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污染源废气、污废水常见计算方法

2025-10-17 11:29:03 共享平台

常见计算方法可按 “废气”“废水” 两大类分类梳理,核心思路为 “实测法”“产排污系数法”“物料衡算法” 三大体系,具体如下:

一、污染源废气污染物常见计算方法

废气污染物计算需关注 “有组织排放”(如烟囱、排气筒)和 “无组织排放”(如车间泄漏、堆场扬尘),核心是确定 “排放浓度”“排气量”“排放时间” 三个关键参数,常见方法包括:

1. 实测法(最直接、精准,优先用于合规性核算)

基于现场监测获取的废气流量、污染物浓度数据,直接计算排放量,适用于有组织排放源(如锅炉、工艺排气筒),公式统一为:
污染物排放量(kg)= 废气排放量(m³)× 污染物排放浓度(mg/m³)× 10⁻⁶
(注:10⁻⁶为单位换算系数,将 “mg” 换算为 “kg”,“m³” 为标况下废气量,需按《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/T 16157)将实测工况体积换算为标况体积)


  • 关键参数获取

    • 废气排放量:通过流速仪(如皮托管、超声波流量计)测定排气筒内废气流速,结合排气筒截面积计算(标况体积 = 流速 × 截面积 × 时间 × 标况换算系数);
    • 污染物浓度:通过采样分析(如吸收瓶采样 + 实验室分析、在线监测仪实时监测)获取,需满足《固定污染源废气监测技术规范》(HJ/T 397)要求。
  • 示例:某化工厂排气筒标况废气量为 10000 m³/h,监测得 VOCs 浓度为 80 mg/m³,年运行 7200 小时,则 VOCs 年排放量 = 10000×80×10⁻⁶×7200=5760 kg。

2. 产排污系数法(便捷、通用,适用于缺乏实测数据场景)

依据国家发布的《排污许可证申请与核发技术规范》《固定源废气产排污系数手册》(2024 版),按 “行业 - 产品 - 工艺” 匹配对应的 “产污系数”(污染物产生量与产品产量的比值)或 “排污系数”(污染物排放量与产品产量的比值),直接计算排放量,公式为:
污染物排放量(kg)= 产品产量(t / 万 m³ 等)× 排污系数(kg/t 或 kg / 万 m³)


  • 适用场景:环评预测、排污申报、行业普查(如化工、火电、钢铁等有明确系数的行业);

  • 注意事项:需严格匹配 “产品类型”“生产工艺”“污染治理设施水平”(如 “有末端治理” 与 “无末端治理” 的排污系数差异极大)。

  • 示例:某燃煤电厂采用 “煤粉炉 + 脱硫脱硝” 工艺,年发电量 10 亿 kWh,查手册得 NOₓ排污系数为 0.5 kg / 万 kWh,则 NOₓ年排放量 = 100000×0.5=50000 kg。

3. 物料衡算法(基于 “质量守恒”,适用于可追溯物料的污染物)

根据 “输入物料中某元素(或污染物)总量 = 输出物料中该元素(或污染物)总量(产品 + 副产品 + 废物 + 污染物)”,反推污染物排放量,公式为:
污染物排放量(kg)= 输入物料中目标元素总量(kg)- 产品 / 副产品中目标元素总量(kg)- 废物中目标元素总量(kg)


  • 适用场景:特征污染物(如含硫化合物、含氮化合物、重金属),尤其适用于化工反应过程(如硫酸生产中 SO₂、合成氨生产中 NH₃);

  • 关键前提:需准确掌握物料的元素含量(如煤的含硫量、原料的含氮量)及转化效率(如燃烧过程中硫的转化率、反应过程中污染物的生成率)。

  • 示例:某锅炉年耗煤 10000 t,煤含硫量为 1.5%,燃烧时硫的转化率为 80%,脱硫设施脱硫效率为 90%,则 SO₂排放量 = 10000×1.5%×1000(换算为 g)×80%×(1-90%)×(64/32)(SO₂中硫的占比)= 2400 kg(注:64 为 SO₂分子量,32 为 S 原子量,将 S 量换算为 SO₂量)。

