一种环境影响及水污染超标排放致因机理的集成分析方法技术

本发明专利技术涉及分析方法领域，特别是涉及一种环境影响及水污染超标排放致因机理的集成分析方法，基于LCA建立了“造纸厂生产瓦楞纸”的生命周期评价体系，确定瓦楞纸生产的环境影响评估路线，评估其对环境的影响；其次，借助FTA方法，调查发现瓦楞纸生产过程产生的环境问题及其导致瓦楞纸厂发生水污染事件风险的直接原因和间接原因，构建了“瓦楞纸厂废水超标排放”的致因机理分析体系；借助FTA方法，求得瓦楞纸厂发生水污染过量或超标排放事件的可能组合，结合瓦楞纸生产清洁生产审核技术资料和历史数据，从而计算出瓦楞纸厂废水超标排放的发生概率；最后根据分析结果，从定性和定量两个角度评价基本原因事件对顶上事件“瓦楞纸厂废水超标排放”的影响程度，识别出瓦楞纸厂废水超标排放发生的关键影响因素，从而确保瓦楞纸厂废水达标排放。

【技术实现步骤摘要】
一种环境影响及水污染超标排放致因机理的集成分析方法
本专利技术涉及分析方法领域，特别是涉及一种环境影响及水污染超标排放致因机理的集成分析方法。
技术介绍
近年来，瓦楞纸箱因不仅具有较好的使用性能和加工性能，还是一种对环境较为友好的包装材料，因而逐渐取代了木箱等运输包装材料，在我国得到了迅速发展，但以瓦楞纸和箱纸板生产瓦楞纸箱的数量迅速增大，促进国民经济发展同时也带来严重环境污染问题，从而引起了政府和学者的大量关注。目前，对瓦楞纸的研究大多仅考虑了末端的环境污染，忽略了对整个瓦楞纸产业链包括能源、化学品生产部门、新鲜水供给部门、运输业以及其他配套公用工程的额外贡献，使得研究结果具有片面性。与此同时，由于生产瓦楞纸产品产生的高污染废水排放问题，进而导致瓦楞纸厂水污染过量或超标排放事件时有发生。针对造纸废水的污染问题，许多学者开展了大量的研究，但大多数研究只是阐述了造纸废水污染物的危害，或是提出了末端处理方法，尚不足以解决造纸厂水污染过量或超标排放问题。要想解决此类问题，需要从引发瓦楞纸厂水污染过量或超标排放事件的原因出发，研究引发水污染事件的致因机理。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种环境影响及水污染超标排放致因机理的集成分析方法，可识别出瓦楞纸厂废水超标排放的关键影响因素，确保瓦楞纸厂废水达标排放。本专利技术采用如下技术方案：一种环境影响及水污染超标排放致因机理的集成分析方法，所述集成分析方法应用于瓦楞纸生产，包括如下步骤：步骤1、基于LCA建立造纸厂生产瓦楞纸的生命周期评价体系，确定瓦楞纸生产的环境影响评估路线，衡量其对环境的影响；步骤2、基于瓦楞纸厂的清洁生产审核报告和相关纸厂历史资料数据，瓦楞纸厂发生水污染事件的基本原因事件包括未对超标黑液进行处理、制浆工艺缺陷、纸浆品种不同、碱回收技术缺陷、污水处理工艺缺陷；通过技术资料统计数据，结合专家打分法，赋予基本原因事件发生概率值；步骤3、通过事故树理论的逻辑演绎推理，构建“瓦楞纸厂废水超标排放”的致因机理分析体系；基于事故树理论，从定性和定量两个维度评价关键影响因素对“瓦楞纸厂废水超标排放”的影响程度。对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤1中，所述生命周期评价体系包括如下步骤：步骤1.1、确定瓦楞纸生产的评估原因和环境影响阶段；根据开展此次研究的目的，确定开展此次研究的范围，建立瓦楞纸产品生产周期的系统边界，从而评估生产瓦楞纸对环境产生的影响，识别出瓦楞纸生产过程对环境产生影响的主要物质和环节；步骤1.2、量化瓦楞纸生产的资源、能源输入和污染物排放量；基于瓦楞纸厂的历史资料数据和清洁生产审核报告等技术资料整理归纳，量化制浆、抄纸、浆品和纸品运输、黑液和污水处理的资源(秸秆、废纸、水、化学品)消耗、能源(化石燃料、电力)消耗和污染(废水、废气)排放，得到瓦楞纸产品的系统边界清单表；步骤1.3、确定瓦楞纸生产的环境影响类别和大小；针对瓦楞纸纸产品的系统边界清单表，确定全球变暖(GWP)、光化学氧化(POCP)、酸化(AP)、水体富营养化(EU)四类对环境影响较大的类别；步骤1.4、分析步骤1.1、1.2、1.3结果，可以识别出瓦楞纸产品对环境影响的主要物质和环节，对如何减少瓦楞纸产品的环境影响提出建议并报告生命周期解释结果。