皮特曼,亞歷山大

皮特曼,亞歷山大

週一,三月28 2011 20:27

環境和公共衛生問題

由於紙漿和造紙行業是自然資源(即木材、水和能源)的消耗大戶,它可能是造成水、空氣和土壤污染問題的主要原因,近年來受到了廣泛關注。 考慮到每噸紙漿產生的水污染物數量(例如 55 公斤生物需氧量、70 公斤懸浮固體和高達 8 公斤有機氯化合物)和全球生產的紙漿量,這種擔憂似乎是有道理的每年(180 年約為 1994 億噸)。 此外,只有約 35% 的廢紙被回收利用,廢紙是全球固體廢物總量的主要來源(每年 150 億噸中約有 500 億噸)。

從歷史上看,製漿造紙廠的設計並未考慮污染控制。 工業中使用的許多工藝在開發時都很少考慮最大限度地減少排放量和污染物濃度。 自 1970 世紀 1 年代以來,污染減排技術已成為歐洲、北美和世界其他地區工廠設計不可或缺的組成部分。 圖 1980 說明了 1994 年至 XNUMX 年期間加拿大紙漿和造紙廠為應對其中一些環境問題的趨勢:增加使用木材廢料和可回收紙作為纖維來源; 並減少廢水中的需氧量和氯化有機物。

圖 1. 1980 年至 1994 年加拿大紙漿和造紙廠的環境指標,顯示在生產中使用木材廢料和可回收紙,以及廢水中的生物需氧量 (BOD) 和有機氯化合物 (AOX)。

PPI140F1

本文討論了與紙漿和造紙過程相關的主要環境問題,確定了過程中的污染源並簡要描述了控制技術,包括外部處理和廠內改造。 本章更詳細地討論了木材廢料和防變色殺菌劑引起的問題 木材。

空氣污染問題

紙漿廠和造紙廠排放的氧化硫化合物對植被造成了破壞,還原硫化合物的排放引起了人們對“臭雞蛋”氣味的抱怨。 對紙漿廠社區居民(尤其是兒童)的研究表明,與顆粒物排放有關的呼吸系統影響,以及粘膜刺激和頭痛被認為與硫化合物減少有關。 在製漿過程中,最有可能引起空氣污染問題的是化學方法,尤其是硫酸鹽法製漿。

亞硫酸鹽作業中的硫氧化物排放率最高,尤其是那些使用鈣或鎂鹼的作業。 主要來源包括間歇式蒸煮器、蒸發器和液體製備,洗滌、篩选和回收操作貢獻較少。 硫酸鹽回收爐也是二氧化硫的來源,使用高硫煤或油作為燃料的動力鍋爐也是如此。

還原硫化合物,包括硫化氫、甲硫醇、二甲基硫醚和二甲基二硫化物,幾乎完全與牛皮紙製漿有關,並賦予這些工廠特有的氣味。 主要來源包括回收爐、蒸煮器吹氣、蒸煮器洩壓閥和洗滌器通風口,但蒸發器、冶煉罐、消化器、石灰窯和廢水也可能產生影響。 一些亞硫酸鹽操作在其回收爐中使用還原環境,並且可能存在相關的還原硫氣味問題。

回收鍋爐排放的含硫氣體最好通過從源頭減少排放來控制。 控制措施包括黑液氧化、減少黑液硫化物、低氣味回收鍋爐和回收爐的正常運行。 來自蒸煮器吹氣、蒸煮器減壓閥和液體蒸發的含硫氣體可以被收集和焚燒——例如,在石灰窯中。 可以使用洗滌器收集燃燒煙道氣。

氮氧化物是高溫燃燒的產物,根據操作條件,可能會在任何帶有回收鍋爐、動力鍋爐或石灰窯的工廠中產生。 可以通過調節燃燒區的溫度、空燃比和停留時間來控制氮氧化物的形成。 其他氣態化合物是造成工廠空氣污染的次要因素(例如,不完全燃燒產生的一氧化碳、漂白操作產生的氯仿以及蒸煮器排放和液體蒸發產生的揮發性有機物)。

顆粒物主要來自燃燒操作,儘管熔融溶解罐也可能是次要來源。 超過 50% 的紙漿廠顆粒非常細(直徑小於 1 微米)。 這種精細材料包括硫酸鈉(Na2SO4)和碳酸鈉(Na2CO3) 來自回收爐、石灰窯和熔煉溶解罐,以及來自燃燒儲存在鹽水中的原木副產品的 NaCl。 由於鈣鹽的夾帶和鈉化合物的昇華,石灰窯排放物包括大量粗顆粒物。 粗顆粒還可能包括飛灰和有機燃燒產物,尤其是來自動力鍋爐的產物。 可以通過使煙道氣通過靜電除塵器或洗滌器來降低顆粒物濃度。 動力鍋爐技術的最新創新包括流化床焚化爐,它在非常高的溫度下燃燒,導致更有效的能量轉換,並允許燃燒不太均勻的木材廢料。

水污染問題

來自紙漿廠和造紙廠的受污染廢水會導致水生生物死亡,使有毒化合物在魚類體內積聚,並損害下游飲用水的味道。 紙漿和造紙廢水流出物的特徵基於物理、化學或生物特性,其中最重要的是固體含量、需氧量和毒性。

廢水的固體含量通常根據懸浮(相對於溶解)部分、可沉降的懸浮固體部分以及揮發性部分進行分類。 可沉降部分是最令人討厭的,因為它可能在排放點附近形成緻密的污泥層,迅速耗盡接收水中的溶解氧,並使產生甲烷和還原硫氣體的厭氧菌繁殖。 儘管不可沉降的固體通常會被接收水稀釋,因此不太受關注,但它們可能會將有毒有機化合物輸送給水生生物。 紙漿和造紙廠排放的懸浮固體包括樹皮顆粒、木纖維、沙子、機械紙漿研磨機的砂礫、造紙添加劑、酒渣、水處理過程的副產品和二級處理操作的微生物細胞。

