发挥标准的指导引领作用 促进水污染控制事业更大发展

                                                               清华大学环境学院    王凯军  宫 徽   
        现行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002),以下(简称“标准”)发布于“十五”中期,在我国城镇化建设水平显著提高和城镇人口不断增加的历史背景下,指导了“十一五”期间污水处理设施的大规模建设和管理水平的提高。城镇污水处理设施的快速发展,有力配合了节能减排工作的开展和污水设施的升级改造。展望未来,“十二五”污水设施建设规划提出了全面提升污水处理能力等六大任务,“十二五”节能减排工作方案在提出8%较高COD减排水平基础上增加了削减10%的氨氮减排指标。十八大报告也进一步提出建设美丽中国的远大目标,并将城镇化建设列为重点任务。在水环境保护工作中,标准始终处于统领科研、技术、产业等各项工作的核心地位。在新的工作任务和环保形势下,需要认真分析“标准”实施过程的得失并进行适时修订,从而进一步发挥标准的引领作用,促进城镇污水处理在环境公共服务水平上的提高,推动我国水污染控制事业获得更大发展。
我国城镇污水污染物排放标准的演变
       1973年我国颁布首个环境标准《工业“三废”排放试行标准》。基于水环境标准体系建设初期“以综合为主、行业为补充”的发展思路,国家环境保护总局又于1988年和1996年发布和修订了《污水综合排放标准》。生活污水和城镇污水的排放要求虽然涉及其中,但是一直没有独立的标准。随着20世纪90年代末期我国城镇污水处理厂建设速度加快,综合标准已不能适应城镇污水处理厂建设和管理需求,主要体现在缺乏对不同污水厂处理工艺的分类指导性,个别指标如COD、总磷等的标准值对城市镇污水处理厂管理不具有针对性,缺少对污水厂臭气、污泥等特征污染物的控制标准等问题。因此,国家环境保护总局在会同三部委颁布《城市污水处理及污染防治技术政策》(下简称“技术政策”)后,马上启动了“标准”的编制工作,重点针对城镇生活污水处理,同时兼顾允许排入城镇污水收集系统的工业废水和初期雨水的处理。
        2002年“标准”正式发布,并以我国《环境保护法》和《水污染防治法》、《大气污染防治法》、《固体废物防治法》等有关环保法律为依据,首次对城镇污水处理厂的出水、废气和污泥等三个方面全面提出了污染物的控制要求和排放限值,同时与2000年发布的“技术政策”中提出的城市污水处理实行有差别的分类、分级和分期指导原则相协调。根据分类指导原则,“标准”将水污染物控制项目划分为两类,即基本控制项目和选择控制项目。基本控制项目标准值的确定,以技术现状和最新研究成果为依据,达到经济效益与环境效益相统一;选择控制项目标准值的确定,以保护人体健康和不破坏生态环境为原则,参照环境质量标准和生态基准予以控制。根据分级指导原则,“标准”制定了不同级别的排放标准。其中控制项目的选择和排放标准值确定均以城镇污水处理厂所采用经济可行处理技术为依托,保证标准的可操作性和合理性。具体的分级划分方法参照了“技术政策“的相关规定,即根据污染物去除程度将城镇污水处理工艺划分为一级强化处理、二级处理、二级强化处理和深度处理等四个等级,“标准”以不同等级工艺的处理水平为制定污染物排放标准值的技术依据,体现了政策的一贯性和连续性。试图将排放标准值的确定与不同污水处理技术相关联,而不与受纳水体的功能直接挂钩,是标准编制过程中的一个重要亮点。此外,依据“技术政策”防治二次污染的要求,针对废气和恶臭,“标准”依据污水处理厂所在地区环境空气质量的分区,提出了氨、硫化氢、臭气浓度和甲烷等四项污染物厂界排放限值的分级标准。针对污泥,提出了脱水和稳定化处理的基本要求,并对填埋和农用两种污泥处置方式分别制定了相应的排放限值。
2“标准”的重要历史作用
2.1“标准”全面制订了污水处理厂水、污泥和臭气等污染物排放要求,规范了我国城镇污水处理厂建设基本要求,推进了城市污水处理行业的健康有序发展。
