美國對廢水設施的VOCs治理要求有多嚴？｜國外(wài)經驗

VI 廢水系統

工(gōng)業廢水系統包括廢水收集系統和廢水處理系統。廢水處理的技術和水平與廢水的最終用途相關。

廢水系統産生(shēng)的大(dà)氣排放(fàng)主要來自開(kāi)放(fàng)式廢水收集、處理和儲存設備中(zhōng)的VOC揮發。有機物(wù)從廢水揮發到大(dà)氣中(zhōng)，直到其在液态和氣态之間達到均衡。對VOC揮發速率造成影響的因素主要包括：

★ 廢水表面的空氣流速

★ 設備中(zhōng)廢水的表面積

★ 廢水的溫度

★ 設備中(zhōng)的亂流

★ 廢水在設備中(zhōng)停留的時長

★ 設備中(zhōng)廢水的深度

★ 廢水中(zhōng)有機物(wù)的濃度及其物(wù)理性質，例如在水中(zhōng)的波動性和擴散系數等

★ 是否存在油膜或生(shēng)物(wù)降解等抑制或減緩揮發的現象

在美國聯邦環保署的定義中(zhōng)，廢水收集系統包括排水管、檢修孔、溝渠、集線箱、集水坑、揚水站和下(xià)水管道等組成部分(fēn)。排水管是廢水收集系統的首個結構，用于将廢水導向工(gōng)藝下(xià)水管道，也可将其導入集水坑或溝渠。檢修孔是工(gōng)作人員(yuán)對下(xià)水管道進行檢驗、維護和清潔的通道。集線箱将多個管道的廢水彙集起來，再輸送至廢水處理系統。

廢水收集系統的許多排放(fàng)源直接暴露在大(dà)氣中(zhōng)，例如排水管、集線箱、溝渠、集水坑和揚水站等，因此會産生(shēng)VOC無組織排放(fàng)。

廢水處理系統主要可分(fēn)爲三大(dà)類：一(yī)級處理系統、二級處理系統和三級處理系統。一(yī)級處理系統通過物(wù)理過程除去(qù)廢水中(zhōng)的固體(tǐ)和油質。其主要結構包括沉澱池和油水分(fēn)離(lí)器等；二級處理系統通過生(shēng)物(wù)分(fēn)解和化學過程除去(qù)廢水中(zhōng)的大(dà)部分(fēn)有機物(wù)質。其主要結構包括生(shēng)物(wù)處理裝置或汽提塔等；三級處理系統對廢水進行進一(yī)步處理和過濾，使其符合排入水體(tǐ)或循環再利用的标準。

廢水收集和處理系統的各個環節都可能涉及到廢水儲存，但廢水處理系統入口和出口兩端的廢水儲存一(yī)般是通過儲罐實現的。廢水儲罐中(zhōng)不涉及任何處理過程。廢水儲罐包括汽提塔給料罐、底罐、高位罐及儲存污泥中(zhōng)脫出廢水的儲罐等。

一(yī)級處理系統的廢水處理罐可産生(shēng)大(dà)氣排放(fàng)(Primary treatment system emissions occur from wastewater treatment tanks)。廢水儲罐也會産生(shēng)一(yī)定程度的無組織排放(fàng)。通常情況下(xià)，沒有密封的處理罐和儲罐會産生(shēng)較多的大(dà)氣排放(fàng)。若其采用固定罐頂并且與外(wài)部相通，罐内液體(tǐ)與罐頂之間的蒸汽也會排放(fàng)到大(dà)氣中(zhōng)。

生(shēng)物(wù)處理系統是煉油廠最常見的二級廢水處理系統。生(shēng)物(wù)處理的有機物(wù)排放(fàng)速率取決于裝置的設計和運行情況。有機物(wù)的實際排放(fàng)量也受其特定性質的影響，例如生(shēng)物(wù)降解的效率或揮發速率等。