溶解在製漿液中的木材衍生物,包括低聚醣、單醣、低分子量木質素衍生物、乙酸和溶解的纖維素纖維,是生物需氧量 (BOD) 和化學需氧量 (COD) 的主要貢獻者。 對水生生物有毒的化合物包括氯化有機物(AOX;來自漂白,尤其是牛皮紙漿); 樹脂酸; 不飽和脂肪酸; 二萜醇(特別是來自去皮和機械製漿); juvabiones(特別是來自亞硫酸鹽和機械製漿); 木質素降解產物(特別是來自亞硫酸鹽製漿); 合成有機物,例如殺粘菌劑、油和油脂; 和加工化學品、造紙添加劑和氧化金屬。 氯化有機物一直受到特別關注,因為它們對海洋生物具有劇毒並可能在生物體內累積。 這組化合物,包括多氯二苯並p-二噁英,一直是減少紙漿漂白中氯用量的主要推動力。

懸浮固體、需氧量和有毒排放物的數量和來源取決於工藝(表 1)。 由於木材提取物的溶解,幾乎沒有或沒有化學品和樹脂酸回收,亞硫酸鹽和 CTMP 製漿都會產生具有高 BOD 的劇毒廢水。 牛皮紙廠歷來使用更多的氯進行漂白,因此它們的廢水毒性更大; 然而,硫酸鹽工廠的流出物已經消除了 Cl2 在漂白和二次處理中,如果有的話,通常表現出極小的急性毒性,而亞急性毒性已大大降低。

 

表 1. 與各種製漿工藝的未處理(原)廢水相關的總懸浮固體和 BOD

製漿過程

總懸浮固體(公斤/噸)

生化需氧量(公斤/噸)

磨木

50-70

10-20

TMP

45-50

25-50

CTMP

50-55

40-95

牛皮紙,未漂白

20-25

15-30

漂白牛皮紙

70-85

20-50

亞硫酸鹽,低產

30-90

40-125

亞硫酸鹽,高產

90-95

140-250

脫墨,非組織

175-180

10-80

浪費紙

110-115

5-15

 

懸浮固體已不再是一個問題,因為大多數工廠採用初級澄清(例如,重力沉降或溶氣浮選),可去除 80% 至 95% 的可沉降固體。 二級污水處理技術,如曝氣池、活性污泥系統和生物過濾,用於減少污水中的生化需氧量、化學需氧量和有機氯。

為減少可沉降固體、BOD 和毒性而進行的廠內工藝改造包括干法去皮和原木輸送、改進木屑篩選以實現均勻蒸煮、在製漿過程中延長脫木質素、改變消化化學品回收操作、替代漂白技術、高效紙漿洗滌、從白水中回收纖維並改進洩漏控制。 然而,工藝干擾(特別是如果它們導致故意下水道)和操作變化(特別是使用提取物百分比較高的未風乾木材)仍可能導致周期性毒性突破。

一種相對較新的完全消除水污染的污染控制策略是“封閉工廠”概念。 在缺乏大型水源作為工藝供應或污水接收流的地方,此類工廠是一種有吸引力的替代方案。 封閉系統已在 CTMP 和鈉基亞硫酸鹽工廠中成功實施。 封閉式工廠的區別在於液體流出物被蒸發,冷凝物被處理、過濾,然後再利用。 封閉式工廠的其他特點是封閉式篩選室、漂白廠的逆流洗滌和鹽控制系統。 儘管這種方法可有效減少水污染,但尚不清楚將所有污染物流集中在工廠內會如何影響工人的接觸。 腐蝕是使用封閉系統的工廠面臨的一個主要問題,並且循環過程水中的細菌和內毒素濃度會增加。

固體處理

從液體廢水處理系統中去除的固體(污泥)的成分因來源而異。 來自初級處理的固體主要由纖維素纖維組成。 來自二級處理的固體的主要成分是微生物細胞。 如果工廠使用氯化漂白劑,初級和次級固體也可能含有氯化有機化合物,這是確定所需處理程度的重要考慮因素。

在處置之前,污泥在重力沉澱裝置中濃縮,並在離心機、真空過濾器或帶式或螺旋壓榨機中進行機械脫水。 來自初級處理的污泥相對容易脫水。 二次污泥含有大量細胞內水,存在於粘液基質中; 因此,它們需要添加化學絮凝劑。 一旦充分脫水,污泥將在陸上應用(例如,撒在耕地或林地上,用作堆肥或土壤改良劑)或焚燒。 雖然焚燒成本更高並且可能導致空氣污染問題,但它可能是有利的,因為它可以破壞或減少有毒物質(例如,氯化有機物),如果它們從陸上應用中滲入地下水,可能會造成嚴重的環境問題.