        长期以来,我国城镇污水处理设施建设滞后于城镇化发展。“标准”的发布恰逢我国城镇污水处理事业超常发展的建设时期。2002年“标准”发布时,我国城市污水处理能力约为3700万m3/d,而截至2012年9月底,全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂3 272座,处理能力高达1.40亿m3/d,10年间污水处理规模增长近4倍。“标准”全面涵盖水、气和固废等环境要素的详细排放标准和建设要求,对我国污水处理厂高速发展建设具有重要指导意义,在规范我国污水处理行业的健康发展上也发挥了重大作用。近年来由污水处理厂建设引起的大气污染以及污泥不当处置引发的社会问题不断增多,也侧面反映出全面规范污水处理厂建设的必要性。
2.2“标准”提高了城镇污水处理厂的建设和管理水平。尤其是“十一五”期间,“标准”通过推动和完善城镇污水处理设施的建设,促进了全国节能减排任务的完成。
      《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》中明确提出国内主要污染物,即化学需氧量(COD)和二氧化硫(SO2),排放总量减少10%的约束性指标。节能减排工作初期遇到很多困难,“十一五”的第一年并没有完成节能减排的目标,国务院印发《节能减排综合性工作方案》,明确要求加快水污染治理工程建设,并提出新增城市污水日处理能力4 500万m3的目标。从2006到2010年,我国污水日处理能力从约7000m3/d上升到1.25亿m3/d,污水处理能力提高了80%。“标准”提高了城镇污水处理厂的建设和管理水平,最终城镇污水处理厂成为“十一五”COD减排的主要手段之一。城镇污水处理COD减排贡献率占全国COD新增削减总量的70%以上,为实现国家节能减排目标做出重要贡献。
2.3“标准”制订充分体现时限性和超前原则。太湖蓝藻事件爆发后,一级A标准成功地指导引领了全国范围内城镇污水厂提标改造工作的顺利开展。
       “标准”实施划分为两个时间段。2003年6月30日之前建设(包括改、扩建)的城镇污水处理厂,实施“标准”的时间为2006年1月1日;2003年7月1日起新建(包括改、扩建)的城镇污水处理厂,自“标准”实施之日起开始执行。时限上的区分要求利于不同条件的污水处理厂合理开展“标准”执行工作,体现了“标准”的时限性。同时,“标准”针对更高要求的污染物控制水平和污水再生利用的考虑,提前设置了一级A标准,对COD、总氮、总磷等污染物排放指标提出了严格的要求。2007年,太湖蓝藻事件的暴发直接推动了全国范围内污水厂提标改造工作的开展。一级A标准立刻成为污水厂提标改造工作中的最重要技术标准。“标准”中一级A标准的提前设置为我国开展污水厂提标改造工作打下了良好基础,实现了环境标准层面的无缝对接,体现了标准的超前性。2010年,达到一级A标准城镇污水处理厂的数量和规模,分别占全国的20.7%和15.4%。
2.4 “标准”的实施推动了水工业产业进一步技术升级,也促进了污水处理设备,尤其是国产化设备的发展
        环境标准在优化环境产业结构方面的作用也日益深化。“标准”实施以来,通过提标改造工作的开展,客观上促进了污水处理新技术工艺和新处理设备的使用,推动了我国水工业产业的发展。一级A标准在COD、悬浮物和氮、磷指标上的严格要求,促进了各种深度处理技术的发展,特别是带动了膜过滤技术的推广。据调查,2010年我国MBR处理规模达到103万m3/d,成为世界上最大的MBR市场,我国同时也是世界上少有的在大型城镇污水处理厂中应用MBR技术的国家。与深度处理技术相关的新型过滤设备也获得不断开发,滤布滤池等设备得到广泛应用。“标准”充分吸取国内外经验教训,制定了粪大肠杆菌等生物性污染指标,要求各级城镇污水处理厂设置消毒设施,SARS事件后更凸显了对水卫生学指标的重视性。紫外消毒设备凭借消毒效果可靠、环境友好等技术优势得到迅速发展,水处理紫外消毒设备市场规模估计超过了20亿元。在新技术和设备推广过程中,国内企业抓住机会,通过不断的引进、消化、吸收和再创新,逐渐走向成熟化、规模化,一些设备如膜组件、紫外消毒设备等已经达到或接近国际先进水平,并且形成批量出口。伴随着污水处理技术的升级和设备水平的提高,国内出现了首创股份、北控水务、中国水务等一批大型水务公司,为我国污水处理产业化发展奠定了良好基础。预计到2015年,我国城镇污水处理能力将达到1.7亿m3/d,成为世界污水处理能力最大的国家,水工业产业进一步发展的空间广阔。
3“标准”的局限性和修订的迫切性
