建筑饰面石材加工废水处理工程技术规范(2)

2019-05-26 17:18

品标准等方面。国际标准化组织(ISO)与环境工程服务相关的标准很少,几乎无工程建设和管理类标准。美国国家标准(ANSI)中的工程建设和运行管理标准约占环境工程服务技术标准的22%,如《城市地下排水系统设计准则 ANSI/ASCE 12-92》,《超声波水处理系统ANSI/NSF 55-2002》。德国国家工业标准(DIN)的系统性较强,以污水处理厂为例,分别建立了工程设计和配套设备两个系例标准,共计20 多项,包括了污水预处理到污泥处置全过程的主要单元工艺和设备、材料的要求,其中设备标准主要为设计结构原理和与其它通用设备不同的特殊结构要求,如《污水处理厂 第1部分:施工总原则 DIN EN 12255-1-2002》、《污水处理厂 第3 部分:预处理(包括技术勘误 AC-2000)DIN EN 12255-3-2001》。此外,日本工业标准(JIS)、法国国家标准(NF)、英国国家标准(BS)等发达国家标准体系中也都有涉及工程建设和管理类的标准和规范。

从目前掌握的资料来看,国外有关环境工程的技术标准具有几个特点。首先,与环境工程服务相关的标准在ISO和各发达国家标准体系中所占比例较小,总的数量不大。国外的环境工程服务类标准也还处于发展过程中。其次,国外环境工程服务类标准中环境监测分析方法标准和产品标准较多,而特定的工程建设和运行管理标准较少,涉及石材加工行业污染治理工程的标准更是没有。 2. 2 国内情况

在我国,环保产业从上世纪70年代开始萌芽,80年代逐步发展,到90年代成熟壮大,环保产业经历了从无到有的发展历程。原建设部、化工部、机械部等多个部委都在各自的行业内制定并发布了一些与环境工程相关的技术规范,包括国家标准和部颁行业标准,但这些标准数量并不多。

上世纪90年代末期,伴随国务院机构改革、部委调整后,其他部委基本不再发布与环保相关的工程标准,只有建设部仍然在环保标准方面做出较多工作,且主要是在市政污水、工业废水、垃圾处理等领域发布了较多的工程设计标准和验收规范。目前,环境保护部已颁布环境保护标准1129 项,但其中仅有7 项与环境工程相关的技术规范,远远不能满足环境工程服务业发展和环境管理的要求。近年来,我国环境工程服务业发展迅猛,但目前已发布的与环境工程相关的技术规范仅包括危险废物、火电厂烟气处理等少数污染治理领域的标准,例如《火电厂烟气脱硫工程技术规范 石灰石/石灰-石膏法 HJ/T 179-2005》、《医疗废物化学消毒集中处理工程技术规范(试行)HJ/T 228-2006》。

环境工程技术规范在我国发展处于起步阶段,导致我国环保工程连续稳定达标运行率低,工程建设质量差,技术性能不可靠,造成市场秩序混乱。严谨、完善的环境工程技术规范体系是促进环境工程行业健康发展的必要基础。我国环境工程技术规范体系现在还很不完善,目前尚有大量环境工程技术还没有标准可以依据,一些应该废止的、旧的工程技术规范存在着技术分类不科学、涉及范围窄、技术落后等问题,迫切需要对这些标准进规范订和重新编制,而另外还有大量环境工程技术需要通过制定标准来统一技术要求。因此,从行业发展角度看,我国的环境保护工程技术规范还有待大力发展。

目前,国内外有关石材加工废水处理工程技术规范的内容还是处于空白阶段。作为国内石材加工大省,根据福建石材加工行业实际,制定有关的地方标准,对于实施可持续发展战略、规范石材加工行业发展和促进节能减排工作意义重大,同时也是对国家环境保护标准体系的有力的补充、完善。

