生物细胞实验室项目主要污染物及产污环节分析

[环境影响评价报告 - 资料分享] 发表于:2025-09-09 16:43:10
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前言
本文详细分析了生物细胞实验室项目的主要污染物及产污环节,包括废气、废水、固体废物等,并提出了相应的环保措施。
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1. 主要污染物及产污环节分析

1.1 废气

项目废气主要为实验过程中产生的气溶胶及有机废气。

1.1.1 污染物源强核算

①气溶胶

气溶胶是悬浮于气体介质中的粒径一般为0.001μm ~100μm 的固态或液态微小粒子形成的相对稳定的分散体系。实验室气溶胶分为两类,分别为飞沫核气溶胶和粉尘气溶胶。飞沫核气溶胶是由于外力作用于含有微生物的液体,如液体标本或培养液,形成一种非常小的颗粒,分散在空气中,颗粒中的水分迅速蒸发,最后留下核心的微生物颗粒悬浮在空气中,形成气溶胶;粉尘气溶胶是由于外力作用于干燥的培养物或尘埃粒子,悬浮于空气之中,形成粉尘气溶胶。

本项目细胞培养等操作均在生物安全柜中进行,操作过程中生物安全柜内的气流会携带少量气溶胶,通过生物安全柜滤自带HEPA 高效空气过滤器,可对≥0.12μm 颗粒的过滤效率达到99.99%以上,因此过滤后外排废气基本不含气溶胶。故本项目仅作定性分析。

②细胞实验室酒精消毒擦拭废气

项目细胞实验室内操作台擦拭需要使用75%消毒酒精480L/a ,乙醇密度为0.789g/mL ,按100%挥发计算,有机废气(以非甲烷总烃计)产生量为0.284t/a (0.142kg/h )。细胞实验室建筑面积约205m 2,高3.1m ,通风换气区域约635.5m 3。项目拟对细胞实验室通风换气不低于8次/h ,换气量5084m 3/h ,变频风机考虑一定设计余量,因此项目选择6000m 3/h 的风机对细胞实验室废气全收集。废气通过洁净区换气系统进入二级活性炭吸附装置处理后通过楼顶24m 高排气筒(DA001)排放。

活性炭对有机废气具有较好的吸附效果,参照《主要污染物总量减排核算技术指南(2022年修订)》中表2-3VOCs 废气收集率和治理设施去除率通用系数,密闭空间收集废气收集效率为80%~90%(分正压、负压),由于实验室需要保持洁净的操作环境,门窗基本上保持长关状态,并且处于负压状态,因此可视为密闭空间,即本项目收集效率取90%。该表还列出了针对一次性活性炭吸附效率为15%~50%(一次性活性炭分为不再生、集中再生及集中再生并活化三种),本项目拟采用集中再生一次性活性炭(碘值不低于800mg/g ),每季度更换1次,因此二级活性炭吸附装置对有机废气吸附效率取50%。

计算可知,擦拭废气有组织排放量0.128t/a ,排放速率0.064kg/h ,排放浓度10.667mg/m 3;无组织排放量0.028t/a ,排放速率0.014kg/h 。

③分子实验室废气

本项目分子实验室挥发性有机物料主要为无水乙醇25L/a ,乙醇密度为0.789g/mL ,按100%挥发计算,有机废气(以非甲烷总烃计)产生量为0.02t/a (0.01kg/h ),根据《挥发性有机物无组织排放控制标准》(GB37822-2019)中10.3条规定“收集的废气中NMHC 初始排放速率≥3kg/h 时,应配置VOCs 处理设施,处理效率不应低于80%;对于重点地区,收集的废气中NMHC 初始排放速率≥2kg/h 时,应配置VOCs 处理设施,处理效率不应低于80%;采用的原辅材料符合国家有关低VOCs 含量产品规定的除外。”,本项目废气初始排放速率远小于2kg/h ,且分子实验室采用自然通风换气,乙醇使用区域较分散,使用量较少,不便于废气的集中收集处理,故本项目分子实验室废气采用无组织排放是可行的。