4. 无组织排放计算方法(特殊场景,需结合扩散模型或经验系数)

无组织排放(如车间 VOCs 泄漏、煤堆场扬尘)难以直接实测,常用两种方法:


  • 经验系数法
    :依据行业手册(如《大气污染物无组织排放源强计算方法》),按 “物料储存量 / 转运量 × 经验排放系数” 计算(如煤堆场扬尘系数为 0.1-0.5 kg/t・年);
  • 扩散模型反推法
    :通过周边环境空气质量监测数据(如 TSP、VOCs 浓度),结合大气扩散模型(如 AERMOD、CALPUFF)反推无组织源强,适用于环评或超标溯源。

二、污染源废水污染物常见计算方法

废水污染物计算核心是 “废水排放量” 与 “污染物浓度” 的乘积,方法与废气类似,但需关注 “间歇性排放”“雨污分流”“循环用水” 等特点,常见方法如下:

1. 实测法(合规性核算首选,基于监测数据)

与废气实测法逻辑一致,通过监测废水流量和污染物浓度计算排放量,公式为:
污染物排放量(kg)= 废水排放量(m³)× 污染物浓度(mg/L)× 10⁻³
(注:10⁻³ 为单位换算系数,将 “mg” 换算为 “kg”,“L” 换算为 “m³”)


  • 关键参数获取

    • 废水排放量:通过明渠流量计(如巴氏槽、超声波明渠流量计)、管道流量计(如电磁流量计)监测,需区分 “生产废水”“生活污水”“初期雨水”;
    • 污染物浓度:通过采样分析(如 24 小时混合采样、在线监测仪)获取,需符合《污水监测技术规范》(HJ/T 91),重点关注 COD、氨氮、总磷、重金属等指标。
  • 示例:某化工企业日排生产废水 500 m³,监测得 COD 浓度为 300 mg/L,年排放 300 天,则 COD 年排放量 = 500×300×10⁻³×300=45000 kg。

2. 产排污系数法(行业通用,数据需求低)

依据《排污许可证申请与核发技术规范》《流域(区域)产排污系数手册》,按 “行业 - 产品 - 工艺” 匹配废水排放量系数和污染物浓度系数,计算方式有两种:


  • 方式 1(按产量):污染物排放量 = 产品产量 × 排污系数(kg/t 产品)

  • 方式 2(按水量):污染物排放量 = 废水排放量 × 污染物浓度系数(mg/L)×10⁻³

  • 适用场景:食品加工、纺织印染、造纸等行业(如印染行业棉织物染色,COD 排污系数约 20-50 kg / 万米布);

  • 注意事项:需确认系数对应的 “废水类型”(如印染废水含 “前处理废水”“染色废水”,系数不同)。

3. 物料衡算法(基于 “水量 / 污染物守恒”,适用于工艺明确场景)

  • 水量衡算:先确定总用水量(新鲜水 + 循环水补水量),再按 “总用水量 = 产品带水量 + 蒸发量 + 废水排放量 + 循环水回用量” 反推废水排放量;

  • 污染物衡算:针对含特定污染物的原料(如电镀液中的 Cr⁶⁺、化工原料中的苯系物),按 “原料中污染物总量 = 产品 / 副产品带走量 + 废水中污染物排放量 + 固废中污染物残留量” 计算。

  • 示例:某电镀厂月使用含 Cr⁶⁺电镀液 1000 L,浓度为 500 mg/L,月产电镀件带走 Cr⁶⁺ 10 kg,废水中 Cr⁶⁺浓度为 10 mg/L,固废中残留 Cr⁶⁺ 5 kg,则月废水排放量 =(1000×500×10⁻³ -10 -5)÷(10×10⁻³)= 48500 L=48.5 m³。