其他工廠運營中可能會產生固體廢物。 動力鍋爐產生的灰燼可用於路基、建築材料和抑塵劑。 石灰窯產生的廢物可用於改變土壤酸度並改善土壤化學性質。

 

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週一,三月21 2011 15:30

環境和公共衛生問題

教育機構有責任確保其設施和做法符合環境和公共衛生法規,並遵守對其員工、學生和周圍社區的公認護理標準。 學生通常不受職業健康和安全立法的保護,但教育機構必須至少按照旨在保護工人的立法要求對學生盡職盡責。 此外,教學機構有道德責任就與他們及其活動相關的個人、公共、職業和環境安全問題對學生進行教育。

高校

在人口規模、地理區域、所需的基本服務類型和所開展活動的複雜性方面,可以將大學校園等大型機構與大城鎮或小城市進行比較。 除了在此類機構中發現的職業健康和安全危害(在本章 公共和政府服務),還有許多其他問題需要解決,這些問題與在特定地區生活、工作和學習的大量人口有關。

校園廢物管理通常是一項複雜的挑戰。 許多司法管轄區的環境立法要求嚴格控制教學、研究和服務活動中的水和氣體排放。 在某些情況下,外部社區的關注可能需要公共關係關注。

化學和固體廢物處置計劃必須考慮職業、環境和社區健康問題。 大多數大型機構都有管理產生的各種廢物的綜合計劃:有毒化學品、放射性同位素、鉛、石棉、生物醫學廢物以及垃圾、濕垃圾和建築材料。 一個問題是校園內廢物管理項目的協調,因為不同部門數量眾多,彼此之間的溝通往往很差。

學院和大學在產生的危險廢物的數量和類型方面與工業不同。 例如,校園實驗室通常會生產少量許多不同的危險化學品。 危險廢物控制方法可包括中和酸和鹼、通過蒸餾和“實驗室”包裝回收小規模溶劑,將兼容的危險化學品的小容器放在圓桶中,並用木屑或其他包裝材料隔開以防止破損。 由於校園會產生大量的紙張、玻璃、金屬和塑料垃圾,回收計劃通常可以作為社區責任的體現和教育使命的一部分來實施。

一些位於城市地區的機構可能嚴重依賴外部社區資源來提供基本服務,例如警察、消防和應急響應。 絕大多數中型和大型機構都建立了自己的公共安全服務來為其校園社區提供服務,通常與外部資源密切合作。 在許多大學城,該機構是最大的雇主,因此可能期望為支持它的人口提供保護。

學院和大學不再與它們所在的社區完全偏遠或分離。 更大範圍的社會群體更容易接受教育:女性、成年學生和殘疾人。 教育機構的本質使它們處於特殊的風險之中:弱勢群體在這裡重視思想和不同意見的交流,但學術自由的概念可能並不總是與職業責任相平衡。 近年來,教育機構報告了更多來自外部社區或內部爆發的針對教育社區成員的暴力行為。 針對教育界個別成員的暴力行為不再是極其罕見的事件。 校園是示威、大型公共集會、政治和體育活動的頻繁場所,需要考慮公共安全和人群控制。 需要不斷評估和定期更新安全和公共安全服務以及應急響應和災難恢復計劃和能力的充分性,以滿足社區需求。 對於體育項目、實地考察和各種贊助的娛樂活動,必須考慮危險識別和控制。 即使是校外活動,也需要提供緊急醫療服務。 人身安全最好通過危險報告和教育計劃來管理。

必須解決與校園生活相關的公共衛生問題,例如傳染病的控制、食品服務和住宿設施的衛生、淡水的供應、清潔的空氣和未受污染的土壤。 需要檢查、評估和控製程序。 學生在這方面的教育通常是學生服務人員的責任,但職業健康和安全專業人員也經常參與其中。 關於性傳播疾病、吸毒和酗酒、血源性病原體、壓力和精神疾病的教育在校園社區中尤為重要,因為危險行為可能會增加接觸相關危害的可能性。 必須提供醫療和心理服務。

小學和中學

小學和大學有許多相同的環境和公共衛生問題,只是規模較小。 然而,學校和學區通常沒有有效的廢物管理計劃。 許多學校面臨的一個嚴重問題是如何處理學校實驗室中儲存多年的爆炸性乙醚和苦味酸(國家研究委員會 1993)。 不合格人員試圖處理這些材料已在數起事件中引起爆炸。 一個問題是學區可能有許多學校相隔數英里。 由於必須在公共道路上運輸危險廢物,這可能會給集中危險廢物計劃帶來困難。

 

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星期日,三月13 2011:19 30

環境和公共衛生問題

所有人類活動都會對環境產生影響。 每種影響的程度和後果各不相同,並且已經制定了環境法來規範和最大程度地減少這些影響。

發電有幾個主要的潛在和實際環境危害,包括空氣排放以及水和土壤污染(表 1)。 化石燃料廠一直受到特別關注,因為它們向空氣中排放氮氧化物(見下文“臭氧”)、硫氧化物和“酸雨”問題、二氧化碳(見下文“全球氣候變化”)和微粒,最近被認為是導致呼吸系統問題的原因。

表 1. 發電的主要環境隱患

植物種類

空運

水 *

化石燃料

沒有2

印刷電路板

灰色

 

SO2

溶劑類

石棉

 

顆粒

金屬

印刷電路板

 

CO

溶劑類

 

CO2

酸/鹼

金屬

 

揮發性有機化合物

碳氫化合物

     

酸/鹼

     

碳氫化合物

同上加上放射性排放

   

水電

主要從土壤滲濾到水壩後面的水中

破壞野生動物棲息地

   

* 應包括諸如受水廠排放水體溫度升高和由於進水取水系統的機械效應導致的魚類數量減少等“局部”影響。

 

對核電站的擔憂一直是核廢料的長期儲存,以及發生涉及放射性污染物釋放到空氣中的災難性事故的可能性。 1986 年在烏克蘭切爾諾貝利發生的事故是一個典型的例子,說明如果對核電站採取不充分的預防措施會發生什麼。