项目实验室废气产生及排放情况见下表。

污染源污染物产生情况处理措施及效率排放方式排放情况
细胞实验室擦拭废气NMHC产生浓度(mg/m 3):23.667
产生速率(kg/h):0.142
产生量(t/a):0.284
密闭负压收集(收集效率90%),二级活性炭吸附(处理效率50%)有组织排放浓度(mg/m 3):10.667
排放速率(kg/h):0.064
排放量(t/a):0.128
无组织排放速率(kg/h):0.014
排放量(t/a):0.028
分子实验室废气NMHC产生量(t/a):0.02加强分子实验室通风无组织排放排放量(t/a):0.02

1.1.2 废气达标可行性分析

项目细胞实验室擦拭废气经密闭负压收集和二级活性炭吸附装置处理后排放浓度为10.667mg/m 3,排放速率0.064kg/h ,满足《武汉市空气质量改善规划(2023-2025年)》其他行业浓度限值(VOCs :60mg/m 3)。

本项目选取有环境质量标准或厂界标准的因子(非甲烷总烃)进行无组织废气达标预测。选择估算模型AERSCREEN 对项目的大气环境污染进行预测。AERSCREEN 估算模型预测结果见下表。

污染源污染因子最大落地浓度最大占标率%质量标准厂界限值
细胞实验室面源非甲烷总烃0.007mg/m 30.3524
分子实验室面源非甲烷总烃0.006mg/m 30.28

由上表可知,细胞实验室非甲烷总烃最大落地浓度0.007mg/m 3,分子实验室为0.006mg/m 3,满足《挥发性有机物无组织排放控制标准》(GB37822-2019)表A.1特别排放限值和《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)表2无组织监控浓度限值要求。

1.1.3 废气治理设施可行性分析

活性炭作为物理吸附剂,吸附废气中的非甲烷总烃、TVOC 、甲醇、乙腈、乙酸、甲酸、异丙醇、二甲基亚砜等有机类化合物,由于活性炭分子的细管微孔结构具有巨大的比表面积,吸附能力较强,当与有机气体(杂质)充分接触,当这些气体分子(杂质)接触毛细管即被吸附,废气污染物在固相表面进行富集,从而使废气得到净化治理。根据《环境保护综合名录》(2017版)P60,活性炭吸附设备广泛应用于石油化工、喷涂、制药包装印刷等领域的废气吸附处理,本项目采用活性炭吸附处理措施经济合理,技术可行。

生物安全柜:生物安全柜内置HEPA 过滤棉,能够对大于0.12µm 的微小颗粒物过滤效率达到99.99%,可以有效的过滤扩建项目产生的生物气溶胶。

1.1.4 非正常工况分析

废气非正常排放主要是停电、停水及环保设施故障导致废气污染防治设施处理能力下降的情况。非正常工况下污染物排放情况见下表。

编号非正常排放源非正常排放原因污染物污染物非正常排放单次持续时间h年发生频次措施排放浓度mg/m 3排放量kg
1细胞实验室擦拭废气二级活性炭吸附装置故障非甲烷总烃11停止实验,检修21.3330.128

项目废气发生非正常排放的原因主要是二级活性炭吸附装置失效,一旦发生故障或异常,监控设施应迅速反应。此时应合理调度,及时暂停相关设备的运行并寻找故障原因,待修复后才能恢复相关生产。在运行期加强废气处理设施的维护保养,及时发现处理设备的隐患,对管理人员和技术人员进行岗位培训,同时在实验室内设置备用电源和监控系统,做到及时发现、及时处理。

项目产生的废气均存在非正常排放的可能性,且非正常排放的污染物对环境的影响相对较严重。在采取上述相应的预防、控制措施后,项目非正常排放的可能性可以得到有效降低,同时其影响也可控制在最低程度。建设单位应建立环境应急机制,以防止突发性时间导致环境污染事故。