通過破壞有機物(wù)并将其從廢水中(zhōng)去(qù)除的裝置一(yī)般是密封裝置，其産生(shēng)的廢氣通過煙道進行排放(fàng)(例如汽提塔)(Units that remove organics from wastewater through destruction are enclosed units and emissions are from a stack(e.g., steam strippers))。破壞裝置的排放(fàng)速率也取決于裝置的設計和運行情況。

新建和現存煉油廠受到一(yī)項苯排放(fàng)标準的約束。同時，煉油廠的新建廢水處理系統還受到一(yī)項VOC排放(fàng)标準的約束(There is both a benzene-specific standard that applies to new and existing refineries and a VOC standard that applies to new wastewater treatment systems at refineries)：

★ (按生(shēng)産點計算的)(determined at the point of generation)苯年總加載量在10公噸以上的煉油廠必須對其廢水收集和處理系統進行大(dà)氣污染防治^[a]。

★ 流量加權的年平均苯濃度在10ppmw以下(xià)、或生(shēng)産點流率在0.02L/分(fēn)鍾以下(xià)的單一(yī)廢水源不屬于以上規定的約束範圍(即非監管排放(fàng)源)^[b]。

★ 原标準要求所有的排水管加裝封皮、水封、塞子或蓋子^[c]。

★ 排水管産生(shēng)的廢氣必須導入工(gōng)藝設備或污染防治設備^[c]。

★ 原标準同時還要求企業每半年對封皮、水封、塞子或蓋子進行一(yī)次目視檢驗，以排除可能影響密封部件有效性的情況（例如較低的水位）。在目視檢驗的過程中(zhōng)，工(gōng)作人員(yuán)應重點尋找縫隙、裂縫或其它潛在的排放(fàng)點^[d]。

★ 集線箱應安裝邊緣密封較緊的封皮。在封皮上連有排氣管時，應将其導向工(gōng)藝設備或污染防治設備^[e]。

★ 排氣管的長度應至少爲90厘米，且直徑等于或小(xiǎo)于10.2厘米。封皮在除維護或檢驗以外(wài)的所有時段均應保持密封，并應至少每半年檢驗一(yī)次^[f]。

★ 下(xià)水管道必須保持覆蓋和密封，節點或密封處不應存在任何可見的縫隙和裂縫。下(xià)水管道也應至少每半年檢驗一(yī)次，并重點尋找縫隙、裂縫等排放(fàng)點^[g]。

★ 在執行标準中(zhōng)規定的各項檢驗時，如果發現了任何問題，必須在5天内進行第一(yī)次修複嘗試，并在45天内修複完成（現标準已更新爲15天^[h]）。如果企業能夠提出充分(fēn)的理由，證明必要的修複必須在設備關停的情況下(xià)才能有效執行，監管部門可酌情準予延期。所有獲準延期執行的修複必須在設備關停結束之前完成。

★ 原标準認爲，油水分(fēn)離(lí)器和廢水儲罐可能設有固定頂棚，因此設備内的蒸汽必須導入大(dà)氣污染防治設備^[i]。

★ 頂棚密封、通道門和其它開(kāi)口必須至少每半年檢驗一(yī)次。

★ 除此之外(wài)，油水分(fēn)離(lí)器和廢水儲罐也可采用符合有機液體(tǐ)儲罐标準的内浮頂或外(wài)浮頂（詳情請參見本次報告的第V部分(fēn)）實現大(dà)氣污染防治的有關要求。

★ 原标準要求企業至少每半年對油水分(fēn)離(lí)器和廢水儲罐進行一(yī)次目視檢驗，排查大(dà)氣污染防治方面的缺陷。浮頂的缺陷可能包括^[j]：

• 浮頂沒有停留在液體(tǐ)表面或支撐架上

• 浮頂上方出現了液體(tǐ)

• 浮頂的邊緣密封發生(shēng)脫落

• 浮頂的邊緣密封或其密封材料上出現了破洞、磨損、裂縫或縫隙

• 内浮頂與罐壁之間出現了肉眼可見的縫隙

• 外(wài)浮頂的一(yī)級或二級密封與罐壁之間出現了肉眼可見的縫隙

★ 另外(wài)，原标準還要求企業定期對密封的縫隙進行測量。在執行标準中(zhōng)規定的各項檢驗時，如果發現了任何問題，必須在5天内進行第一(yī)次修複嘗試，并在45天内修複完成。如果企業能夠提出充分(fēn)的理由，證明必要的修複必須在設備關停的情況下(xià)才能有效執行，監管部門可酌情準予延期。所有獲準延期執行的修複必須在設備關停結束之前完成。