3 调研情况

3.1 行业发展情况

3.1.1 我国石材加工业发展概况

中国的石材工业真正兴起是在改革开放以后,之前的产量不过几十万平方米,主要是北京大理石厂、天津大理石厂、上海大理石厂、北京建材水磨石厂、北京建筑水磨石厂、沈阳大理石厂、青岛大理石厂等石材厂为国家重点工程配套生产的石材产品。到了2005年,我国石材产业发展成为世界石材生产、贸易第一大国。目前,全国石材企业有3万多家,遍布各省市自治区,已发展成为一个规模庞大、系统完善的工业体系。

改革开放三十多年来,通过不断调整产业结构,优化产业升级,在全国出现了一批大大小小的石材产业集群或石材产业区产业镇,为中国石材工业的发展作出了贡献。经调查,近

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几年以资源、贸易、技术、市场为依托所形成的石材产业集群,有福建的南安市、惠安县、崇武镇、安溪县、福鼎市、罗源县、厦门市,广东的云浮市,山东的莱州市、平邑县、五莲县 ,河北的曲阳县、平山县、灵寿县,吉林的蛟河市,四川的宝兴县,陕西的紫阳县,广西的岑溪县、贺州市,北京的房山区,新疆的哈密市、鄯善县等。

目前,我国石材产业集群的主要特征是:

(1)全国石材产业集群的发展参差不齐,虽已形成一定的经济规模,但尚处于起步阶段。产值或贸易额达40亿元以上的只有5处,分别为福建的南安、惠安、厦门,山东的莱州,广东的云浮,其它石材产业集群规模相对较小。

(2)已出现一批龙头工贸企业,正在形成地区品牌、企业品牌和市场品牌,少数企业正在争创名牌产品。如福建的溪石、东升、华辉、华宝、万里石、闽南建材市场,广东的环球、康力、东成、高时、云浮石材市场,山东的冠鲁、美丽、莱州石材工贸城、沂蒙石材市场,北京西联国际石材市场,江苏华东石材市场,浙江石材市场和浙江下沙石材市场 ,上海同福、恒大石材市场及大连石材市场等。

(3)产业集群大多出现在石材矿山资源相对丰富的产地、大型石材专业市场周围或港口所在地等某一方面具有明显优势的地区,如福建南安则以水头闽南建材第一市场为依托,且距厦门港较近而形成的一个石材产业集群;厦门则完全是以港口为依托形成的一个出口基地;内陆地区则大多以资源为依托形成规模相对较小的石材产业区,如蛟河市、宝兴县、灵寿县、紫阳县、岑溪市、贺州市、鄯善县等。

据国家统计局统计,2008年1~12月,全国花岗石板材累计产量为23213万平方米,比上年同期增长14.3%,花岗石板材累计产销率97.76%,比上年同期增加0.49个百分点。花岗石板材主要产区产量为:福建罗源4035万平方米,同比增长29.9%;山东烟台莱州3325万平方米,同比下降2.8%;福建宁德古田产量1639万平方米,同比增长12.0%;广西梧州岑溪1631万平方米,同比增长28.2%;山东临沂平邑产量1373万平方米,同比增长3.7%。

据国家统计局统计,2008年1~12月,全国大理石板材累计产量2547万平方米,比上年同期增长17.0%,大理石板材累计产销率 97.43%,比上年同期增加0.86%。大理石板材主要产区产量为:福建累计产量652万平方米,同比增长9.0%,其中福建泉州南安626万平方米,同比增长8.5%;河南累计产量358万平方米,同比增长7.8%;江西累计产量341万平方米,同比增长41.2%;广东累计产量272万平方米,同比增长34.8%,产销率同比上升 3.66%;湖北累计产量204万平方米,同比增长6.7%;山东累计产量184万平方米,同比增长22.8%。 3.1.2 福建省石材加工业发展概况