1.1.5 排气筒规范化设置要求

根据《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/T16157-1996)关于采样位置的要求,排气筒应设置检测采样孔。采样位置应优先选择在垂直管段,应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位。采样位置应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于6倍直径,和距上述部件上游方向不小于3倍直径处,对矩形烟道,其当量直径D =2AB/(A+B),式中A 、B 为边长。在选定的测定位置上开设采样孔,采样孔内径应不小于80mm ,采样孔管应不大于50mm ,不使用时应用盖板、管堵或管帽封闭,当采样孔仅用于采集气态污染物时,其内径应不小于40mm 。同时为检测人员设置采样平台,采样平台应有足够的工作面积是工作人员安全、方便地操作,平台面积应不小于1.5m 2,并设有1.1m 高的护栏,采样孔距平台面约为1.2-1.3m 。

根据《排污单位污染物排放口监测点位设置技术规范》(HJ1405-2024)新规要求,结合《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/T16157-1996)现有规定,新规在2027年1月1日实施后需重点调整以下内容:监测断面选址需优先选择流场均匀稳定区域,自动监测断面与手工监测断面的气流方向上游距弯头、阀门、变径管≥4D (原标准为6D ),下游≥2D (原标准为3D ),并新增流速相对均方差σr ≤0.15的量化指标;监测孔设置统一内径≥80mm ,封闭形式优先采用快开式设计(如旋柄快开手孔),正压高温/有毒烟道需安装闸板阀密封防喷装置,且自动监测断面下游0.5m 内增设手工监测孔;工作平台尺寸要求提升,长度≥2m 、宽度分级(D ≤1m 时宽≥1.5m ,D >1m 时宽≥2m ),护栏高度≥1.2m 并增设踢脚板(高度≥100mm ),平台表面需采用≥4mm 防滑钢板;梯架与高空防护要求高度≥2m 时设钢斜梯(倾角≤38°),≥20m 需配升降梯,≥40m 宜设电梯;配套要求新增220V 防水配电箱、视频监控(分辨率≥200万像素,保存≥1年)、夜间照明(照度≥30lx )及二维码信息标志牌(含排污单位名称、污染物种类等)。

新规实施后的建议包括重新评估监测点位流场均匀性、升级平台与梯架结构、增设智能化设施(监控、电力)、完善管理制度并定期检查维护,以确保监测数据准确性与操作安全性,全面符合新规的规范化与智能化要求。

1.1.6 进一步防治措施

①有组织废气防治措施

建设单位应在废气处理装置废气进、出口均设置采样孔,可通过监测废气进、出口浓度值确定去除率,及时对设备进行维护。建设单位可在二级活性炭吸附装置进、排口部位安装压差表,通过压差表可直观读出排风系统的阻力大小,及时对设备进行维护。环评要求建设单位在生产运营中,尽可能将车间封闭,进一步减缓废气对周围大气环境的影响。

②无组织废气防治措施

为减少各环节物料跑冒滴漏等对环境的污染,需加强生产管理和设备维修,及时修、更换破损的管道、机泵、阀门及污染治理设备,减少和防止生产过程中的跑、冒、滴、漏和事故性排放,在此基础上还应针对上述无组织废气排放源,采取以下具体控制对策:

对设备、管道、阀门经常检查、检修,保持装置气密性良好。加强管理,所有操作严格按照既定的规程进行;建设单位应按国家法律、标准规定或根据本单位安全生产的需要,定期对安全设施、重要设备等进行维护、校验、检查、报检,对发现的问题及时整改;实验室必须设置有通风换气系统,使环境达到国家有关车间卫生标准;严格按照国家和行业标准设计和加工生产设备,确保设备的安全可靠;设备安装过程中,控制国家和行业标准进行设备的安装,选择安全可靠的管、阀以及仪表;安装完成后,严格按照设计进行管道的试压工作,确保无泄漏;定期检查生产过程中的关键点,建立专人定期定点巡查制度,发现问题立刻解决;在生产过程中,一旦发现有物料的跑冒滴漏发生,应立刻按照安全的操作过程,停止正在进行的操作,尽量减少跑冒滴漏量,并且对已经泄漏的物料进行无害化应急处理;对生产过程中产生的汽、液、固都应在操作过程中完整记录投入量,并在控制点进行监控,并做到操作记录清楚;不断优化操作,减少跑冒滴漏事故发生次数。采用上述措施后,可有效地减少物料在贮存和生产过程中无组织排放,使污染物的无组织排放量降低到最低的水平;生产期间要防止管道和收集系统的泄漏,避免事故性无组织排放。建立事故性排放的防护措施,在车间内要备有足够的通风设备。

