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一个误导我国环保和表面工程业界几十年的酸雾源强计算公式

放大字体  缩小字体发布日期:2019-10-23  浏览次数:44
核心提示:酸雾源强对大气环境影响评价和削减治理达标有极其重要的作用和意义。现实对它的统计计算存在一定的误区,本文特予以分析。1.《环

酸雾源强对大气环境影响评价和削减治理达标有极其重要的作用和意义。现实对它的统计计算存在一定的误区,本文特予以分析。

1.《环境统计手册》

“方品贤等编著.的《环境统计手册》(四川科技出版社,1985 出版)第四章第二节 其中二、液体(除水以外)蒸发量的计算。本计算方法适用于硫酸、硝酸、盐酸等酸洗工艺中的酸液蒸发量的计算。

其计算公式如下:

Gz=M(0.000352+0.000786V)×P×F.....................................................(1)

式中:Gz——液体的蒸发量 Kg/h

M——液体的分子量

V——蒸发液体表面上的空气流速,m/s,以实测数据为准。无条件实测时,可查表 4-10,一般可取 0。2-0。5;

F——液体蒸发面的表面积㎡

P——相当于液体温度下的空气中的蒸汽分压力(毫米汞柱),液体浓度(重量)低于百分之十时,可用水溶液的饱和蒸汽压代替。

虽然第四章第二节前提是“无组织排放废气量的计算”,但又讲“本计算方法适用于硫酸、硝酸、盐酸等酸洗工艺中的酸液蒸发量的计算”,及本节例 4-10,举了电镀厂硫酸酸洗的例子,按上述公式计算的硫酸“每小时的酸雾量”,已误导为酸洗酸雾量计算。本手册还讲:“计算析出的酸雾量往往比用酸量大”。

2《工业行业环境统计手册》

“原国家环保局计划司、辽宁省环保局编著的《工业行业环境统计手册》(辽宁出版社,1991 出版),第十七章第二节二(一)酸洗,其 中(3)酸雾统计

G=M(0。000352+0。000786V)×P× F。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。(2)

式中:G——酸雾量 Kg/h

M——液体(即酸)的分子量

V——酸液表面上的空气流速,m/s,以实测为准。无条件实测可查表,一般取 0.2-0.5;

F——酸液蒸发面的表面积㎡

P——相当于酸液温度下的空气中的蒸气分压力毫米汞柱。当酸液重量浓度低于 10%时,可用水溶液的饱和蒸气压代替。

公式(2)与(1)相同,直接用于酸洗酸雾排放计算。

3。国内环评报告中酸雾源强的设计评价

通常都按上述公式计算酸洗酸雾排放源强。甚至把上述公式与依据的国家标准地方法规等放在一起。

如按上述公式计算得出的盐酸酸洗酸雾产生量,再按设定的收集率、设定的净化率、设定的风机风量,计算排放浓度和速率;甚至再按(1-收集率)定为无组织排放,并按GB/T13201-91 要求、HJ2。2-2008 推荐模式 SCREEN3Model 和TJ36-79 表 1 的居住区大气有害物质最高允许浓度,推导计算最大落地浓度、占标率、确定评价工作等级、最大落地距离,判断对敏感目标和人居环境的影响。

错误的得出结论往往是清一色的达标并符合要求,甚至无需设置卫生防护距离和大气环境防护距离。更有得出的源强,竟然小于排放标准,更有甚者,竟然小于居住区最高允许浓度限值!

不是《环境统计手册》讲的“计算析出的酸雾量往往比用酸量大”。而是大大相反。

至今,上网打开各地涉及酸雾的环评报告或论文,上述误导致错,比比皆是;如此计算的环评报告,甚至排放浓度低于国家排放标准几百倍,给企业造成只加个风机,即便有基准排气量的,我也符合,不用处理措施,也不用碱液等等吸收就已绰绰有余达标,真是如此吗?后果不堪设想。

4. 上述计算公式不能作为酸雾源强计算

①工作时蒸发面积大,且是个变数 工件出槽,蒸发面积增大。如 4 ㎡液面的硫酸或盐酸腐蚀槽,腐蚀φ8 的 200Kg 钢丝盘元,6min/盘,工件出槽的固液界面的加入,则蒸发 面积几乎增大了 4 倍,且是个复杂的变数。