对上述技术方案的进一步改进为，在步骤1.3中，将不同环境影响类别中的CO2、SO2、NOx、CO、CH4、BOD5、COD、TN、TP等物质转化和汇总为统一单元，来衡量不同物质对同一种环境影响类别的贡献大小；不同环境影响类别特征化的计算模型如下：(1)全球变暖(GWP)式中：αi——影响GWPi物质的特征化因子；——每功能单位影响GWPi物质的排放量；(2)光化学氧化反应(POCP)式中：γi——影响POCPi物质的特征化因子；——每功能单位影响POCPi物质的排放量；(3)酸化(AP)式中：δi——影响APi物质的特征化因子；——每功能单位影响APi物质的排放量；(4)水体富营养化(EU)式中：εi——影响EUi物质的特征化因子；——每功能单位影响EUi物质的排放量。对上述技术方案的进一步改进为，所述步骤3还包括如下步骤：步骤3.1、对事故树模型进行简化处理，得到“瓦楞纸厂废水超标排放”等效事故树；通过简化后的等效事故树模型，可以得到8个基本原因事件组合，分别如下所示：K1＝{X1,X2,X4}；K2＝{X1,X2,X5}；K3＝{X1,X3,X4}；K4＝{X1,X3,X5}；K5＝{X6,X7,X8}；K6＝{X6,X7,X9}；K7＝{X6,X7,X10,X11}；K8＝{X6,X7,X10,X12}；步骤3.2、对构建的“瓦楞纸厂废水超标排放”事故树进行定性分析；步骤3.3、计算出瓦楞纸厂废水超标排放的发生概率；通过技术资料的统计数据，结合专家打分法，赋予可能导致瓦楞纸厂废水超标排放发生的基本原因事件的发生概率值，从而计算出顶上事件“瓦楞纸厂废水超标排放”的发生概率；步骤3.4、通过临界重要度对“瓦楞纸厂废水超标排放”进行定量分析，确定每个基本原因事件Xi的发生概率在多大程度上影响顶上事件“瓦楞纸厂废水排放超标”发生概率的变化率。对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤3.2中，假设各基本原因事件发生概率仅为0.5，仅从事故树模型结构特征进行定性分析，可按以下公式进行判定：式中：F(i)——“瓦楞纸厂废水超标排放”基本原因事件Xi的结构重要度判定值；ni——“瓦楞纸厂废水超标排放”事故树包含基本原因事件Xi组合容量；Nr——“瓦楞纸厂废水超标排放”事故树包含基本原因事件Xi的组合个数；根据F(i)求解过程可得：F(X1)>F(X7)＝F(X6)>F(X5)＝F(X4)＝F(X3)＝F(X2)>F(X10)＝F(X9)＝F(X8)>F(X12)＝F(X11)。对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤3.3中，所构建的“瓦楞纸厂废水超标排放”事故树中的基本原因事件都不相同且相互独立，顶上事件“瓦楞纸厂废水超标排放”的发生概率可通过简化后的等效事故树求解：式中：P(T)——顶上事件“瓦楞纸厂废水超标排放”发生概率；——“瓦楞纸厂废水超标排放”基本原因事件Xi的发生概率；m——“瓦楞纸厂废水超标排放”事故树基本原因事件组合的个数；n——“瓦楞纸厂废水超标排放”事故树基本事件组合中包含基本原因事件的容量。对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤3.4中，基本原因事件Xi的临界重要度系数的计算公式如下：式中：——“瓦楞纸厂废水超标排放”基本事件Xi的临界重要度系数。本专利技术的有益效果为：本专利技术基于LCA建立了“造纸厂生产瓦楞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环境影响及水污染超标排放致因机理的集成分析方法，其特征在于，所述集成分析方法应用于瓦楞纸生产，包括如下步骤：/n步骤1、基于LCA建立造纸厂生产瓦楞纸的生命周期评价体系，确定瓦楞纸生产的环境影响评估路线，衡量其对环境的影响；/n步骤2、基于瓦楞纸厂的清洁生产审核报告和相关纸厂历史资料数据，瓦楞纸厂发生水污染事件的基本原因事件包括未对超标黑液进行处理、制浆工艺缺陷、纸浆品种不同、碱回收技术缺陷、污水处理工艺缺陷；通过技术资料统计数据，结合专家打分法，赋予基本原因事件发生概率值；/n步骤3、通过事故树理论的逻辑演绎推理，构建“瓦楞纸厂废水超标排放”的致因机理分析体系；基于事故树理论，从定性和定量两个维度评价关键影响因素对“瓦楞纸厂废水超标排放”的影响程度。/n