项目对生产废气采取有效的处理措施,同时加大原料区的管理和维护,最大限度的控制无组织污染物的散发,确保项目的废气污染物排放控制在最低限度。

③二级活性炭吸附装置管理要求

环评建议建设单位在二级活性炭吸附装置有机废气进、出口均设置采样孔,可通过监测有机废气进、出口的浓度值确定去除率,得到活性炭精确的更换周期。建设单位可在活性炭装置进排口部位安装压差表,通过压差表可直观读出排风系统的阻力大小,便于及时的更换活性炭。

根据《2020年挥发性有机物攻坚治理方案》(环大气[2020]33号)要求,采用活性炭吸附技术的,应选择碘值不低于800毫克/克的活性炭,因此建设单位应选择符合要求的供应商,并要求提供正规的产品合格证书和检验单,不符合要求的活性炭一律不得使用。

1.1.7 废气监测计划

根据《排污单位自行监测技术指南总则》(HJ819-2017)中规定污染物的监测频次要求。本项目运营期废气监测计划如下。

监测点监测项目监测频次执行标准
有组织非甲烷总烃每年一次《武汉市空气质量改善规划(2023-2025年)》其他行业浓度限值(VOCs :60mg/m 3)
无组织非甲烷总烃每年一次《挥发性有机物无组织排放控制标准》(GB37822-2019)附录A 中表A.1特别排放限值要求
厂界非甲烷总烃每年一次《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)表2中无组织排放监控浓度限值要求

1.1.8 环境影响结论

本项目废气产生量较少,项目在严格落实评价所提出的废气污染控制措施的情况下,项目废气对大气环境的影响可以接受。

1.2 废水

1.2.1 废水产生及排放情况

本项目废水主要为实验室废水(凝胶板清洗废水、玻璃瓶清洗废水、地面清洗废水、灭菌废水、纯水制备废水、实验人员废水)和办公区生活污水,废水排放量262.139m3/a。本评价参考国内同类型企业的废水水质,废水产生情况见下表。

项目CODBOD5SSNH3-N
办公区生活污水产生浓度mg/L:300产生浓度mg/L:150产生浓度mg/L:200产生浓度mg/L:30
产生量t/a:0.041产生量t/a:0.021产生量t/a:0.028产生量t/a:0.004
实验室废水凝胶板清洗废水产生浓度mg/L:400产生浓度mg/L:250产生浓度mg/L:200产生浓度mg/L:20
产生量t/a:1.20E-04产生量t/a:7.50E-05产生量t/a:6.00E-05产生量t/a:6.00E-06
玻璃瓶清洗废水产生浓度mg/L:400产生浓度mg/L:250产生浓度mg/L:200产生浓度mg/L:20
产生量t/a:1.20E-04产生量t/a:7.50E-05产生量t/a:6.00E-05产生量t/a:6.00E-06
地面清洗废水产生浓度mg/L:150产生浓度mg/L:30产生浓度mg/L:600产生浓度mg/L:10
产生量t/a:0.003产生量t/a:6.06E-04产生量t/a:0.012产生量t/a:2.02E-04
灭菌废水产生浓度mg/L:60产生浓度mg/L:40产生浓度mg/L:20产生浓度mg/L:5
产生量t/a:2.70E-05产生量t/a:1.80E-05产生量t/a:9.00E-06产生量t/a:2.25E-06
纯水制备废水产生浓度mg/L:100产生浓度mg/L:20产生浓度mg/L:50产生量t/a:/
产生量t/a:7.50E-05产生量t/a:1.50E-05产生量t/a:3.75E-05
实验人员废水产生浓度mg/L:300产生浓度mg/L:150产生浓度mg/L:200产生浓度mg/L:30
产生量t/a:0.031产生量t/a:0.015产生量t/a:0.02产生量t/a:0.003
实验室废水合计产生浓度mg/L:274产生浓度mg/L:130产生浓度mg/L:263产生浓度mg/L:26
产生量t/a:0.034产生量t/a:0.016产生量t/a:0.033产生量t/a:0.003

