纺织印染行业废水COD产污系数的加权估算研究

[摘要] 通过对福建省纺织印染企业的实地调查和监测，应用实测、物料衡算和经验估算三种方法所获得的纺织印染行业主要产品(染色布和花边)废水COD原始产污系数基础上，采用加权法计算了产品的废水COD个体和综合的产污系数，获得了能反映纺织印染行业废水COD污染物产生规律的产污系数，为2008年全国纺织行业污染源普查提供了提供参考。

[关键词] 产污系数 纺织印染行业 加权法

近几年，我国东部沿海地区如浙江、江苏、广东、山东、福建等省份纺织印染产业集群带的迅速崛起，推动了我国纺织印染行业的快速发展，并不断向东部沿海地区集中，这些地区的产量占全国产量的85%[1]。其中，福建省纺织经济总量在全国位次已由改革开放初的第22位上升到现在的第5位。但该行业在快速发展中，大量的污染废弃物进入环境，其中以印染废水污染最为严重[2]，其废水排放量占到整个行业废水排放的80%，环境污染防治与该行业发展的矛盾日益突出[3]。

在实施对污染物的排放总量控制的全过程中，目前常规的监测方法，对于随机抽测的浓度控制，只是一个瞬时浓度值，由于设备运行工况、工艺的复杂性，这种有限瞬时浓度值难以有代表性，也不能准确地计算出排污总量，即不能客观地描述污染物的排放状况，而且面对众多的工艺，无论从监测手段现状，还是从人、财、物力及现场测试条件都达不到对每个排污口进行连续累计监测的能力。要想全面推行多功能连续自动监测装置也还有一个发展过程[4]。目前，国内已经有相当多的行业开始了产污系数的研究，例如餐饮娱乐行业、铁路运输行业、海洋石油开发行业、水泥生产行业等等，并且都能够有效地将研究结果应用于实践[5]。所以制定能够反映福建省纺织印染行业特征的行业的产污系数，对于科学评价生产工艺和污染控制技术，建立纺织印染行业污染控制技术体系、完善污染控制技术政策，推动纺织印染行业清洁生产和全过程控制将起到重要作用[6]，为纺织印染行业实施环境污染物总量控制奠定基础[7]。

本文采用加权法，对福建省纺织印染行业废水的COD产污系数进行核算研究，提供能反映该行业废水的COD污染物产生规律的产污系数，用于指导2008年全国纺织印染行业污染源普查工作，对完善我国环境污染统计体系，提高环境污染管理水平具有一定的理论意义和现实价值。

1 数据来源

目前，福建省共有166家纺织印染企业[8]，经过慎重筛选，本文选择其中有代表性的14家企业进行实地调查。于2007年7月开始依次实地考察了长乐、泉州、晋江、厦门等地区的14家纺织印染企业。我们根据GB11914-89采用重铬酸钾法来检测在各企业废水排放口收集到的原始水样的COD值。

本文中用于计算产污系数的原始数据包括实测数据、衡算数据和经验数据三种。根据现场实测和历史实测数据收集相结合的方式，结合相关参考资料中的有关数据和经验法计算得出的污染源数据，采用层次分析方法确定各权重值[9],并通过公式计算废水COD污染物的产污系数。

具体步骤如下：

1.1 通过现场调研，摸清各类纺织印染企业生产设备、各个生产过程和各类生产设施的产污环节和污染源。

1.2 对污染源的产污强度和各类生产设施历年产污状况进行详细调查和统计。

1.3 采用现场实测数据、衡算数据和经验计算数据相互验证的方法，取得合理可靠的原始数据。

1.4 在对调查结果进行综合分析的基础上，确定产污系数的计算方法[10]。

1.5 按照确定的计算方法，结合加权法，计算综合产污系数 [11]。

2 计算方法

2.1 原始产排污系数

特定四同组合条件下，原始产污系数计算公式如下：

G=O/P （1）

其中，四同：指在某一行业中，对产品、原材料、生产工艺和生产规模四种因素的组合。一个四同组合（条件）代表生产相同（或类同）产品时、使用相同（类同）原材料、采用相同（相近）生产工艺、具有相同（相近）生产规模。不同行业需根据本行业污染物产生和排放的特点，识别影响污染物产生和排放的主要因素、次要因素、一般因素等进行四同的划分和组合。对于污染物产生和排放无显著影响的因素，不需要进行类别的划分[12]。

G：原始产污系数，指单个企业在正常生产条件下，通过实测或物料衡算得到的单位产品所产生的污染物量。原始产污系数的随机性很大，在相同工艺、规模和技术水平下，因企业不同而不同。原始系数是求取个体和综合系数的基础依据[13]。