4. 类比法(适用于新建项目或缺乏数据场景)

选取与本项目 “行业、工艺、规模、治理措施” 相似的已建企业,参考其废水排放量和污染物浓度,类比推算本项目排放量,公式为:
本项目污染物排放量 = 类比企业污染物排放量 ×(本项目产量 / 类比企业产量)× 类比修正系数
(修正系数需考虑工艺先进性、治理效率差异,通常取 0.8-1.2)


  • 注意事项
    :类比对象需具有代表性,优先选择同地区、同规模的企业,避免因地域环保要求差异导致误差。

三、核心注意事项(通用要求)

  1. 单位统一
    :需严格区分 “标况(0℃、101.325kPa)” 与 “工况”(废气)、“mg/m³” 与 “mg/L”(浓度),避免单位换算错误;
  2. 数据优先性
    :实测法>产排污系数法>物料衡算法>类比法(合规性检查、排污许可证执行报告需优先用实测数据);
  3. 治理效率修正
    :若采用产排污系数法或物料衡算法,需考虑末端治理设施的去除效率(如脱硫效率、污水处理站 COD 去除率),排放量 = 产生量 ×(1 - 去除率);
  4. 标准依据
    :所有计算需符合国家或地方标准(如《固定污染源排污许可分类管理名录》《污水综合排放标准》(GB 8978)),特殊行业需执行行业专属标准(如《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223))。

通过上述方法,可实现对废气、废水污染物排放量的科学核算,为企业环保管理、政府监管提供准确数据支撑。

1. 废气处理效率计算

定义:净化装置对污染物的去除比例,反映处理设施的运行效果。
公式
处理效率(η, %)= [1 - (净化后污染物浓度(C 出,mg/m³)× 净化后废气流量(Q 出,m³/h)) / (净化前污染物浓度(C 进,mg/m³)× 净化前废气流量(Q 进,m³/h))] × 100%


  • 简化计算(当 Q 进≈Q 出时):
    处理效率(η, %)= [1 - (C 出 / C 进)] × 100%

示例:某喷漆废气处理装置进口 VOCs 浓度为 800 mg/m³,流量 10000 m³/h;出口浓度为 50 mg/m³,流量 10500 m³/h,则:
η = [1 - (50×10500)/(800×10000)] × 100% = 93.4%

2. 活性炭更换周期计算

定义:基于活性炭吸附容量和污染物排放量,确定活性炭的更换间隔时间。
公式
更换周期(T, h)= [活性炭装填量(M, kg)× 活性炭吸附容量(q, kg 污染物 /kg 活性炭)] / 废气中污染物排放量(G, kg/h)


  • 污染物排放量 G = C 进 × Q 进 × 10⁻⁶(单位:kg/h)

示例:某活性炭吸附装置装填活性炭 500 kg,吸附容量为 0.2 kg VOCs/kg 活性炭,进口 VOCs 浓度 600 mg/m³,废气流量 8000 m³/h,则:


  • G = 600×8000×10⁻⁶ = 4.8 kg/h
  • T = (500×0.2)/4.8 ≈ 20.8 h(约 0.87 天)

3. 废气折算浓度计算

定义:将实测浓度换算为标准状态(273K、101.325kPa)下,基准氧含量对应的浓度(用于燃烧设备达标判定)。
公式
折算浓度(C 折算)= 实测浓度(C 实测)× (21 - 基准氧含量(O 基准)) / (21 - 实测氧含量(O 实测))


  • O 基准:行业基准氧含量(如燃煤锅炉 6%,燃气锅炉 3.5%,按排放标准执行)

示例:某燃煤锅炉实测 NOₓ浓度 300 mg/m³,废气氧含量 8%,基准氧含量 6%,则:
C 折算 = 300×(21-6)/(21-8) ≈ 346.2 mg/m³

4. 废气污染物排放量计算

定义:单位时间或全年排放的污染物总量(合规性核算核心指标)。
公式
排放量(G, kg)= 标况污染物浓度(C 标况,mg/m³)× 标况废气流量(Q 标况,m³/h)× 排放时间(t, h)× 10⁻⁶