對於水力發電廠,主要問題是金屬浸出以及水陸野生動物棲息地受到干擾。 這在本章的“水力發電”一文中進行了討論。

電磁場

自 Wertheimer 和 Leeper 的研究於 1979 年發表以來,世界各地關於電磁場 (EMF) 的研究工作一直在增長。該研究表明兒童癌症與家附近的公用電線之間存在關聯。 自該出版物以來的研究尚無定論,也未證實因果關係。 事實上,這些後續研究指出了需要更多理解和更好數據的領域,才能開始從這些流行病學研究中得出合理的結論。 進行良好的流行病學研究的一些困難與評估問題有關(即暴露的測量、源特徵和住宅中的磁場水平)。 儘管美國國家科學院國家研究委員會最近發布的研究(1996)確定沒有足夠的證據認為電場和磁場對人體健康構成威脅,但這個問題可能會一直留在公眾的視線中,直到未來的研究和研究表明沒有效果,可以緩解廣泛的焦慮。

全球氣候變化

在過去幾年中,公眾對人類對全球氣候的影響的認識有所提高。 人類活動產生的所有溫室氣體排放量中大約一半被認為是二氧化碳 (CO2). 已經並將繼續在國家和國際層面對這個問題進行大量研究。 因為公用事業運營對 CO 的釋放做出了重大貢獻2 對大氣層,任何控制 CO 的規則制定2 釋放有可能以嚴重的方式影響發電行業。 聯合國氣候變化框架公約、美國氣候變化行動計劃和 1992 年的能源政策法案為電力行業創造了強大的推動力,促使他們了解如何應對未來的立法。

目前,正在進行的研究領域的一些例子是:排放建模、確定氣候變化的影響、確定與任何氣候變化管理計劃相關的成本、人類如何通過減少溫室氣體排放而受益,以及預測氣候變化.

關注氣候變化的一個主要原因是可能對生態系統造成負面影響。 人們認為,不受管理的系統是最敏感的,並且最有可能在全球範圍內產生重大影響。

有害空氣污染物

美國環境保護署 (EPA) 已向美國國會提交一份關於公用事業有害空氣污染物的中期報告,這是 1990 年清潔空氣法案修正案所要求的。 EPA 將分析化石燃料蒸汽發電設施的風險。 EPA 得出結論認為,這些排放不構成公共健康危害。 該報告推遲了關於汞的結論,等待進一步的研究。 電力研究所 (EPRI) 對化石燃料發電廠的綜合研究表明,超過 99.5% 的化石燃料發電廠產生的癌症風險不會超過百萬分之一的閾值(Lamarre 1)。 相比之下,所有排放源造成的風險據報導每年高達 1 起。

臭氧

減少空氣中的臭氧水平是許多國家的主要關注點。 氮氧化物(NOx) 和揮發性有機化合物 (VOC) 會產生臭氧。 因為化石燃料發電廠貢獻了世界總 NO 的很大一部分x 排放,隨著各國收緊環境標準,他們可以期待更嚴格的控制措施。 這將一直持續到用於模擬對流層臭氧傳輸的光化學網格模型的輸入被更準確地定義為止。

 

現場整治

公用事業公司不得不接受人造天然氣廠 (MGP) 現場修復的潛在成本。 這些場地最初是通過從煤、焦炭或石油中生產天然氣而創建的,這導致在大型潟湖或池塘中就地處置煤焦油和其他副產品,或使用異地進行土地處置。 這種性質的處置場有可能污染地下水和土壤。 確定這些地點的地下水和土壤污染程度以及以具有成本效益的方式改善污染的方法將使這個問題在一段時間內得不到解決。

 

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星期日,三月13 2011:14 43

環境和公共衛生問題

改編自 UNEP 和 IISI 1997 以及 Jerry Spiegel 未發表的文章。

由於其運營的龐大數量和復雜性以及能源和原材料的廣泛使用,鋼鐵行業與其他“重”工業一樣,有可能對附近社區的環境和人口產生重大影響. 圖 1 總結了其主要生產過程產生的污染物和廢物。 它們包括三個主要類別:空氣污染物、廢水污染物和固體廢物。

圖 1. 不同過程產生的污染物和廢物的流程圖

IRO200F1

從歷史上看,鋼鐵行業對公眾健康影響的調查主要集中在鋼鐵生產集中的人口稠密地區,特別是在經歷過嚴重空氣污染事件的特定地區,例如多諾拉河谷和默茲河谷,以及波蘭、前捷克斯洛伐克和前德意志民主共和國之間的三角地帶(WHO 1992)。

空氣污染物

煉鐵和煉鋼作業產生的空氣污染物一直是一個環境問題。 這些污染物包括氣態物質,例如硫氧化物、二氧化氮和一氧化碳。 此外,煙塵、粉塵等可能含有氧化鐵的顆粒物一直是控制重點。 焦爐和焦爐副產品工廠的排放一直是一個問題,但過去二十年煉鋼技術和排放控制的不斷改進,加上政府法規更加嚴格,已大大減少了此類排放在北美、西歐和日本。 據估計,總污染控製成本佔總生產成本的 1% 至 3%,其中一半以上與空氣排放有關; 空氣污染控制裝置約佔工廠總投資的 10% 至 20%。 這種成本對在發展中國家和經濟上處於邊緣的老企業在全球範圍內應用最先進的控制措施造成了障礙。

空氣污染物因特定過程、工廠的工程和建造、使用的原材料、所需能源的來源和數量、廢物在過程中回收的程度以及污染控制的效率而異。 例如,鹼性氧氣煉鋼的引入允許以可控的方式收集和回收廢氣,減少排放量,而連鑄工藝的使用減少了能源消耗,導致減少排放。 這提高了產品產量並提高了質量。