O：产生的原始污染物量。

P：产品总量。

2.2 个体产污系数

特定四同组合条件下，个体产污系数计算公式如下：

G=∑Wi•Gi（2）

其中，G：个体产污系数，指在某一四同条件下，若干原始产污系数的加权平均值。

Gi：原始产污系数，由本项目实测数据计算得到。i=1，2，…，n，n为特定四同组合条件下原始产污系数个数。

Wi：原始产污系数的权重，其大小确定需根据纺织印染行业特点综合考虑数据来源、企业2007年各种工况运行时间、四同代表性等因素。ΣWi=1。

2.3 一次产污系数

一次产污系数是指同一工艺、同一规模下，不同技术水平的个体产污系数的加权综合， 即：

G=Σ Pi•Gi（3）

其中，G为一次产污系数；Pi为第i种(i=1、2、3 … )技术水平的权重值，ΣPi=1；Gi为个体产污系数。

2.4 二次产污系数

二次产污系数是指同一产品、同一生产工艺下的、不同生产规模的一次系数的加权综合，它是产品的综合产污系数.其计算公式为:

G=ΣQij•Gij （4）

其中，G为二次产污系数，Qij为第i种工艺有n种生产规模(n

ΣQij=Qij1+Qij2+Qij+…=1

根据福建省纺织印染行业的特点，确定二次产污系数的权重的评价指标由生产厂家的平均规模水平、各规模产品的产量的比例和该产品的生产工艺的发展方向等因素来确定。

2.5 三次产污系数

三次产污系数是指同一产品在不同工艺下的二次产污系数的加权综合，其计算公式为：

G=ΣWi•Gi （5）

其中，Wi为第i种工艺的权重值；Gi为第i种工艺中的第i种规模的二次产污系数。

3 福建省纺织印染企业的分布情况

福建省纺织产业主要分布在福州、泉州、厦门、三明等地市，并开始出现向内陆、边远地区延伸发展，形成了全省纺织产业发展区域结构新格局。泉州纺织服装业发生巨大变化，已形成了化纤、棉纺织、针织、染整、非织造布、服装、纺机纺器等行业的较完整的纺织产业链，集中了一批福建省大中型优势企业。晋江市于2003年被中国纺织工业协会授予“中国纺织产业基地市”。福州市纺织产业总量位居全省第二，长乐是福州纺织基地，近几年棉纺纱锭总量已突破250万锭。长乐市于2004年被中国纺织工业协会授予“中国纺织产业基地市”；厦门市凭借地域优势，石化化纤、纺织印染等行业优势明显，总量居全省第三。三明、南平、莆田等纺织业老基地，经过调整发展，正在发力向上。永安、南平、三明等地的棉纺、针织、服装等中、小型企业不断涌现[14]。

4 污染物的个体和综合产污系数的加权计算

原始产污系数是计算各种系数的初始样本值，只代表根据不同数据来源所计算出的初始系数值，由于实测数据的瞬时性和监测频率的有限性，虽然真实，却难以反映一定周期内的产污规律。通过对原始的产污系数的加权平均所得到的个体产污系数，只是特定四同条件下的综合系数，它综合了不同来源的数据，所反映的是特定的四同条件下产污的平均状况，可供了解特定四同条件下的产污状况时使用。根据福建省纺织印染行业的特点，个体系数的确定权重指标是样本数目的比例、原始样本数与平均数的差异性和用三种不同方法来源的数据的质量保证[6]。例如在表4中，用三种方法测得晋江市陈埭纺织印染企业染色布的废水中COD原始产污系数分别为：实测法获得1个数27.23kg／t产品，衡算法1个数28.60 kg／t产品,经验估算1个数31.55kg／t产品，具体确定权重方法见表l。根据表1中所得出的W1、W2和W3的权重值，代入(2)式 G=∑Wi•Gi ，即可计算出个体的产污系数，即：G =0.14×27.23+0.57×28.60+0.29×31.55=29.26(kg／t产品)。

表1 确定原始污染系数的权重方法

数据来源 评价指标 Wi

原始样本数目 数据差异性

个数 比例 分数 平均数 差异性 分数

实测数 1 1/3 33.33 29.13 1.90 30 W1=0.14

衡算数 1 1/3 33.33 29.13 0.53 50 W2=0.57

经验估算 1 1/3 33.33 29.13 2.42 20 W3=0.29

注：表中的分数由行业专家打分而定。

一次产污系数对同一生产规模、同一生产工艺下的不同技术水平的个体产污系数进行加权而得到的综合系数，它所反映的是在特定规模、特定工艺下的不同技术水平时产污的平均状况。根据福建省纺织印染行业的特点，确定一次产污系数的权重的评价指标是采用该技术的厂家数、该技术的年代以及该技术改造的方向。例如在表4中，同一生产工艺和生产规模条件下，高技术水平、中技术水平和低技术水平的花边个体产污系数分别为182.40( kg／t产品)，182.68( kg／t产品)和189.23(kg／t产品)。具体定权的方法见表2。根据表2中所得出的P 1、P 2、P 3的权重值，代入(3)式G=Σ Pi•Gi，即可计算出一次产污系数。即：G=0.5×182.40+0.33×182.68+0.17× 189.23=183.65(kg／t产品)。