示例:某化工厂排气筒标况 VOCs 浓度 100 mg/m³,标况流量 20000 m³/h,年运行 7200 h,则:
G = 100×20000×7200×10⁻⁶ = 14400 kg / 年

5. 废水污染物排放量计算

定义:单位时间或全年排放的废水中污染物总量。
公式
排放量(G, kg)= 污染物浓度(C, mg/L)× 废水流量(Q, m³/h)× 排放时间(t, h)× 10⁻³


示例:某企业废水 COD 浓度 200 mg/L,流量 50 m³/h,年排放 7200 h,则:
G = 200×50×7200×10⁻³ = 7200 kg / 年

6. 排气流量计算

定义:单位时间内通过排气筒的废气体积(区分工况与标况)。
公式


  • 工况流量:Q 工况 = 废气平均流速(v, m/s)× 排气筒横截面积(S, m²)× 3600
    (S = πr²,r 为排气筒半径)

  • 标况流量:Q 标况 = Q 工况 × (273 / (273 + 废气温度 t, ℃)) × (当地大气压 P, kPa / 101.325)


示例:某排气筒直径 1 m(S=0.785 m²),流速 10 m/s,废气温度 50℃,气压 100 kPa,则:


  • Q 工况 = 10×0.785×3600 = 28260 m³/h
  • Q 标况 = 28260×(273/323)×(100/101.325) ≈ 23435 m³/h

7. 净化装置的漏风率计算

定义:净化装置漏入空气量与进口风量的比例,反映设备密闭性。
公式
漏风率(α, %)= [(出口废气流量 Q 出 - 进口废气流量 Q 进) / Q 进] × 100%
(Q 进、Q 出均为标况流量,单位 m³/h)


示例:某除尘器进口标况风量 15000 m³/h,出口 16500 m³/h,则:
α = [(16500-15000)/15000]×100% = 10%

关键说明

  1. 计算需优先采用实测数据(在线监测、手工采样),确保代表性;
  2. 严格区分单位:标况 / 工况、mg/m³ 与 mg/L、kg 与 t 等;
  3. 结合行业标准(如锅炉 GB 13223、污水 GB 8978)确保合规性。

如何确定废气中污染物的排放量?

分确定废气中污染物的排放量需要结合监测数据、排放参数及计算方法,核心是通过 “浓度 × 流量 × 时间” 的逻辑推导,具体步骤和方法如下:

一、核心计算公式

废气中污染物排放量的基础公式为:


  • 参数说明
    • :标准状态(0℃、101.325kPa)下的污染物浓度(mg/m³);
    • :标准状态下的废气流量(m³/h);
    • :污染物排放时间(h,如年运行时间、月运行时间);
    • :单位换算系数(将 “mg” 转换为 “kg”)。

二、关键参数的获取方法

1. 污染物浓度(

需通过实测获取,优先采用以下方式:


  • 在线监测数据
    :对于纳入重点排污单位的企业,废气排放口需安装在线监测设备(如 VOCs、SO₂、NOₓ在线仪),直接读取标况下的小时平均浓度;
  • 手工监测数据
    :按《固定污染源废气监测技术规范》(HJ/T 397)要求,通过采样器采集废气样品,实验室分析后得到浓度,需注意将工况浓度换算为标况浓度(若监测报告已提供标况浓度可直接使用)。

2. 废气流量(

指单位时间内通过排气筒的废气体积(标准状态下),获取方式:


  • 在线监测
    :通过废气流量计(如超声波流量计、皮托管流量计)实时监测,数据需包含标况换算结果;
  • 手工计算
    :先测工况下的流速和排气筒截面积,计算工况流量,再换算为标况流量:
    为废气温度℃,为当地大气压 kPa,²)。

3. 排放时间(

根据企业实际生产情况确定,如:


  • 年排放量:(小时);
  • 瞬时排放量:(小时,用于小时浓度合规性判断)。

三、不同场景的计算示例

1. 基于在线监测的年排放量计算

某化工企业 VOCs 排气筒:


  • 在线监测标况浓度平均值:120 mg/m³;
  • 标况废气流量平均值:15000 m³/h;
  • 年运行时间:300 天(7200 h)。
    则年排放量:

2. 基于手工监测的时段排放量计算

某锅炉 NOₓ排放:


  • 手工监测标况浓度:300 mg/m³;
  • 标况废气流量:8000 m³/h;
  • 监测时段运行时间:4 h。
    则时段排放量:

四、特殊情况处理

  1. 无组织排放
    :难以直接监测时,可采用 “产排污系数法”(如原料用量 × 排放系数)或 “物料衡算法”(输入物料中污染物总量 - 产品 / 固废带走量);
  2. 多排气筒排放
    :需分别计算各排气筒排放量后求和;
  3. 折算浓度修正
    :对于燃烧设备(如锅炉),需先将实测浓度按基准氧含量折算(见前文 “废气折算浓度计算”),再代入排放量公式。

五、注意事项

  1. 数据优先性
    :实测数据(在线监测、手工监测)优先于估算方法(系数法),合规性检查必须采用实测数据;
  2. 单位一致性
    :确保浓度、流量、时间的单位匹配(如标况浓度对应标况流量);
  3. 标准依据
    :计算结果需与行业排放标准(如 GB 16297《大气污染物综合排放标准》)比对,判断是否达标。


通过以上步骤,可科学、准确地确定废气中污染物的排放量,为排污申报、环保验收、排污许可执行等提供数据支撑。

如何确定废气中污染物的排放量

确定废气中污染物的排放量需结合监测数据、排放参数及标准化计算方法,核心逻辑为 “污染物浓度 × 废气流量 × 排放时间” 的乘积推导,具体步骤、公式及注意事项如下:

一、核心计算公式

废气中污染物排放量的基础通用公式为:\(\text{排放量(}G\text{, kg)} = C_{\text{标况}} \times Q_{\text{标况}} \times t \times 10^{-6}\)

参数说明

参数符号
参数名称
单位
含义解释
\(C_{\text{标况}}\)
标准状态下污染物浓度
mg/m³
指在 0℃、101.325kPa 标准状态下,废气中目标污染物的平均浓度
\(Q_{\text{标况}}\)
标准状态下废气流量
m³/h
单位时间内通过排气筒的废气体积(已换算为标准状态)
t
污染物排放时间
h
企业实际排放污染物的时长(如小时、天、年)
\(10^{-6}\)
单位换算系数
-
将 “mg”(毫克)换算为 “kg”(千克)的固定系数

二、关键参数的获取方法

1. 标准状态下污染物浓度(\(C_{\text{标况}}\)

需通过实测获取,优先选择合规监测方式,确保数据准确性:


  • 在线监测数据
    :重点排污单位需在排气口安装在线监测设备(如 VOCs、SO₂、NOₓ在线分析仪),设备需通过校验并联网,直接读取标况下的小时 / 日 / 月平均浓度(数据可直接用于计算);
  • 手工监测数据
    :按《固定污染源废气监测技术规范》(HJ/T 397)要求,采用采样器采集废气样品,实验室分析后得到浓度。若监测报告提供的是 “工况浓度”,需换算为标况浓度(部分报告已直接提供标况浓度,可跳过换算)。

2. 标准状态下废气流量(\(Q_{\text{标况}}\)

指单位时间内通过排气筒的废气体积(需换算为标准状态,避免温度、气压影响),获取方式分两类:


  • 在线监测
    :通过废气流量计(如超声波流量计、皮托管流量计)实时监测,设备会自动将工况流量换算为标况流量,直接读取即可;
  • 手工计算
    :先测工况参数,再换算为标况流量,公式如下:第一步:计算工况流量(\(Q_{\text{工况}}\)\(Q_{\text{工况}} = \text{废气流速(m/s)} \times \text{排气筒截面积(m²)} \times 3600\)(3600 为时间换算系数,将 “秒” 转为 “小时”)第二步:将工况流量换算为标况流量\(Q_{\text{标况}} = Q_{\text{工况}} \times \frac{273}{273 + t} \times \frac{P}{101.325}\)t为废气实际温度,单位℃;P为当地大气压,单位 kPa)

3. 排放时间(t

根据计算需求(如瞬时、时段、年度排放量),结合企业实际生产情况确定:


  • 瞬时排放量:\(t = 1\)(小时,用于小时浓度合规性判断);
  • 日排放量:\(t = \text{当日运行小时数}\)(如企业单日生产 8 小时,则\(t = 8\));
  • 年排放量:\(t = \text{年运行天数} \times 24\)(如年运行 300 天,则\(t = 300 \times 24 = 7200\)小时)。

三、不同场景的计算示例

示例 1:基于在线监测的年排放量计算

某化工企业 VOCs 排气筒相关参数:


  • 在线监测标况浓度平均值:120 mg/m³;
  • 标况废气流量平均值:15000 m³/h;
  • 年运行时间:300 天(即 7200 小时)。

代入公式计算年排放量:\(G = 120 \times 15000 \times 7200 \times 10^{-6} = 12960 \text{ kg/年}\)

示例 2:基于手工监测的时段排放量计算

某燃煤锅炉 NOₓ排放相关参数:


  • 手工监测标况浓度:300 mg/m³;
  • 标况废气流量(手工换算后):8000 m³/h;
  • 监测时段运行时间:4 小时。

代入公式计算时段排放量:\(G = 300 \times 8000 \times 4 \times 10^{-6} = 9.6 \text{ kg}\)

四、特殊情况处理

1. 无组织排放(无排气筒)

无组织排放难以直接监测,可采用以下估算方法:


  • 产排污系数法
    :通过行业产排污系数手册,结合原料用量计算,公式为:\(\text{排放量} = \text{原料用量(kg)} \times \text{产排污系数(kg/kg原料)}\)(系数需参考《固定源产排污系数汇编》,选择与企业行业、工艺匹配的系数);
  • 物料衡算法
    :根据 “物料守恒”,计算输入与输出的污染物差值,公式为:\(\text{排放量} = \text{输入物料中污染物总量} - \text{产品带走量} - \text{固废/废水带走量}\)

2. 多排气筒排放

企业若有多个排气筒(如不同生产车间的排气口),需分别计算每个排气筒的污染物排放量,再将所有排气筒排放量求和,得到企业总排放量。

3. 燃烧设备(如锅炉、焚烧炉)

燃烧设备需先将实测浓度按 “基准氧含量” 折算(消除燃烧工况影响),再代入排放量公式。折算浓度公式为:\(C_{\text{折算}} = C_{\text{标况}} \times \frac{21 - O_{2,\text{基准}}}{21 - O_{2,\text{实测}}}\)\(O_{2,\text{基准}}\)为行业标准规定的基准氧含量,如锅炉通常为 6%;\(O_{2,\text{实测}}\)为废气中实际氧含量)

五、注意事项

  1. 数据优先性
    :实测数据(在线监测、手工监测)优先于估算方法(产排污系数法、物料衡算法),环保合规检查、排污申报必须采用实测数据;
  2. 单位一致性
    :确保所有参数单位匹配(如 “标况浓度” 必须对应 “标况流量”,不可用工况参数直接计算);
  3. 标准依据
    :计算结果需与对应行业排放标准(如 GB 16297《大气污染物综合排放标准》、GB 13271《锅炉大气污染物排放标准》)比对,判断是否达标;
  4. 数据有效性
    :监测数据需符合规范(如在线设备需定期校验、手工采样需满足 “等速采样” 要求),无效数据不可用于计算。



转自:生态环境检测


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