二氧化硫

主要在燃燒過程中形成的二氧化硫的量主要取決於所使用的化石燃料的硫含量。 用作燃料的焦炭和焦爐煤氣都是二氧化硫的主要來源。 在大氣中,二氧化硫可與氧自由基和水反應形成硫酸氣溶膠,並可與氨結合形成硫酸銨氣溶膠。 硫氧化物對健康的影響不僅歸因於二氧化硫,還歸因於其形成此類可吸入氣溶膠的趨勢。 此外,二氧化硫可能會吸附到顆粒物上,其中許多顆粒物都在可吸入範圍內。 這種潛在的暴露不僅可以通過使用低硫含量的燃料來減少,還可以通過降低顆粒物的濃度來減少。 電爐使用的增加通過消除對焦炭的需求減少了硫氧化物的排放,但這已將這種污染控制負擔轉嫁給發電廠。 焦爐煤氣的脫硫是通過在燃燒前去除還原硫化合物(主要是硫化氫)來實現的。

氮氧化物

與硫氧化物一樣,氮氧化物,主要是氮氧化物和二氧化氮,是在燃料燃燒過程中形成的。 它們在紫外線 (UV) 輻射下與氧氣和揮發性有機化合物 (VOC) 發生反應,形成臭氧。 它們還與水結合形成硝酸,而硝酸又與氨結合形成硝酸銨。 這些也可能形成可吸入的氣溶膠,可通過濕沉降或乾沉降從大氣中去除。

顆粒物

顆粒物是最明顯的污染形式,是有機和無機物質的多種複雜混合物。 粉塵可能從鐵礦石、煤炭、焦炭和石灰石的庫存中吹出,也可能在裝載和運輸過程中進入空氣。 粗糙的材料在車輛下摩擦或壓碎時會產生粉塵。 在燒結、熔煉和熔化過程中會產生細小顆粒,特別是當鐵水與空氣接觸形成氧化鐵時。 焦爐產生細煤焦炭和焦油排放物。 潛在的健康影響取決於可吸入範圍內的顆粒數量、粉塵的化學成分以及接觸的持續時間和濃度。

已經實現了顆粒物污染水平的急劇下降。 例如,通過使用靜電除塵器淨化氧氣煉鋼過程中的干廢氣,一家德國鋼廠將排放粉塵水平從 9.3 年的 1960 千克/噸粗鋼降低到 5.3 年的 1975 千克/噸,略低於 1公斤/噸到 1990 年。然而,成本是能源消耗的顯著增加。 其他顆粒物污染控制方法包括使用濕式洗滌器、布袋除塵器和旋風分離器(僅對大顆粒有效)。

重金屬

鎘、鉛、鋅、汞、錳、鎳和鉻等金屬可能以粉塵、煙霧或蒸汽的形式從熔爐中排放出來,或者它們可能被微粒吸附。 對健康的影響,在本文的其他地方有所描述 百科全書, 取決於暴露水平和持續時間。

有機物排放

初級鋼鐵業務的有機排放物可能包括苯、甲苯、二甲苯、溶劑、多環芳烴、二噁英和酚類。 用作原材料的廢鋼可能包含多種此類物質,具體取決於其來源和使用方式(例如,油漆和其他塗層、其他金屬和潤滑劑)。 並非所有這些有機污染物都被傳統的氣體淨化系統捕獲。

放射性

近年來,有報導稱廢鋼中無意中含有放射性物質。 核素的物理化學性質(例如,熔化和沸騰溫度以及對氧的親和力)將決定它們在煉鋼過程中會發生什麼。 可能有足夠的量污染鋼鐵產品、副產品和各種類型的廢物,因此需要昂貴的清理和處置。 煉鋼設備也可能受到污染,鋼鐵工人可能會受到污染。 然而,許多鋼鐵企業都安裝了靈敏的輻射探測器來篩查所有採購的廢鋼。

二氧化碳

儘管在通常的大氣水平下它對人類健康或生態系統沒有影響,但二氧化碳很重要,因為它會導致與全球變暖相關的“溫室效應”。 鋼鐵工業是二氧化碳的主要產生者,更多的是使用碳作為鐵礦石生產鐵的還原劑,而不是將其用作能源。 到1990年,通過降低高爐焦化率、餘熱回收和節能等多種措施,鋼鐵工業二氧化碳排放量比47年減少了1960%。

臭氧

臭氧是地球表面附近大氣煙霧的主要成分,是空氣中通過陽光對氮氧化物的光化學反應形成的二次污染物,根據其結構和反應性,一系列 VOC 在不同程度上促進了臭氧. 臭氧前體物的主要來源是機動車尾氣,但鋼鐵廠和其他行業也會產生一些臭氧前體物。 由於大氣和地形條件,臭氧反應可能發生在距其來源很遠的地方。

廢水污染物

鋼鐵廠向湖泊、河流和溪流排放大量水,在冷卻焦炭或鋼材時會蒸發更多的水。 保留在未密封或洩漏的蓄水池中的廢水可能會滲出並可能污染當地的地下水位和地下溪流。 這些也可能因雨水通過成堆的原材料或堆積的固體廢物浸出而受到污染。 污染物包括懸浮固體、重金屬以及油和油脂。 由於排放較高溫度的工藝用水(70% 的煉鋼工藝用水用於冷卻),自然水域的溫度變化可能會影響這些水域的生態系統。 因此,排放前的冷卻處理是必不可少的,可以通過應用現有技術來實現。

懸浮固體

懸浮物(SS)是鋼鐵生產過程中排放的主要水性污染物。 它們主要包含加工過程中形成的水​​垢產生的氧化鐵; 煤、生物污泥、金屬氫氧化物和其他固體也可能存在。 這些在正常排放水平的水性環境中基本上是無毒的。 它們在較高濃度下的存在可能導致溪流變色、脫氧和淤塞。