表2 确定一次产污系数的权重方法

技术

水平 评价指标 Pi

采用该技术的厂家 技术水平 技术改造

厂家数 比例 分数 年代 分数 方向 分数

高 2 2/5 40 90 50 推广 60 P1=0.50

中 2 2/5 40 80 35 保留 30 P2=0.33

低 1 1/5 20 70 15 淘汰 10 P3=0.17

注：采用该技术的厂家数和技术水平年代是一种假定数;表中的分数由行业专家打分而定。

二次产污系数是对同一产品、同一生产工艺下的、不同生产规模的一次系数进行加权而得到的综合系数，它所反映的是在特定产品、特定生产工艺、不同生产规模的产污平均状况。

三次产污系数是某种纺织印染产品的最高综合系数，它综合了不同生产规模、不同生产工艺、不同技术水平要求等各个因素，所反映的是某种纺织印染产品产污的平均状况，因此三次产污系数具有更高的代表性和可靠性，可供寻找最概括系数时使用。根据福建省纺织印染行业的特点，确定三次产污系数的权重的评价指标主要考虑生产工艺在该产品生产中的比例和覆盖面、工艺规模的指导性和代表性。例如在表4中，有两个不同的生产工艺生产的染色布产品的废水COD的二次产污系数分别是28.59kg/t产品和28.46kg/t产品，具体定权和计算见表3。根据表3中所得出W1、W2、W3的定权数，代入(5) 式 G=ΣWi•Gi，即可计算出三次产污系数，即：G=28.59×0.67＋28.46×0.33=28.55 (kg／t产品)。

表3 确定三次产污系数的权重方法

生产

工艺 评价指标 Wi

覆盖面 工艺主导性

工艺厂家数 比例 分数 主导性 分数

工艺1 4 4/7 57 推广 60 W1=0.67

工艺2 3 3/7 43 保留 40 W2=0.33

注：表中的分数由行业专家打分而定。

最后，根据定权方法的计算原则，本文将染色布与花边产品的废水COD产污系数列于表4中。文章中所提出的各种的产污系数所代表的意义不同，因此其应用范围和应用方式也不同。由表4可以看出，染色布COD综合产污系数为28.55kg/t产品，而花边的综合产污系数为183.65kg/t产品，因此可以直观地反映生产花边产品产生的污染比生产染色布时所产生的污染大。

表4 福建省纺织印染行业主要产品废水COD产污系数（单位：kg/t产品）

产品 厂家 规模 工艺 技术水平 原始系数 个体系数 一次系数 二次系数 三次系数

染色布 晋江连捷 中 1 高 26.42 28.42 28.59 28.59 28.55

晋江隆盛 中 1 中 26.92 28.56

晋江陈埭 中 1 中 27.23 28.65

晋江良兴 中 1 低 28.60 29.05

晋江联邦 小 2 高 26.13 28.34 28.46 28.46

晋江东纶 小 2 中 26.78 28.52

晋江福联 小 2 低 27.49 28.73

花边 长乐永丰 中 3 高 158.88 182.44 183.65 183.65 183.65

长乐德盛 中 3 高 158.63 182.36

长乐东龙 中 3 中 160.14 182.80

长乐华冠 中 3 中 159.30 182.56

长乐联丰 中 3 低 182.31 189.23

注：工艺1代表：坯布―退浆―染色―烘干―定型；工艺2代表：退浆―染色―水洗―干燥―涂层―定型；工艺3代表：整径―织造―染色―定型―剪边。

5 结论

通过对福建省纺织印染行业废水COD产污系数的计算，为排污量的控制和排污费的征收提供了简便可行的计算方法。污染物产生系数实际上是一种以单位产品或单元活动的污染物产生量表达的污染物排放标准或清洁生产控制标准。由于具体产生标准或清洁生产控制标准需要根据污染源与相应受纳水体的水质响应关系以及现有技术经济条件来确定，因此各种系数只是一种建议值，不宜直接作为标准使用[10]，但可作为环境保护管理的重要基础数据。在实际工作中，根据各企业的产量即可实施排污收费，避免了大量繁琐的监测工作。利用产污系数，既可现场核定污染源的排放量，节省测试费用和人力，提高工作效率，也可减少瞬时或单次测试造成的误差，增加数据的可靠性[15]。同时，该产污系数也用于指导2008年全国纺织行业污染源普查工作，为其提供了一种简便、易操作、准确的统计办法[16]。对完善我国环境污染统计体系，提高环境污染管理水平具有一定的理论意义和现实价值。

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