        环境标准的制订需要与社会经济技术发展水平相适应。从2002年颁布至今十余年来,我国的经济迅速发展,我国水处理技术水平也获得大幅度提高。同时,新的环境问题在管理和技术层面不断出现。新环境保护工作形势下,需要紧密结合当前实际环境问题,讨论目前“标准”存在的局限和未来发展方向,以更好地发挥标准的行业指导作用,促进我国水环境污染治理工作。目前,环保部已经开始了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的修订工作。
3.1  改革开放三十年来社会经济的发展需要更细化的水污染物排放分级标准,以满足不同地区环保工作的需要。
       首先,随着水处理技术水平的提高,在可接受的价格下,目前可以实现污水处理达到更高的出水水质。同时,《环境保护法》中规定保护环境质量是地方政府的责任,各地区应根据当地的水环境情况和经济发展提出具体的要求。例如,北京为了实现境内河湖水环境达标,率先对所有的城镇污水处理厂进行升级改造,要求达到IV类甚至更高的水质要求。一些地区由于环境容量有限,也对水环境提出了更高的要求,比如,辽河、巢湖和滇池等地也相继提出污水处理厂出水达到IV类水体的要求。因此,排放到敏感区或景观水体的污水从技术上和环保需求上需要执行更优于一级A的更高标准。“标准”修订过程中将探讨设置 “特殊排放限制”,为环境敏感水体和景观水体及地方环境水环境治理提供标准依据。
        其次,十八大报告提出推进中国特色的城镇化道路,要科学规划城市群规模和布局,增强中小城市和小城镇产业发展、公共服务、吸纳就业、人口集聚功能。目前全国21个省(自治区、直辖市)已经基本完成了污水处理设施市(县)级别的覆盖。随着我国城镇化建设的推进,未来小城镇(村镇)污水处理设施的建设将成为新的热点。与大中型城市相比,小城镇(村镇)自身的社会环境和经济水平对污水处理标准存在不同需求,而现行“标准”尚未涉及小城镇(村镇)污水处理。“标准”修订过程中将探讨将如何将现行标准的三级标准修订,以顺应小城镇(村镇)污水处理设施排放的要求。
3.2  目前,要求妥善实现城镇污水污泥处理处置的呼声越来越高。为了避免污泥二次污染,将污水处理进行到底,应该制定全面严格的污泥处理处置排放标准限值,细化处理处置要求。
        污水处理率的大幅度提高和污泥产量迅速增加, 使得目前污泥处理设施滞后的问题愈加明显。长期以来“只重视污水处理设施的建设,忽视污泥处理”的落后思想,埋下了城镇污水污泥问题暴发的隐患, 也凸现了污泥问题的紧迫性。虽然早在“十五”期间,我国先后发布的“技术政策”和“标准”都提出了污泥减量化、稳定化和无害化的要求和具体处理指标。但是,其可操作性、可核查性、可追溯性不强。近年来发布的《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策》和《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》仍然是原则性的规定。污泥问题成为“十二五”期间水污染防治重点内容。
       当前我国污泥标准的关注点偏重污泥产品标准和方法标准,而对污泥处理、处置排放标准的制订工作重视不足, 尤其是缺少与具体污泥处理处置技术紧密联系的排放标准。近年来焚烧和堆肥等污泥处理处置技术发展迅速。其中污泥焚烧技术有单独焚烧、与生活垃圾混合焚烧、燃煤电厂掺煤混烧、水泥窑掺烧污泥等多种形式,其带来的环境问题也很复杂,需要探讨不同的管理方式。
     (1)污泥单独焚烧和与垃圾混烧排放标准。由于污泥和生活垃圾均属于一般废物,在废物的性质上两者具有共同的属性,特别是两者在焚烧过程产生的特征污染物基本相同,而一般来讲污泥产生重金属、二恶英等有毒有害物质,要远远小于生活垃圾产生量。因此对于污泥与垃圾混烧和单独焚烧近期可规定采用《生活垃圾焚烧污染物排放标准》(GB18485-2001),以有效的控制焚烧过程的污染物的排放。
     (2)污泥与煤混烧排放标准的问题讨论。污泥与煤混烧的排放问题是学术界和社会舆论争论的焦点话题。利用火电厂设施处理污泥是国外一种成熟的、行之有效的处理方法,我国现在也有不少污水处理厂采用热电厂流化床锅炉焚烧污泥。对污泥与煤混烧问题需要澄清几个基本观念。首先,污泥焚烧设施具有与城镇污水处理厂相同的社会属性,其是城市基础设施的一部分,因此不能作为临时设施考虑;其次,从技术角度讲,国外多是采用先干化再混烧的技术路线,而较少采用脱水污泥直接混烧的技术路线;另外,国外对于火电厂混烧污泥制订了单独的标准。我国在混烧过程中目前没有可以参照的标准,一般均参照燃煤火力发电厂标准或生活垃圾焚烧标准。众所周知,燃煤火电厂标准中没有重金属和二恶英控制指标,而采用垃圾焚烧标准由于采用湿污泥投加量限制,干物质含量一般不超过10%,存在大量燃煤烟气稀释排放的问题,所以大多数混烧装置均不需设立相关新的污染物消减设施就可达标。对于大气污染物控制其浓度固然重要,但由于大气污染物的排放具有扩散性,对其总量的消减才是立法和标准制订的本意。因此,未来亟须从重金属、二恶英乃至硫排放、混烧煤电厂门槛等方面综合考虑,制订污泥与煤混烧排放标准。