重金屬

煉鋼工藝用水可能含有高含量的鋅和錳,而冷軋和塗層區域的排放物可能含有鋅、鎘、鋁、銅和鉻。 這些金屬天然存在於水生環境中; 正是它們的濃度高於通常水平,才引起人們對對人類和生態系統的潛在影響的擔憂。 與許多有機污染物不同,這些重金屬不會生物降解為無害的最終產品,並且可能會集中在沉積物以及魚類和其他水生生物的組織中,從而加劇了這些擔憂。 此外,通過與其他污染物(例如,氨、有機化合物、油、氰化物、鹼、溶劑和酸)結合,它們的潛在毒性可能會增加。

油和油脂

油和油脂可能以可溶和不可溶的形式存在於廢水中。 大多數重油和油脂是不溶的,並且相對容易去除。 然而,它們可能會因與清潔劑或鹼接觸或被攪動而乳化。 乳化油通常用作冷軋機工藝的一部分。 除了引起水面變色外,少量的大多數脂肪族油化合物是無害的。 然而,一元芳香油化合物可能有毒。 此外,油成分可能含有多氯聯苯、鉛和其他重金屬等有毒物質。 除了毒性問題外,油類和其他有機化合物的生物和化學需氧量(BOD 和 COD)會降低水中的氧含量,從而影響水生生物的生存能力。

固體廢物

煉鋼過程中產生的大部分固體廢物都可以再利用。 例如,生產焦炭的過程會產生煤衍生物,而煤衍生物是化學工業的重要原料。 許多副產品(例如,焦炭粉塵)可以返回到生產過程中。 當煤和鐵礦石中的雜質熔化並與用作熔煉助熔劑的石灰結合時產生的爐渣可用於多種用途:填海工程的填埋場、道路建設以及作為燒結廠的原材料供應高爐。 鋼材,無論等級、尺寸、用途或使用時間長短,都是完全可回收的,並且可以反復回收,而不會降低其機械、物理或冶金性能。 回收率估計為90%。 表 1 概述了日本煉鋼業實現廢料回收利用的程度。

表 1. 日本鋼鐵生產中產生和回收的廢物

 

世代(甲)
(1,000 噸)

垃圾填埋場(B)
(1,000 噸)

再利用
(A-B/A) %

礦渣

高爐
鹼性氧氣爐
電弧爐
小計

24,717
9,236
2,203
36,156

712
1,663
753
3,128

97.1
82.0
65.8
91.3

4,763

238

95.0

污泥

519

204

60.7

廢油

81

   

Total

41,519

3,570

91.4

資料來源:IISI 1992。

節能

節能不僅是出於經濟原因,也是為了減少能源供應設施(如電力公司)的污染。 鋼鐵生產中消耗的能源量因所使用的工藝以及進料中廢金屬和鐵礦石的混合而有很大差異。 1988 年,美國廢料工廠的能源強度平均為每噸 21.1 吉焦耳,而日本工廠的能耗降低了約 25%。 國際鋼鐵協會 (IISI) 的模型廢鋼廠每噸僅需要 10.1 吉焦耳 (IISI 1992)。

能源成本的增加刺激了節能和節材技術的發展。 低能氣體,如高爐和焦爐過程中產生的副產品氣體,被回收、淨化並用作燃料。 德國鋼鐵工業的焦炭和輔助燃料消耗量從 830 年的平均 1960 公斤/噸減少到 510 年的 1990 公斤/噸。日本鋼鐵工業能夠將其在日本能源消耗總量中的份額從 20.5% 降低到1973 年到 7 年約為 1988%。美國鋼鐵工業在節能方面進行了重大投資。 自 45 年以來,通過流程改進、新技術和重組(二氧化碳排放量按比例下降),工廠平均能耗降低了 1975%。

面對未來

傳統上,政府、行業協會和個別行業在特定媒體的基礎上處理環境問題,例如分別處理空氣、水和廢物處理問題。 雖然這很有用,但有時只是將問題從一個環境領域轉移到另一個環境領域,例如在昂貴的廢水處理的情況下,留下了處理處理污泥的後續問題,這也可能導致嚴重的地下水污染。

然而,近年來,國際鋼鐵行業通過綜合污染控制解決了這一問題,並進一步發展為全面環境風險管理,這是一項同時考慮所有影響並系統地解決優先領域的計劃。 同樣重要的第二個發展是注重預防而不是補救行動。 這解決了工廠選址、場地準備、工廠佈局和設備、日常管理職責的規範以及確保有足夠的人員和資源來監督環境法規的遵守情況並向有關當局報告結果等問題。

工業與環境中心由聯合國環境規劃署 (UNEP) 於 1975 年成立,旨在鼓勵工業界與政府之間的合作,以促進無害環境的工業發展。 它的目標包括:

  • 鼓勵將環境標準納入工業發展計劃
  • 促進保護環境的程序和原則的實施
  • 促進使用安全和清潔的技術
  • 促進全世界的信息和經驗交流。

 

UNEP 與 IISI 密切合作,IISI 是第一個致力於單一行業的國際行業協會。 IISI 的成員包括 51 個國家的公有和私營鋼鐵生產企業以及國家和地區鋼鐵行業協會、聯合會和研究機構,這些國家的鋼鐵產量合計佔世界鋼鐵總產量的 70% 以上。 IISI 通常與 UNEP 合作,制定環境政策和原則的聲明以及技術報告,例如本文大部分內容所基於的報告(UNEP 和 IISI 1997)。 他們共同致力於解決影響遵守環境原則、政策和法規的經濟、社會、道德、個人、管理和技術因素。

 