石材矿产资源是石材工业发展的基石和促进石材行业发展的重要因素,福建省石材资源是大自然赋予的宝贵财富。与此同时,在新的经济发展时期,为落实科学发展观,有效利用资源是石材工业发展的必然途径。作为全国石材大省福建的“左臂右膀--惠安与水头”,这些年来的表现令人为之瞩目。惠安的石材出口,碑石的出口占了全国石材出口总量的半壁江山,在日本的10亿碑石的出口额中,有8亿是福建的,惠安占到了5~6个亿;而水头则包揽了全国70%的石材出口业务。

经过二十多年的发展与积累,福建石材业在我国石材生产基地中的地位已经奠定,对整个石材业的发展起到了重要作用。出口额占全国石材出口总额的超过50%,跃居全国石材出口的首位,而且开拓新的石材品种和高附加值石材产品所占的比重进一步的上升。福建有得天独厚的资源优势,花岗石的储量、品质越来越被国内外同业看好;有雄厚的机械制造业基础;有便捷的对外海运通道,适宜石材商品的流通;有悠久的石雕、影雕传统,石文化底蕴既有传承又有发扬。更有一些地方将石材业作为这些地方经济发展的支柱产业,由此而确立了闻名遐尔的如惠安、安溪 、水头等石材产地,而且有些石材企业的产品在国际市场上享有较好的声誉。

福建省是我国东南沿海十分重要的一个省份,石材产品的生产由来已久。业内人士曾说过:“世界石材加工中心正向亚洲,也就是向中国转移,而中国石材加工与进出口最充满活力的地方就是福建”,这种说法非常确切。福建石材发展到如今这样红火的程度,只用了不到20年的时间,而从1999年开始,福建石材实现了质的飞跃,福建已经是个名符其实的石材产业大省,各种配套业务都健全。闽南石材产业集群也已经形成规模。

不久前,福建省公布的全省十大产业集群中,水头石材产业集群排名第一位 ,以闽南

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第一建材市场为中心的石材产业,目前有制造业企业近1500家,囊括了目前世界上注册的1000余种石材品种,入驻的国内外经销商有600多家,年交易额达30亿人民币。福建省现已形成以厦门为出口龙头,泉州为生产基地的发展格局。南安的石板材加工,惠安的石雕、影雕、墓碑石,福鼎的“福鼎黑”玄武岩,古田的“桃花红”板材,安溪的花岗岩开采都已经形成了自己的鲜明特色。

据福建省统计局统计,2008年全省规模以上石材企业实现产值 325亿元人民币,同比增长17%,产量1.015亿平方米,增长15.3%,实现利润17亿,增长7.76%,全省共计出口21.38亿美元,增 长11.02%,占全国出口总额的54.9%,进口9.73亿美元,增长24.55%,占全国进口总额的63%。据厦门市贸发局统计,2008年厦门口岸石材进出口量达1217万吨,总金额28.8亿美元,其中出口762万吨,金额21.7亿美元,增长12.1%。 3.1.3 福建省石材加工业发展中现存的主要问题

作为福建省传统支柱产业,石材加工业有着辉煌的历史,但现状却存有危机。在日新月异的现代化进程中遇到了发展的瓶颈,分析原因有以下几点:

(1)福建石材(主要是花岗石)虽然资源丰富且品种也较多,但石材品种档次总体上看还不够高,尤其是市场需要的高档名贵石材和大理石资源短缺。此外,矿山建设滞后,一些老品种矿山(如巴厝白G3503、东石白G3540等)开采多年,现已形成几十米深的凹陷,开采难度越来越大,而一些新开发的品种尚未形成较大开采规模。因此,许多沿海企业不得不远到东北、西北、华北、西南甚至国外开发、购买高档荒料或半成品运回加工,但由于运距远、费用高,加上产地地方保护主义政策,使我省石材企业原材料 ( 荒料或半成品) 成本大大增加,影响企业经挤效益和发展后劲。

(2)产业结构不合理,一些地方“小、土、散”状况尚未得到根本扭转。近几年,福鼎、惠安、南安、晋江等石材大县( 市) 在优化产业结构方面取得较大成绩,促进了一大批拥有名优特产品、技术先进、管理好、竞争力强的大、中型企业进一步发展壮大。但是,在其他石材县( 市) 除少数企业通过技改实现企业结构和产品升级外,总体上仍处在“小、土、散”状态,行业整体素质低,特别是一些矿山乱采滥挖、破坏资源和污染生态环境等问题仍然相当严重。

