磷石膏渣堆污染物排放量估算方法研究

尹朝阳 昝 丽 常 乐

（四川省环境保护科学研究院 四川成都 610041）

引言

磷石膏为湿法制磷酸的副产物，多呈灰白色，密度为1.2～2.45g/cm3，是一种多组分的复杂晶体，其主要成分为硫酸钙（CaSO4·2H2O）。由于磷石膏源自磷酸生产，其孔隙水呈酸性，pH值介于2～5，且含有磷化物、硫化物、氟化物和多种重金属元素，如不妥善处理，易对环境造成污染。陈敏涛[1]等结合磷石膏污染特性与区域地质状况，分析了磷石膏堆场对区域水环境的影响；黄尧[2]等通过野外采样、实验室分析等研究了磷石膏堆场周边土壤中9种重金属的含量与形态分布特征。

实际工作中，经常需要估算一座磷石膏渣堆一年内（或一段时间）污染物排放总量，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浓度受时间影响因素较大（根据课题组研究，浸出浓度呈指数衰减），因此较难计算。本文将结合磷石膏污染物释放规律，展开污染物排放量估算方法研究与探讨。

1 估算方法研究

在实际工作与实验研究中，本文共总结出三种估算方法，详见下文介绍。

1.1 平均法

定期对磷石膏渣堆调节池内渗滤液污染物浓度进行检测，用一次测定结果（Ci），代表该段时间内渗滤液污染物浓度的平均值，然后根据该段时间内渗滤液产生量（Vi），计算该段时间内污染物量（Qi）后，将一年内数据进行叠加，即可得到一年内污染物排放总量。计算公式如下：

Q—磷石膏渣堆第n年污染物排放量，kg；

Vi—第i次测定的渗滤液产生量，m3；

Ci—第i次测定的渗滤液浓度，mg/L；

n—一年内（或一段时间内）渗滤液测定次数。

上述方法具有以下优点：

（1）计算简便，与真实情况吻合度较高。

上述方法存在以下缺点：

（1）渗滤液产生量与渗滤液污染物浓度需要定期进行检测，要求管理水平比较高；

（2）很多渣场无完善的渗滤液收集设施，调节池内仅可收集到部分渗滤液，无法准确估算排放量；

（3）由于前期检测资料缺失，因此无法估算磷石膏渣堆前期排放量数据。

1.2 叠加法

水浸出方法是以纯水为浸提剂，模拟固体废物在特定场合中受到地表水或地下水的浸沥，其中的有害组分浸出而进入环境的过程；酸浸方法，是以硝酸/硫酸混合溶液为浸提剂，模拟废物在不规范填埋处置、堆存时，其中的有害组分在酸性降水的影响下，从废物中浸出而进入环境的过程。因此水浸出液或酸浸出液中污染物浓度，可代表外界环境（酸碱）影响下，磷石膏中污染物释放水平。可根据浸出污染物浓度，可判定磷石膏携带的可溶性污染物量。而在水浸出方法中，浸出液按液固比为10∶1（L/kg）制取，磷石膏浸出液污染物浓度可转变为磷石膏携带的可溶性污染量。

采取不同堆存年份的磷石膏，分别测定其污染物浸出浓度（选用水浸出或酸浸出，依照当地雨水性质而定）。堆存（n-t-1）年减去堆存（n-t）年后磷石膏的浸出浓度，则可表示单位质量磷石膏堆存（n-t）年后污染物释放量。

按照上述分析，对某一时刻t堆存至渣场的磷石膏，第n年污染物排放量可按下式计算：

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浓度，mg/L

N0—初始磷石膏污染物浸出浓度，mg/L；

n—自磷石膏渣场运行至计算年的年数，a。

对每年填埋的磷石膏的污染物排放进行叠加，则为该座磷石膏渣堆第n年污染物的排放量，可按下式计算：

Qn—磷石膏渣堆第n年污染物排放量，t；

n—自磷石膏渣场运行至计算年的年数，a。

1.3 拟合法

由于在实际测算中，有可能无法采集到每个堆存年份的磷石膏样品，可绘制堆存时间与磷石膏浸出浓度的曲线，并进行数值模拟，建立以时间为变量的模型函数，结合叠加法中的公式即可得下述计算公式：

2 实例计算

某磷石膏渣堆处于运行阶段第6年，前五年每年磷石膏堆存量依次为：30、30、26、24、20 万 t，由于渣场管理原因，无法分辨某些废渣的堆存年份，因此只采取了新鲜磷石膏、堆存两个月、半年、两年、五年的磷石膏，并得到了浸出数据（水浸），详见表2，求运行至第6年时该座渣堆的污染物释放量（F、P）。

（1）根据已有年份磷石膏浸出数据，针对F、P，分别建立以时间为变量的模型函数，然后求出空白年份的污染物浸出浓度，详见下表。

（2）将已知数据代入公式二中，求得第t年填埋的磷石膏到第6年的污染物排放量Qt。

（3）将前五年数据进行加和，即可得到该渣堆第6年的污染物排放量Qn。

表2 磷石膏中污染物释放规律

表3 磷石膏渣堆污染物释放量计算表

结语

通过对磷石膏废渣污染物释放规律的研究，总结出了三种不同的渣堆污染物排放量估算方法，并可根据实际情况进行选择。且由于大多数固体废物渣堆或填埋场具有相似性，因此上述方法还可推广到到其它类型固废渣堆或填埋场中应用。