3.3 认真分析工作得失和历史经验,加强标准制定的严肃性、科学性和可实施性
        “标准”在“十一五”期间实施过程中的得与失为标准修订提供了宝贵历史经验。一级A标准是讨论“标准”得失问题无法回避的热点。一级A标准的设置本意是作为回用水的基本要求,从回用水管道防护以及感官要求上考虑,从严提出了10mg/L的悬浮物排放浓度和较低的COD值。而随着国家对敏感地区水环境污染治理力度的加大,2005年国家环保总局发布了关于严格执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》的通知。2006年,又以发布修改单的形式,明确规定城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时,需要执行一级A标准。2007年,太湖蓝藻事件刺激了全国范围内的升级改造工作。一级A标准立刻成为各地开展水污染控制工作的重要技术标准,在提标改造工作中发挥了重大作用,可谓之得。然而正是由于直接将回用水标准转化为一级A进行应用,导致在一级A在实际工作中引发了一系列的争议,甚至在执行过程中造成了技术上的困难。例如,一般二级强化处理工艺可以满足一级A标准中除悬浮物以外的其他指标,在其他指标全部达标的情况下,由于悬浮物一项指标而限制了多数污水处理技术的应用,导致为了确保达标,而不得已采用膜技术(如MBR工艺)。膜技术的泛用导致了巨大的浪费。事实上,MBR凭其独特的技术特点具有特定的适用领域。例如一些污水处理厂的扩建土地受到局限,膜生物反应器浓缩高浓度的活性污泥,可以使负荷大大增加,从而解决了用地矛盾;另外,一些具有回用功能的污水处理厂,直接采用MBR工艺,可以同时满足达标和回用的要求,在这种情况下MBR才是合适的技术选择。
        在“标准”的制修订过程中,特别对污泥标准而言,需加强指标体系和限值制定的科学性,使指标设置做到:①全面性。如我国污泥农用标准中缺少污泥施用量、污泥年累计施用量、污泥连续施用年限、土壤中重金属年污染负荷指标以及施用污泥的土壤中重金属控制指标;②合理性。要在借鉴和参考国外标准的同时,还应加快研究适合我国国情和工作现状的指标体系。
        最后,“标准”的可操作性有待提高。例如,在污泥相关标准中,污泥产生量和消减量是衡量污泥稳定化、减量化的基础,但是目前“标准”无论对厌氧消化、好氧发酵还是延时曝气等稳定化方法,均缺乏相关检测手段和方法上的规定,从而导致无法对污泥的稳定化处理效果进行有效核查。同时,“标准”的实施和管理工作应该与指标制定工作同样重要。美国、德国和英国的污泥标准中都规定了污泥的数量、主要成分和浓度、转移双方等相关信息的记录和报告制度,而我国污泥标准对此还处于空白阶段,应该尽快建立污水处理厂、当地环境保护行政管理部门和最终处置地之间联单制度。同时应借鉴国外经验,定期将污泥的处理处置情况向社会公开,在标准中规定定期向公众公布污泥检测结果,污泥的处理处置以及利用情况。
4结语
        城镇污水处理是应对我国当前水环境污染问题的重要举措,也属于与人民生活密切相关的市政基础建设。我国城镇污水处理领域的环境标准经历了从无到有,从简单到全面的演变过程,对城镇污水处理行业的发展发挥了重要指导。其中2002年“标准”的颁布,紧密结合了我国城镇污水处理厂高速建设期的管理需求,在配合国家节能减排和污水厂提标改造工作上发挥了重要历史作用,推动了水处理行业的产业化发展。展望“十二五”期间新的污水处理形势和工作任务,“标准”需要在污水处理标准升级、污泥处理处置、再生水利用和提高污水设施管理水平等内容上做出相关修订完善,充分发挥标准的指导引领作用,全面提高城镇污水处理能力,促进我国水污染控制事业获得更大发展,最终实现我国水环境质量的改善与提高。
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