2h后关闭搅拌机2h(在关闭搅拌机期间用污泥泵抽取底部含水污泥压滤成饼),预计处置时间为1d。

  在实际处置过程中,处置单位根据原水不同的情况,在投加混凝剂前需通过模拟实验求得最佳投加量,因此该200t混合废水的虚拟治理成本主要包括小试模拟费用、电费、人工费、设备租用费、药剂费(混凝剂)、场地租用费和污泥处置费。

  1.4 小试模拟实验设计

  1.4.1 实验目的

  (1)判断采用投加混凝剂(聚合氯化铝)的方法能否降低水质毒性至可接受水平;

  (2)若是处理方法有效,得出混凝剂的最佳投加量。

  1.4.2 实验设计

  (1)情形1:混合废水(该混合废水的原水样,样品号1-1)。

  (2)情形2:混合废水+聚合氯化铝(分别在100mL混合废水中投加聚合氯化铝0.1g、0.2g、0.3g……,充分混匀反应后静置24h,分别取上清液,样品2-1、样品2-2、样品2-3……),比较得出最佳投加量。

  (3)情形3:混合废水+聚合氯化铝(将情形2中最佳投加量方案离心后所得固体加入100mL纯水,充分混匀后静置24h,取上清液,样品3-1)。

  (4)将上述样品进行发光菌急性毒性测试,评价处理效果。

  1.4.3 实验方法

  (1)发光细菌活化

  向冻干发光细菌中加入1mL存储缓冲液,快速摇匀,4℃静置培养1h,待用。

  (2)急性毒性快速判定

  取0.8mL待测水样,加入0.2mL缓冲液(重金属缓冲液、有机物缓冲液各做一组实验,下同),再加入10μL已活化的菌液,混匀后在20℃下静置1h后,测量其发光强度RLU。同上述步骤用实验室纯水做对照实验,根据样品的相对抑光率IC(%)判定其毒性。

  IC=(1-RLU样品/RLU对照)×100%[29,30]

  若相对抑光率IC(%)<50,则表示水样无急性毒性,若IC(%)≥50,则表示水样具有急性毒性。

  (3)急性毒性强度判定方法

  将急性毒性快速判定结果为有毒的样品做进一步的急性毒性强度判定实验。取0.8mL待测水样,加入0.2mL缓冲液,混匀后设定该初始水样浓度为C,用稀释缓冲液(按缓冲液与纯水按1∶4的体积比配置)分别配置浓度梯度为100%C、50%C、25%C、12.5%C、6.25% C、3.125% C的系列样品,并以稀释缓冲液做对照实验,求得系列样品的相对抑光率IC(%),用Excel软件对系列浓度及其相对抑光率进行曲线拟合,并根据曲线拟合公式求算水样的IC50(%)(半抑制浓度,即IC(%)为50时所对应的样品浓度),根据IC50值判定毒性强度。根据Bulich等人提出的毒性强度分级标准[31],IC50值小于25时毒性强度为极毒性;在26~50之间为中毒性;在51~75之间为毒性;在76~100之间为微毒性;大于100为无毒性。具体参见污水技术资料更多相关技术文档。

  1.5 生态环境损害的量化评估

  在获取该混合废水的虚拟治理成本后,根据受污染区域的环境功能敏感程度分别乘以相应的倍数作为环境损害的量化数额。根据《突发环境事件应急处置阶段环境损害评估推荐方法》,对于I类、II类、III类、IV类、V类地表水,分别取>8倍、6~8倍、4.5~6倍、3~4.5倍及1.5~3倍作为量化环境损害数额的相应倍数。

详情请下载:基于虚拟治理成本法的生态环境损害量化评估

电话咨询
客户案例
服务项目
QQ客服