实验室废水经实验室废水处理装置达标处理,处理后与2楼生活污水一起排入园区化粪池,经化粪池处理后通过园区排水口接入市政污水管网。根据实验室废水处理装置设计方案,处理效率为COD20%、BOD 520%、SS80%,经计算污水排放情况见下表。

项目CODBOD5SSNH3-N
实验室废水产生浓度mg/L:274产生浓度mg/L:130产生浓度mg/L:263产生浓度mg/L:26
产生量t/a:0.034产生量t/a:0.016产生量t/a:0.033产生量t/a:0.003
实验室污水处理装置效率%202080/
排放浓度mg/L2191045326
排放量t/a0.0270.0130.0070.003
办公区生活污水产生浓度mg/L:300产生浓度mg/L:150产生浓度mg/L:200产生浓度mg/L:30
产生量t/a:0.041产生量t/a:0.021产生量t/a:0.028产生量t/a:0.004
混合废水产生浓度mg/L:259产生浓度mg/L:130产生浓度mg/L:134产生浓度mg/L:27
产生量t/a:0.068产生量t/a:0.034产生量t/a:0.035产生量t/a:0.007
园区化粪池处理效率%152020/
排放浓度mg/L22010410727
排放量t/a0.0580.0270.0280.007
豹澥污水处理厂进水水质40018020030

1.2.2 废水污染治理措施可行性分析

实验室污水处理装置位于分子实验室,分子实验室不接触细胞和微生物,主要对基因片段进行检测分析,采用“絮凝沉淀+砂滤工艺”,设计处理规模为1t/d 。通过絮凝沉淀的化学作用和砂滤的物理截留,可显著降低水中的悬浮物、浊度及部分有机物,项目污水处理流向见下图。

混凝阶段投加低分子电解质(如铝盐、铁盐)中和胶体电荷,使其脱稳(凝聚);随后加入高分子絮凝剂(如PAM )促进颗粒聚集形成絮体,沉淀阶段絮体通过重力沉降分离,沉淀池底部污泥定期排出。沉淀后出水进入砂滤池,水流经石英砂等滤料层时,残留的微小颗粒被截留,进一步净化水质,砂滤池需定期反冲洗以恢复过滤能力。

本项目实验室废水产生量124.014m 3/a ,0.496m 3/d ,实验室污水处理装置设计能力1t/d 满足污水处理能力要求。从表4.1-2废水污染物排放情况来看,废水经“絮凝沉淀+砂滤工艺”后已经满足豹澥污水处理厂接管水质标准。

根据《武汉市东湖新技术开发区环境保护局关于武汉生物农业与健康安全研究院有限公司武汉生物农业产业基地一期项目环境影响报告表的审批意见》(武新环审[2018]89号)对园区废水提出的要求:项目研发实验废水经酸碱中和预处理、车库冲洗废水经隔油池预处理汇会同办公生活污水进入化粪池处理。园区目前已建设化粪池,从表4.1-2废水污染物排放情况来看本项目实验室废水和办公区生活污水经化粪池处理后可满足豹澥污水处理厂接管标准,且废水排放量仅1.049m 3/d ,对园区污水处理负荷影响较小。