②工作时,气体反应产物产生,带出的酸雾量将大大增大,增加了气泡贡献的气液界面,且是个复杂的变数。

上述例子,铁与硫酸或盐酸反应,析出氢气,它与液体盐酸或硫酸形成的气液界面,其面积大大地增大,会大量的带出酸雾,且是个复杂的变数。

又譬如铝合金硫酸阳极氧化,通电工作时,析氢析氧,带出酸雾,且是个复杂的变数。通电工作与不通电不工作,天壤之别。

同样电镀六价铬镀铬,效率低(仅有硫酸催化剂时的电流效率为 13%),电流密度大,氢气氧气大量析出,带出铬雾多,且是个复杂的变数。工作与不工作差别也很大。

再譬如,起泡性表面活性剂(商业叫酸雾抑雾剂、铬雾抑雾剂等)的加入,使工作和不工作酸雾产生更不相同并变得复杂。

总之,上述 1 和 2 的计算公式不能作为酸雾源强计算。

5.《环境统计手册》和《工业行业环境统计手册》Gz(或 G)=M(0.000352+0.000786V)×P×F 公式,本身矛盾的地方和错误。

①《环境统计手册》叫液体(除水以外)蒸发量公式,实际讲的和举例说明的,统统用于酸洗工作时的酸雾产生排放计算;《工业行业环境统计手册》就叫酸雾统计,直接用于酸洗工作时的酸雾产生排放计算。将套用的蒸发量计算公式,错误的用于生产工作时酸雾排放源强计算。

②《当液体浓度(重量)低于百分之十时,可用水溶液的饱和蒸汽压代替,查环境统计手册表 4-15》或《工业行业环境统计手册》可用水溶液的饱和蒸气压代替 按 1 公式(或 2)计算结果(手册表 4-13 和 4-15),譬如,30°C, 2-3%盐酸,竟然比同样温度的 28-30%盐酸酸雾还大的多。譬如比 28% 盐酸大出两倍,不可思议。《环境统计手册》的作者这一概念,误导了 整个环保业界和环评界。

③同样 14%30°C 的盐酸和硫酸,按 1 公式计算(手册表 4-11 和4-13),结果硫酸雾的量比盐酸雾的量大了 1556 倍。连初中学生都知道,只要不是发烟硫酸,一般硫酸难挥发,大学生知道,因为氢键缔合缘故。又是不可思议。手册表 4-11,《硫酸溶液蒸气分压力》,竟然接近于水的饱和蒸汽压力。按热力学 Raoult 定律,溶液比纯溶剂蒸气压要下降,表 4-11 根本不是硫酸的蒸气分压,是硫酸溶液总压力,如此接近于纯水饱和蒸汽压,当然是硫酸的蒸气分压应该是很低的,《环境统计手册》的作者,将硫酸溶液总蒸汽压,错误的当成了硫酸蒸气分压,误导了整个环评界,对自然蒸发排放也是错误的。

④蒸气可以是水蒸气,含水的蒸气,那就变成了蒸汽;也可以是苯蒸气,也可以是汞蒸气,也可以是固体碘升华的蒸气,那就不是蒸汽了。

环境统计手册,蒸气压蒸汽压混用;用蒸汽压,但蒸发物质分子量却都是酸分子量,概念不清。

以上错误,说明《环境统计手册》的酸雾计算公式,没有做过实验,没有验证基础。

6。机械工业采暖、通风与空调设计手册等对类似公式的说明 是属“有害物散发量”范畴中的,“液体(水除外)的蒸发量”。

G=7。5Mr(0。352+0。786V)PA

G:有害蒸气的散发量(g/h)

V:蒸发液面上的空气流速(m/s)

Mr:有害蒸气的相对分子质量

A:蒸发液面的表面积㎡

P:相当于液体温度下饱和空气中的蒸气分压力(kPa)众所周知,1kPa=7。5mmHg,或 1mmHg=1/7。5kPa

1000g=1kg。讲上面公式右边除以 7。5 和 1000,则公式即为:

G(kg/h)=Mr(0.000352+0.000786V)P(mmHg)A

统一量纲后,公式与上述 1 和 2 相同,式中 Mr 为有害蒸气的相对分子 质量,P 相当于液体温度下饱和空气中的蒸气分压力。

机械工业采暖、通风与空调设计手册等,类似于 1 和 2 的公式,指出是“液体(水除外)的蒸发量”,要么沿用 60 年代的版本,要么也是抄录国外文献,不用做酸洗或电镀的酸雾排放。将其排放量叫有害气体起始质量浓度或散发量,取自各《机械工厂污染源分析各课题资料》及1983 年前苏联出版的《工业通风设计手册》数据。作者认为:他们的处理是对的,“液体(水除外)的蒸发量”和“酸洗或表面处理的酸雾排放”是两个截然不同概念体系,决不能混同。

7.2017 年环保部《污染源源强核算技术指南 钢铁》征求意见稿没有像 1 和 2 公式,没有用如此简单的公式计算酸雾源强,而是:现有污染源 1..实测法 2.物料衡算法 3.类比法;新(改、扩)建污染源 1.物料衡算法 2.类比法

8.U.S.EPA.AP-42没有像 1 和 2 公式,没有用如此简单的公式计算酸雾源强9.European Environment Agency EMEP/EEA air pollutantemission iventory guidebook 2013【R】没有像 1 和 2 公式,没有用如此简单的公式计算酸雾源强

10.方品贤等编著.的《环境统计手册》Gz=M(0。000352+0。000786V)×P×F。。的来源

作者抱着对科学认真负责的态度,查阅国内外相关文献,作者朋友机械工业第四设计研究院秒速赛车王献平高级工程师终于在【苏联】B。B。巴图林著(苏联原版основы п-ромышленной вентиляции 1956)刘永年译,工业通风原理【M】(1965)【4】中检索到类似公式。但和5 一样,是“水、氯代苯、硝基苯”等液体挥发量经验公式,绝不是水溶液中的溶质的挥发量经验公式啊!方品贤等编著。的《环境统计手册》Gz=M(0。000352+0。000786V)×P×F。,利用这个公式,并讲“本计算方法适用于硫酸、硝酸、盐酸等酸洗工艺中的酸液蒸发量的计算”。从 2003 年 9 月我国环评法实施以来,误导了我国环评和表面工程业界十几年(现在您打开网阅读环评报告,该公式仍然在误导)!

11.酸雾源强的设计统计建议

①污染物排放量统计,或污染物源强的确定,基本方法有“实测法”【2,3,5,6】,“物料衡算法”【2,5,6】,“排放系数法”(也叫“经验计算法”或“类比法”)【2,5,6】,以及“资料复用法” 。

②“排放系数法”

这个方法最简单,特别适用于化工制酸,如合成硫酸、盐酸,或化工副产品制酸,如氯化石蜡等许多加氯合成产品的副产品盐酸等。

正如上述 3 中的几个例子,电镀或表面处理工业,要求被腐蚀的氧化层厚度不同,酸蚀时间不同;氧化膜的厚度不同,氧化的时间不同;电镀的厚度不同,通过的电量不同,排放的酸雾是个复杂的变数,无法按照工件单位产量确定排放量,“排放系数法”不适用于表面处理行业酸雾源强的定量统计。

③物料衡算法

物料恒算法是排放系数法的基础,实测法又是物料衡算法的基础。电镀或表面处理行业产生酸雾,除上述讲的“复杂的变数”外,酸的投入产出,其产出也较复杂,不仅有酸雾,又有化学反应,有废酸废物、含酸污水,只有后三者全部实测,才能恒算出酸雾量,工作量颇大。

④ 建议实测

并统计得出平均排放浓度和平均排气量,即实测法;或采用相同企业已有实测的数据,即资料复用法,设计统计酸雾排放源强。

12.结论

《环境统计手册》提供的酸雾散发量公式,对非生产酸雾计算,小于 10%浓度计算规定、及提供的表 4-11 都是错误的;该公式是纯液体的 经验散发公式,并不是水中溶质酸的经验散发量公式,对酸洗生产酸雾 源强计算更是不适用的。

对电镀或表面处理工程酸雾计算,建议用实测法或资料复用法设计统计酸雾排放源强。

最新行业新闻2019年10月23日更新

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