(3)产业和产品结构急需进一步调整优化。近几年来,我国石材企业迅猛发展,石材加工企业一轰而上,重复建设,致使石材产品结构、企业结构不良的局面日趋严重,许多企业固守在传统石材产品领域,同质化 、高污染 、高强度、低效率、低产出的增长方式,便造成了同质化产品竞争激烈,效益差的不良局面,可归纳成四多四少,既,大陆产品多,名牌产品少;平销产品多,畅销产品少;粗质产品多,深加工产品少;中低档货多,高附加值货少。

(4)创新能力仍然薄弱。科技创新是实现石材工业经济发展从数量进入质量扩张型的主要因素。开发新产品,改革石材生产技术是提高我国石材工业国际竞争力的主要手段。中国加入WTO后,逐步融入全球一体化的市场,面临的竞争压力越来越大,传统石材业面临的竞争尤为激烈。目前,石材业主要特点是:加工能力强,而技术能力相当薄弱;产业规模大,而附加值却相当低;硬件规模大,而软件规模很小;单机生产能力较强,而系统能力很弱。这四个方面的不对称,归根到底是因为企业技术创新能力低,不能通过有效的知识和信息来提升产品的标准,实现规模化、高效、高能、高品质生产。 3.2 行业污染及废水处理技术调研 3.2.1 石材加工业污染现状

石材工业的发展,经历了3种模式:(1)传统模式,即不考虑环境因素,走“资源-产品-污染排放”的单向线性开放式经济过程;(2)末端治理模式,即开始注意环境,但其做法是“先污染后治理”;(3)循环经济模式,即以生态为规律,合理利用资源和环境容量,在物质不断循环的基础上发展经济,使经济系统和谐地纳人到自然生态系统的物质循环过程中,实现经济活动的生态化,是一个“资源-产品-再生资源”的闭环反馈式循环过程,最终达到“最佳生产、最适消费、最少废弃”,为实现可持续发展的一种全新经济运行模式。

石材工业是资源加工型产业,资源从荒料加工到成品,有一半的废弃物,且石料加工是高能耗产业,依赖资源但又浪费资源,所以要大力发展循环经济,提倡有限地利用资源,提高加工附加值。要通过模拟自然生态系统来设计工业生态系统,达到物质能量利用最大化和

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废物排放最小化的目的。

石材业的生产工艺流程相对简单,主要有切割和磨光两个工序,基本上属于物理加工过程。生产过程产生的污染物主要有:石板材边角料、石板材加工粉尘和富含石粉末的锯机、磨机冷却水。石板材边角料约占原料的33%,边角料与石板材废水里沉降下来的石渣被堆积成为“人造石山”。由于没有植被的覆盖,雨水一般会淋溶“人造石山”中的细颗粒部分,造成二次污染。石板材加工粉尘由于其颗粒物粒径较大,在较短的距离内大部分都会沉降下来,少量会随大气飘移到较远的地方,根据现场调查,石板材加工厂的粉尘影响距离约为1~2km;石板材加工废水的主要的污染成份是石粉和锯片冷却水中加入的“冷却剂”。通常,冷却剂的主要成份为:树脂酸类及其皂化物、不饱和脂肪酸及其皂化物、木素类及其降解物等,其中树脂酸类主要为松香酸类和海松酸类等,具有很强的螯合络合能力,能将石粉中的微小细粒固定,使其能在较长时间内维持胶体状态,而不被沉降下来。

从污染物的影响范围来分析,石板材边角料、粉尘主要为局地影响,而石板材废水由于其胶体特性,可以影响到数十公里以外流域的水质。密集的加工企业布局将产生污染物在空间上的叠加作用,使当地原本清洁的溪流变为当地的“牛奶溪”。