【技术特征摘要】
1.一种环境影响及水污染超标排放致因机理的集成分析方法，其特征在于，所述集成分析方法应用于瓦楞纸生产，包括如下步骤：
步骤1、基于LCA建立造纸厂生产瓦楞纸的生命周期评价体系，确定瓦楞纸生产的环境影响评估路线，衡量其对环境的影响；
步骤2、基于瓦楞纸厂的清洁生产审核报告和相关纸厂历史资料数据，瓦楞纸厂发生水污染事件的基本原因事件包括未对超标黑液进行处理、制浆工艺缺陷、纸浆品种不同、碱回收技术缺陷、污水处理工艺缺陷；通过技术资料统计数据，结合专家打分法，赋予基本原因事件发生概率值；
步骤3、通过事故树理论的逻辑演绎推理，构建“瓦楞纸厂废水超标排放”的致因机理分析体系；基于事故树理论，从定性和定量两个维度评价关键影响因素对“瓦楞纸厂废水超标排放”的影响程度。


2.根据权利要求1所述的环境影响及水污染超标排放致因机理的集成分析方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述生命周期评价体系包括如下步骤：
步骤1.1、确定瓦楞纸生产的评估原因和环境影响阶段；根据开展此次研究的目的，确定开展此次研究的范围，建立瓦楞纸产品生产周期的系统边界，从而评估生产瓦楞纸对环境产生的影响，识别出瓦楞纸生产过程对环境产生影响的主要物质和环节；
步骤1.2、量化瓦楞纸生产的资源、能源输入和污染物排放量；基于瓦楞纸厂的历史资料数据和清洁生产审核报告等技术资料整理归纳，量化制浆、抄纸、浆品和纸品运输、黑液和污水处理的资源(秸秆、废纸、水、化学品)消耗、能源(化石燃料、电力)消耗和污染(废水、废气)排放，得到瓦楞纸产品的系统边界清单表；
步骤1.3、确定瓦楞纸生产的环境影响类别和大小；针对瓦楞纸纸产品的系统边界清单表，确定全球变暖(GWP)、光化学氧化(POCP)、酸化(AP)、水体富营养化(EU)四类对环境影响较大的类别；
步骤1.4、分析步骤1.1、1.2、1.3结果，可以识别出瓦楞纸产品对环境影响的主要物质和环节，对如何减少瓦楞纸产品的环境影响提出建议并报告生命周期解释结果。


3.根据权利要求2所述的环境影响及水污染超标排放致因机理的集成分析方法，其特征在于，在步骤1.3中，将不同环境影响类别中的CO2、SO2、NOx、CO、CH4、BOD5、COD、TN、TP等物质转化和汇总为统一单元，来衡量不同物质对同一种环境影响类别的贡献大小；不同环境影响类别特征化的计算模型如下：
(1)全球变暖(GWP)



式中：αi——影响GWPi物质的特征化因子；

——每功能单位影响GWPi物质的排放量；
(2)光化学氧化反应(POCP)



式中：γi——影响POCPi物质的特征化因子；

——每功能单位影响POCPi物质的排放量；
(3)酸化(AP)



式中：δi——影响APi物质的特征化因子；

——每功能单位影响APi物质的排放量；
(4)水体富营养化(EU)



式中：εi——影响EUi物质的特...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄卫清，杨强，彭若斯，纪传伟，杨启，张敏，程发良，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44