★ 原标準爲企業提出了兩種合規執行選項。第一(yī)種選項是将苯的質量降低99%以上，或将其濃度降至10ppmw以下(xià)（不允許使用豁免廢液流對受監管廢液流進行稀釋）^[k]。

★ 與之相似的總VOC減排要求是将VOC的質量降低95%以上，或将其濃度降至1000ppmw以下(xià)。

★ 通常情況下(xià)，企業可借助汽提塔滿足相關标準的要求。符合适當設計标準的汽提塔不需通過績效評估闡釋其合規減排的能力。這些設計标準主要包括^[m]：

• 最低塔高爲5米

• 逆流配置，最少應配有10組碟盤

• 最低蒸汽流率爲0.04千克蒸汽/升廢水給料

• 廢水給料的最低溫度爲95°C，或汽提塔最低運行溫度爲95°C

• 最大(dà)液體(tǐ)加載量爲67100升/小(xiǎo)時/平方米

• 在近似大(dà)氣壓的環境下(xià)運行

第二種選項是借助生(shēng)物(wù)處理裝置對廢水進行處理。這種選項特别允許企業使用豁免廢液流對受監管廢液流進行稀釋。當進入生(shēng)物(wù)處理裝置的廢液流的年平均苯濃度在10ppmw以下(xià)(在使用豁免廢液流稀釋之後)且生(shēng)物(wù)處理裝置滿足一(yī)定的設計标準時(例如“強化”生(shēng)物(wù)處理裝置，這種裝置産生(shēng)生(shēng)物(wù)質、使用回收生(shēng)物(wù)質，并定期從工(gōng)藝過程中(zhōng)去(qù)除生(shēng)物(wù)質)，該裝置便不受固定頂棚或浮頂的密封标準約束。強化生(shēng)物(wù)降解裝置一(yī)般在0.05-1.0千克生(shēng)物(wù)需氧量/千克生(shēng)物(wù)質/天的食物(wù)細菌比、1-8克/升(0.008-0.7磅/升)的混合酒精懸浮固體(tǐ)濃度比，以及3-36小(xiǎo)時的停留時間的範圍内運行。石化廠适用的類似标準則要求企業采用美國聯邦法規40CFRPart63附錄C中(zhōng)的“确定生(shēng)物(wù)處理裝置的部分(fēn)生(shēng)物(wù)降解率”方法對其生(shēng)物(wù)降解裝置進行評估。美國聯邦環保署也提供了有關的技術支持指導方針。

總的來說，原标準中(zhōng)關于廢水處理的規定要求企業對廢水采取必要的VOC抑制性措施，直到其導入适當的廢水處理裝置中(zhōng)進行大(dà)氣污染防治。(In summary, the old VOC standards for wastewater require that facilities suppress VOC emissions until it reaches an appropriate treatment unit.)

在對原标準進行審閱的過程中(zhōng)，考慮到現階段可用的廢水處理技術及其成本，美國聯邦環保署認爲當前的有關标準和要求是合适的。美國聯邦環保署通過分(fēn)析減排每公噸VOC所需的費(fèi)用對有關要求的成本有效性進行了評估，并發現要求有機物(wù)加載量較小(xiǎo)的廢水處理系統(生(shēng)産點處的苯低于10公噸/年，或總VOC低于100公噸/年)進行污染防治的成本有效性不高。另外(wài)，要求已經按照原标準進行污染防治的煉油廠采用更加嚴格标準的成本有效性也不太理想。(The USEPA specifically found that it was not cost-effective to require controls for wastewater treatment systems with small organic loads (less than 10 Mg/yr benzene or about 100 Mg/yr total VOC at the point of generations) or to apply more stringent requirements on the refineries already required to comply with the old standards.)