石板材固废的主要环境影响为土地占用以及废渣对水环境的二次污染,石板材粉尘的环境影响为当地大气质量以及由此引起的动植物的健康,石板材废水的环境影响为当地流域的水质,以及所引起的动植物健康问题。

石材业的发展对当地的环境造成严重破坏,尤其是石材废水的污染将引起严重的水质污染,使原本清洁的溪水变成“牛奶溪”,对水生生物生存环境产生严重影响。由于历史原因,原来很多石材加工企业均在城市上游,石材加工项目建设缺乏规划管理,随处分散建设,环保设施配套不齐全,大量含有高浓度悬浮物(SS)的生产废水未经处理就排入下游河段,其不仅浪费大量宝贵的水资源,而且还对环境造成严重污染,引起了社会各方关注。

虽然近年来石材业取得长足发展与进步,给当地带来了良好的经济效益,促进了社会各项事业发展。但是由于石材业属于“三高”产业之一,加上创业之初缺乏规划,出现了较为原始的“马路经济”现象,主要表现在矿山开采和板材加工及运送过程中产生粉尘、废渣、废料、废水、噪声等。据粗略估计,如罗源县西兰乡石材业每年产生大约30万吨废石渣,采用干渣清理方式集中堆放在三个石渣堆放场。在清理运送过程中,由于部分石材厂家厂区内没有硬化,粉尘经由车轮带出厂区,有些运送废渣车密闭不够严实,出现滴洒漏现象,直接导致粉尘上路,在车辆带动下,堆积在路旁。雨季来临则废水横流,污染和阻塞河道,而到了刮风季节又是石粉飞扬。还有就是运板底车在生产过程中由于没有密闭运行,导致一些废石料掉落在公路上,严重影响群众正常生活和乡村的村容村貌。石材发展过程中,沿街分布特征明显。这种“马路经济”在产业发展之初有其较大的优越性,可是随着经济和集镇的发展,粉尘、废水、废渣、噪声,特别是安全方面的问题就随之而来,政府不得不再花大力气进行治理。近年来,很多地方发生了一些由环境污染引起群众来信来访事件,为整治环境,也责令一些企业停产整顿,重新规划建设环保设施,这就足以说明环境对产业发展影响程度。 3.2.2 石材加工废水处理技术简介

石材行业不仅消耗大量水资源,同时石材污水排放会对水体产生严重污染。尽管这种石材粉末及污泥是一种物理变化物质,但排放到河流、池塘和水库后,经沉淀后会严密封堵水底,最终造成水体严重污染,但是,经过合理的回用处理,即保护了环境又节约了可观的水费及排污费,相对提高企业的竞争力。

目前,国内外污水处理方法主要包括:物理处理法、化学处理法和生物化学处理法三类,将污水中所含的污染物质分离去除、回收利用,或将其转化为无害物质,使水得到净化。石材加工行业污水的主要特点是悬浮物含量高。现有的大部分石材生产厂家一般采用沉淀方式,具体有自然沉淀法、混凝沉淀方式去除污染物。池型的选择较多采用平流式或竖流式。一般的处理工艺如图2所示。

石材废水 调节池 反应池 沉淀池 清水池 回用

图 2 石材废水处理工艺流程图

石材废水通过厂区内的管渠收集后,进入调节池,以均质均量,投加混凝剂和助凝剂后,

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在反应池内反应生成矾花,通过沉淀池的沉淀,大部分悬浮物沉至池底,上清液进入清水池,通过回用水系统进入生产车间回用或达标排放。 3.2.3 同类工程现状调研

本次调研走访了福鼎市白琳镇,南安市水头镇,加之我院多年年参与了敖江流域石板材业环境污染综合整治工作,也走访了古田县、罗源县等地,现场参观,收集资料,并与有关部门负责人和工作人员进行交流。