综上,项目实验室废水经“絮凝沉淀+砂滤工艺”的实验室污水处理装置达标处理,与办公区生活污水通过园区化粪池处理后,通过市政污水管网接入豹澥污水处理厂可行。

1.2.3 排入豹澥污水处理厂接管可行性分析

本项目所在区域位于豹澥污水处理厂的纳污范围内,管网已铺设至项目所在地。根据上表项目废水水质情况可知,项目废水经实验室污水处理装置和园区化粪池处理后,可以满足豹澥污水处理厂进水水质要求,本项目排水量为262.139m 3/a ,1.049m 3/d ,占不到豹澥污水处理厂日处理设计规模(7万吨/天)的万分之一,不会对豹澥污水处理厂造成冲击负荷。因此,项目废水经园区污水处理站处理之后由市政管网排至豹澥污水处理厂进行二次处理的方案可行,项目废水对外环境水体影响不大。

1.2.4 水环境影响评价结论

本项目位于水环境质量达标区,废水进入豹澥污水处理厂处理,对豹澥污水处理厂接管可行性进行分析可知,本项目水量、水质等均符合豹澥污水处理厂接管要求,因此,本项目污水间接排放不会对当地地表水环境产生不利影响,地表水影响可接受。

1.2.5 废水非正常排放分析

废水非正常排放主要源于设备故障、断电、各处理单元工况异常等原因导致污水 处理装置设施处理效率下降,致使出水不能达标排放。在此情况下,废水若直接排放将对豹澥污水处理厂产生冲击负荷,可能进一步影响长江(武汉段)的水质。为避免非正常排放对受纳水体的影响,本项目采取以下防治措施:

①加强设备的保养维护,特别是关键设备应备齐易损零部件及配件;

②加强对污水处理装置技术人员操作工作的培训,熟练掌握污水处理工艺技术原理,运行经验及设备的操作说明,加强工作人员的岗位责任管理,减少人为因素产生的故障;

③本项目污水处理设施,在发生故障时,项目应立即停止运行,无新产生的废水进入污水处理装置。污水处理装置滞留的废水可通过泵抽至无故障的其它处理单元进行暂存,事故状况下可保证废水不出厂。待污水处理装置恢复正常后,将废水重新送入处理单元进行处理。

1.2.6 排放口规范化

本项目依托园区污水总排口,不新建污水排放口。园区已按相应规范要求,对其污水总排口实施了规范化建设。

1.2.7 项目废水污染物排放信息

(1)废水类别、污染物及污染治理设施信息表

序号废水类别污染物种类排放去向排放规律污染治理设施排放口编号排放口设置是否符合要求排放口类型污染治理设施编号污染治理设施名称污染治理设施工艺
1实验室废水COD、BOD5、SS、NH3-N园区化粪池间断排放,排放期间流量不稳定且无规律,但不属于冲击型排放TW001车间或处理设施排放口/实验室污水处理装置混凝沉淀+砂滤
2办公区生活污水/////////

(2)全厂废水间接排放口基本情况表如下:

序号排放口编号排放口地理坐标废水排放量(万t/a)排放去向排放规律间歇排放时段受纳污水处理厂信息名称污染物种类国家或地方污染物排放标准浓度限值/(mg/L)
1DW001经度114°32′0.74″
纬度30°29′16.01″
16.563市政污水管网连续排放/豹澥污水处理厂pH6~9
COD≤50
BOD5≤10
氨氮≤5(8)
SS≤10
总氮≤15
总磷≤0.5(4)

(4)废水监测计划

为确保项目运营期各种污染物能够达标排放,不对周边环境造成不利影响,根据《排污单位自行监测技术指南总则》(HJ819-2017),本项目的监测计划见下表。

内容监测点位监测项目监测频率执行标准
废水园区污水pH、COD、BOD5、SS、NH3-N每年监测一次豹澥污水处理厂进水水质要求

1.3 固体废物

1.3.1 固体废物产生及排放情况

本项目产生的固体废物如下:

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