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週一,三月07 2011 19:19

環境和公共衛生問題

監管空氣排放、水排放和廢物的首要原則是保護公眾健康並為民眾提供普遍福利。 通常,“民眾”被認為是在設施的一般區域內生活或工作的人。 然而,風流可能將空氣污染物從一個地區輸送到另一個地區,甚至跨越國界; 向水體排放的污染物可能同樣會在國內和國際範圍內流動; 廢物可能會運往全國或世界各地。

造船廠在建造或修理船舶和船隻的過程中進行各種各樣的操作。 許多這些操作會排放水和空氣污染物,已知或懷疑這些污染物會通過直接的生理和/或代謝損傷(例如癌症和鉛中毒)對人類產生有害影響。 污染物也可能間接地充當誘變劑(通過影響生殖的生物化學來損害子孫後代)或致畸劑(在受孕後損害胎兒)。

空氣和水污染物都有可能對人類產生二次影響。 空氣污染物可能落入水中,影響接收流的質量或影響農作物,從而影響公眾消費。 直接排放到受納溪流的污染物可能會降低水質,以至於飲用甚至在水中游泳都會對健康構成威脅。 水、地面和空氣污染也可能影響接收流中的海洋生物,最終可能影響人類。

空氣質量

幾乎任何涉及船舶建造、維護或修理的操作都可能產生氣體排放物。 許多國家規定的空氣污染物包括硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、顆粒物(煙霧、煤煙、灰塵等)、鉛和揮發性有機化合物 (VOC)。 產生“氧化物”標準污染物的造船和修船活動包括燃燒源,例如鍋爐和金屬處理用熱、發電機和熔爐。 顆粒物被視為燃燒產生的煙霧,以及木工、噴砂或噴砂操作、打磨、研磨和拋光產生的粉塵。

在某些情況下,鉛錠可能必須部分熔化並重新成型,以模塑成用於核動力船舶輻射防護的形狀。 鉛塵可能存在於從正在檢修或修理的容器上去除的油漆中。

有害空氣污染物 (HAP) 是已知或懷疑對人體有害的化合物。 HAPs 產生於許多造船廠作業中,例如鑄造和電鍍作業,這些作業可能會排放鉻和其他金屬化合物。

一些揮發性有機化合物,例如石腦油和酒精,用作油漆、稀釋劑和清潔劑以及許多膠水和粘合劑的溶劑,不是有害空氣污染物。 其他主要用於油漆操作的溶劑,如二甲苯和甲苯,以及幾種最常用作溶劑和清潔劑的氯化化合物,尤其是三氯乙烯、二氯甲烷和 1,1,1-三氯乙烷,都是 HAP。

水質

由於船舶是在水道上建造的,因此造船廠在將任何工業廢水排放到鄰近水域之前必須滿足政府頒發的許可證的水質標準。 例如,大多數美國造船廠已經實施了一項名為“最佳管理實踐”(BMP) 的計劃,該計劃被認為是控制技術的主要彙編,可幫助造船廠滿足其許可證的排放要求。

另一種用於有修船塢的造船廠的控制技術是 壩和擋板 系統。 大壩阻止固體進入污水坑並被泵出到鄰近的水域。 擋板系統將油和漂浮的碎屑擋在油底殼之外。

雨水監測最近已被添加到許多造船廠許可證中。 設施必須制定雨水污染防治計劃,實施不同的控制技術,以消除下雨時污染物進入鄰近水域。

許多造船廠也會將部分工業廢水排放到下水道系統。 這些設施在排放到下水道時必須符合當地污水法規的水質標準。 一些造船廠正在建造自己的預處理廠,旨在滿足當地的水質標準。 通常有兩種不同類型的預處理設施。 一種預處理設施主要用於去除工業廢水中的有毒金屬,第二種預處理設施主要用於去除廢水中的石油產品。

廢物管理

造船過程的不同環節會產生不同類型的廢物,必須按照規定進行處理。 鋼材切割和成型會產生廢物,例如鋼板切割和成型產生的廢金屬、鋼材塗層產生的油漆和溶劑以及去除氧化層和不需要的塗層產生的廢磨料。 廢金屬不會造成固有的環境危害,並且可以回收利用。 但是,油漆和溶劑廢料易燃,廢磨料可能有毒,具體取決於不需要的塗層的特性。

當鋼材被製造成模塊時,增加了管道。 為模塊準備管道會產生廢物,例如管道清潔產生的酸性和鹼性廢水。 這種廢水需要特殊處理以去除其腐蝕性和污染物,如油和污垢。

在鋼製造的同時,電氣、機械、管道和通風部件也為船舶建造的舾装階段做好準備。 這些操作會產生金屬切削潤滑劑和冷卻劑、脫脂劑和電鍍廢水等廢物。 金屬切削潤滑劑和冷卻劑以及脫脂劑在排放水之前必須經過處理以去除污垢和油。 電鍍廢水有毒,可能含有需要特殊處理的氰化物。

需要修理的船舶通常需要卸下船舶航行期間產生的廢物。 必須處理艙底廢水以去除油污。 衛生廢水必須排入下水道系統進行生物處理。 甚至垃圾和垃圾也可能會受到特殊處理,以符合防止引進外來動植物的規定。

 

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週日,二月27 2011:06 41

環境和公共衛生問題

所有橡膠產品最初都是“橡膠化合物”。 橡膠混合物以橡膠聚合物開始,橡膠聚合物可以是天然的,也可以是許多合成聚合物、填料、增塑劑、抗氧化劑、加工助劑、活化劑、促進劑和固化劑中的一種。 許多化學成分被歸類為危險或有毒化學品,有些可能被列為致癌物質。 這些化學品的處理和加工會產生環境和安全問題。