目前,石材加工厂家生产废水的排放有两种方式,一种是经处理后,排放到自然水体;另外一种是经处理后回用于生产,实现循环利用。

福州市第二水源地上游某镇共有100多家石材生产厂家,采用的是每家均建设一座处理装置,废水闭路循环不排放的处理模式。该模式有下列缺点:(1)厂家量多且分散,环保主管部门管理难度大,连续同时监控这100多家厂的废水是否外排几乎是不可能的事,废水偷排现象时有发生;(2)因要求厂家实现闭路循环,做到零排放,废水处理并不要求达标,所以厂内的处理装置很简单。由于各家厂的管理水平并不一致,有的存在跑冒滴漏现象,导致污水排入外部水体,造成污染;(3)每家厂的沉淀池污泥均要单独清理,所清污泥是未经脱水干化的湿污泥,工作量大且清理困难。而集中处理产生的污泥可以脱水后统一外运从而大大降低了污泥量和污泥清运的工作强度。

南安市水头镇基本都采用各自单独处理并回用的方式。例如溪石集团,该厂生产工艺较先进,大部分采用意大利进口设备,车间为封闭式,厂内设有两套废水处理系统,一套生活污水处理系统。生产废水经反应沉淀池+竖流塔处理后,进入生产回用,基本实现“零排放”,沉淀下来的废渣承包给一家专业环保公司负责处理。

福鼎市白琳镇采用集中处理的方式,将工业园区365家企业产生的污水进行集中处理,达标后排放。一期工程处理水量为1.0万吨/天,主要处理工艺为平流式沉淀池。各生产厂家的废水经明渠收集至处理厂内的集水池,通过污水泵抽至快速反应池,絮凝剂通过机房中的计量泵投加到快速反应池。根据混凝反应的机理,本工程设机械快速反应池和机械慢速反应池,运用机械反应的目的是为了防止污泥沉淀。以上二池与平流式沉淀池同设两序列,以利于以后的检修和运行。废水经反应池加药反应后进入平流式沉淀池沉淀,出水进入辐流式沉淀池进行二次沉淀,辐流式沉淀池出水进入清水池,然后溢流出水外排,设置清水池为将来回用作准备。平流式沉淀池和辐流式沉淀池的污泥均通过泥浆泵抽至于化场脱水后外运。二期工程处理水量为3万吨/天,主体工艺为竖流沉淀池,其余部分同一期。这种集中处理方式,有利于发挥投资规模优势,有利于实现统一运行管理与监控,园区内的所有污水经处理后,实现达标排放,最大程度地减少对环境的影响,但是由于没有清污分流和分质处理,且无回用管道系统,处理后的水未回用,降低了水资源的利用率。

在调研中,也发现有很多规模较小,经济实力较弱,环保意识不强的厂家,通常都是开挖几口简易池子,作为沉淀池,以应付环保部门的检查,但该法处理效果并不理想,偷排漏排现象仍有存在。

随着环保的宣传力度和执法力度的加强,石材业废水治理也在加强。调研走访的厂家大部分有做污水处理设施,虽然效果不一,但是还是有值得参考借鉴的地方。在调研中,也发现虽然处理工艺大同小异,但还是存在差别,有的工艺流程不完善,例如有的厂家只是开挖几个池子,并无池子的功能定位,处理效果并不理想;有的工艺流程略显臃肿,例如废水同时经过平流沉淀池,竖流沉淀池,过滤器,增加了工程投资;有的工艺设计参数不规范,例如平流式沉淀池的长宽比,长深比并不符合设计规范。

通过广泛、深入的调研可知,编制福建省地方标准-《建筑饰面石材加工废水处理工程技术规范》,提出一种设计合理、经济适用、操作管理简便的实用技术和运行管理要求,以规范整个行业的废水处理工程是非常必要和有意义的。

4 主要技术内容及说明

4.1 本标准的结构和内容编排

根据HJ526《环境工程技术规范制订技术导则》的要求,并参考国家近年发布的一系列行业污染源治理工程技术规范等标准的结构和内容编排,确定本标准的结构和内容编排。 4.2 前言

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