危險廢物

通風系統和除塵器對於處理和稱量橡膠化學品的工人以及混合和加工未硫化橡膠化合物的工人來說是必需的。 這些工人可能還需要個人防護裝備。 必須對集塵器收集的材料進行測試,以確定其是否為危險廢物。 如果它具有反應性、腐蝕性、易燃性或含有被列為危險廢物的化學品,則將是危險廢物。

危險廢物必須列在清單上並送往危險廢物場處置。 根據適用的環境法規,非危險廢物可以進入當地的衛生垃圾填埋場或可能必須進入工業垃圾填埋場。

空氣污染

一些橡膠產品需要在製造過程中使用橡膠水泥。 橡膠水泥是通過將未固化的橡膠混合物與溶劑混合製成的。 此過程中使用的溶劑通常歸類為揮發性有機化合物 (VOC)。 使用 VOC 的工藝必須具有某種類型的排放控制設備。 該設備可以是溶劑回收系統或熱氧化器。 熱氧化器是一種通過燃燒破壞 VOC 的焚燒系統,通常需要天然氣等燃料補充。 如果沒有排放控制設備,揮發性有機化合物會在工廠和社區引起健康問題。 如果 VOC 具有光化學反應性,它們將影響臭氧層。

當橡膠部件固化並打開固化容器時,固化煙霧從容器和橡膠部件中衝出。 這些煙霧將以煙霧、蒸汽或兩者的形式存在。 固化煙霧可以將未反應的化學品、增塑劑、模具潤滑劑和其他材料帶到大氣中。 需要排放控制。

地面和水污染

儲存和處理 VOC 時必須格外小心。 過去幾年,VOCs 被儲存在地下儲罐中,在某些情況下會導致洩漏或溢出。 地下儲罐周圍的洩漏和/或溢出通常會導致土壤和地下水污染,從而引發昂貴的土壤和地下水修復。 最好的儲存選擇是地上儲罐,它具有良好的二次密封以防止溢出。

廢橡膠

每個製造過程都有過程和成品報廢。 一些過程廢料可以在預期的產品或其他產品過程中進行再加工。 但是,一旦橡膠固化或硫化,就不能再進行再加工。 所有固化過程和成品廢料都變成廢料。 廢舊橡膠產品的處理已成為一個世界性的問題。

世界上每個家庭和企業都使用某種類型的橡膠產品。 大多數橡膠產品被歸類為無害材料,因此屬於無害廢物。 然而,輪胎、軟管和其他管狀產品等橡膠產品在使用壽命結束後會產生與處置相關的環境問題。

輪胎和管狀產品不能埋在垃圾填埋場中,因為空隙區域會滯留空氣,這會導致產品隨著時間的推移浮出水面。 切碎橡膠製品可以解決這個問題; 然而,切碎需要特殊設備並且非常昂貴。

陰燃的輪胎火災會產生大量刺激性煙霧,其中可能含有多種有毒化學物質和微粒。

廢橡膠焚燒

處理製造過程中產生的廢橡膠產品和加工廢橡膠的一種選擇是焚燒。 焚燒最初似乎是處理當今世界上存在的眾多“破舊”橡膠產品的最佳解決方案。 一些橡膠製造公司已將焚燒視為處理廢橡膠部件以及固化和未固化橡膠工藝廢料的一種方式。 理論上,橡膠可以燃燒產生蒸汽,可以在工廠中使用。

不幸的是,事情並沒有那麼簡單。 焚燒爐的設計必須能夠處理空氣排放物,並且很可能需要洗滌器來去除氯等污染物。 氯氣排放通常來自燃燒的產品和含有氯丁二烯聚合物的廢料。 洗滌器產生酸性排放物,可能必須在排放前中和。

幾乎所有橡膠化合物都含有某種類型的填料,如炭黑、粘土、碳酸鈣或水合二氧化矽化合物。 當這些橡膠混合物燃燒時,它們會產生相當於橡膠混合物中填充量的灰燼。 灰燼通過濕式洗滌器或乾式洗滌器收集。 這兩種方法都必須在處置前分析重金屬。 濕式洗滌器很可能會產生含有 10 至 50 ppm 鋅的廢水。 這麼多的鋅被排放到污水系統中會給處理廠帶來問題。 如果發生這種情況,則必須安裝用於去除鋅的處理系統。 然後,該處理系統會產生含鋅污泥,必須將其運出進行處置。

乾式洗滌器會產生灰燼,必須​​將其收集起來進行處置。 濕灰和乾灰都難以處理,並且由於大多數垃圾填埋場不接受此類廢物,因此處置可能是個問題。 如果燃燒的橡膠混合物中含有大量碳酸鈣,濕灰和乾灰都可能呈強鹼性。

最後,產生的蒸汽量不足以供應運行橡膠製造設施所需的全部量。 廢膠供應不一致,目前正在努力減少廢料,這將減少燃料供應。 專為焚燒廢橡膠和橡膠製品而設計的焚燒爐的維護成本也很高。

考慮到所有這些成本後,廢橡膠焚燒可能是成本效益最低的處理方法。

結論

也許解決與橡膠產品製造相關的環境和健康問題的最佳解決方案是對橡膠化合物中使用的粉末化學品的生產和混合進行良好的工程控制,以及對所有未硫化和硫化橡膠工藝廢料和產品進行回收計劃。 通過適當的工程控制,可以將集塵器系統中收集的粉狀化學品重新添加到橡膠化合物中,從而消除這些化學品的填埋。

控制橡膠行業的環境和健康問題是可以做到的,但這不會容易或免費。 與控制環境和健康問題相關的成本必須加回到橡膠產品的成本中。

 

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