水业导航：我国工业废水处理现状及污染防治对策
发布日期：2020-10-24 来源：给水排水 浏览次数：
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核心提示： 水业导航：我国工业废水处理现状及污染防治对策
原创 张统等 给水排水 1
本文刊登在《给水排水》2020年第10期水业导航栏目。作者张统、李志颖、董春宏等。我国工业废水排放主要集中在石化、煤炭、造纸、冶金、纺织、制药、食品等行业。其中，造纸和纸制品行业废水排放量占工业废水总排放量的16.4%，化学原料和化学制品制造业排放量占总排放量的15.8%，煤炭开采和洗选业排放量占总排放量的8.7%。我国政府一直非常重视工业废水的治理技术研发与应用，自20世纪70年代起，国家就集中科研院所、大学等优势力量，投入大量人力、物力、财力，开展工业废水处理技术研究，着力解决一批占国民经济比重较大工业的废水处理技术难题。
为强化工业废水的处理力度，保护生态环境，国家颁布相关政策，将工业企业逐步迁入废水处理设施较为完善的工业园区，以实现工业废水集中收集、统一处理。根据生态环境状况公报数据，2018年，全国97.8%的省级及以上工业集聚区建成了污水集中处理设施并安装自动在线监控装置。在政府与企业的共同努力下，采取了包括革新生产技术、淘汰落后产能、注重废水再生利用、降低单位产品水耗等一系列措施，使我国工业废水排放量自2011年开始逐年下降。根据《中国环境统计年鉴》数据，2009年我国工业废水排放量为234.4亿m3，占全国废水排放总量的40%左右；2010年我国工业废水排放量237.5亿m3；之后工业废水排放量进入下降期，2015年工业废水排放量为199.5亿m3，而2017年下降到了181.6亿m3，占全国废水排放总量的23.55%。随着《中国制造2025》战略的深入推进，我国工业生产技术不断更新，满足人们物质文化需要的工业品不仅门类多，产量巨大，由此产生的工业废水也具有新的特征，水中污染物种类增多、特性各异、处理难度增大，排入环境后造成的危害和持久性增加。尽管我国在工业废水处理领域取得了一些成就，研发了系列工业废水处理技术并付诸实践、排放量逐年减少、处理率逐年上升、排放强度逐渐降低，但因工业废水种类多，技术要求高，管理难度大，因此暴露出很多问题，主要概括为以下几方面：
(1)部分二线城市和中小城市的工业废水处理率仍处于较低水平。大城市尤其是特大型城市，环境污染压力大，政府主管部门主动性强，监管严，废水治理率及达标率都较高。而部分二线城市和一些中小城市，经济发展压力较大，随着一线城市工业产能的转移，工业废水污染也逐渐向中小城市转移，污染问题日益突出，解决工业污染的实际需求与日俱增。各地工业废水处理设施投资很不平衡，主要集中在山东、江苏、浙江等经济发达、水资源丰富的沿海地区，东北和中西部地区项目投资较少。尤其尚未进入工业园区的分散工业企业排放的废水未得到有效处理，处理率仍需提高。另外，对于非常态废水，比如石油化工行业冲洗生产线废水、原油罐沉析高盐钝化废水、钢铁冷轧冷却液等，由于排放规律性不强，不易监管，加之个别企业责任心不强，这部分废水并未得到及时有效处理，其排放量和污染程度不容小视。（2）现有污水处理设施负荷率低、运行达标率低。随着“水十条”的出台，以及政府对环境治理的高度重视，要求企业按法规要求配置废水处理设施，新规下大多数新建、改建或者扩建项目都配置了污水处理设施。然而，据统计数据，2015年我国工业废水设施的平均负荷率约为49.3％，负荷率明显偏低。也有一些企业为响应国家号召，投入了大量资金开展废水治理技术工艺研究，但是排放标准的提升和排放要求的精细化，使运行成本显著增加，影响企业正常运行的积极性。（3）工业园区废水处理工艺适应性差，运行效率低。各个企业的废水在排入工业园区集中处理设施之前通常都经过一定的预处理，基于经济原因，优先选用生化处理工艺，而对于受酸碱度、温度、含盐量、有毒物质、难降解污染物等因素影响不能采用生化处理的废水，主要采用物化处理工艺，预处理后仍不能满足进入园区污水处理厂水质指标的大多采用生化法进一步处理，因此，排入工业园区污水处理厂的废水中能生物降解的污染物基本已经降解完了，剩下的绝大部分是难生物降解的污染物，而园区污水处理厂在设计时主要以生化处理工艺为主，其处理效果自然不好，这是由于企业和园区在污水处理工艺设计时缺少统一协调和优化的结果。在我们调查的工业园区污水处理项目中，经常出现进水COD 200 mg/L左右，出水COD 100 mg/L左右的情况，生化系统去除率约50%，这也验证了上述分析所得出的结论，即企业的废水处理方法和园区综合废水的处理方法由于缺乏统筹和总体优化造成效率低下。（4）排放标准和考核指标不够科学合理。我国关于工业废水的排放标准，主要有《污水综合排放标准》（GB 8978）、《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T 31962）、行业排放标准、地方或流域排放标准以及地方环保部门行政要求等。根据国家综合排放标准与行业排放标准不交叉执行的原则，一般情况下从严执行。随着环境标准体系日益完善，排放水质要求逐渐细化，执行综合排放标准的情景越来越少，单独排放执行行业排放标准或者地方标准较多，工业园区内企业执行污水排入城镇下水道水质标准较多。污水排入城镇下水道水质B级标准和污水综合排放三级标准都是排入设置二级处理污水处理厂的城镇下水道的水质要求，前者属于行业标准，应优先执行，除放宽部分行业BOD5指标外，总体上比后者要求更严格，并且增加了氨氮、总氮和溶解性总固体指标要求，其中要求溶解性总固体不大于2 000 mg/L，而很多行业的工业废水溶解性总固体都会超过2 000 mg/L，像化工、冶金、食品等行业某些废水甚至大于10 000 mg/L，据此要求统一达到溶解性总固体不大于2 000 mg/L，对于企业来说，显然较难实现。而且，即使在标准中提出了溶解性总固体的目标，在现实监督与考核中，也很少见到在废水排放口安装溶解性总固体或者电导率等在线监测设备。另外，一些尚未列入行业标准的企业，地方环保部门一般都会从严要求，甚至要求参考执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918）或者《地表水水质标准》（GB 3838），此类做法盲目追求高标准，缺乏针对性，还导致关键性特征污染物控制不严。除此之外，工业废水往往成分复杂，有些成分还未可知，常常对排放口在线监测仪器造成一定干扰，影响数据的准确性，有些单位为了保证污水处理设施出水COD达标，在取样口前加入一种专用的氧化剂，在常规条件下其对有机物的氧化能力很弱，对COD并没有去除效果，但样品进入在线监测仪器或利用重铬酸钾法测定COD时，反应在强酸条件进行，此时所投加氧化剂与有机物的反应显著，而重铬酸钾消耗量相对减小，造成出水COD 显著降低的表象，为防止对环境造成更大的危害，必须严格监督执法，避免这种现象蔓延。制药、化工等园区污水处理厂也经常因为氯离子浓度高，COD在线监测仪无法测出真实数据，对设施运行和监管都带来一定困难。（5）技术研发和投入不够，造成技术进步缓慢。我国工业废水处理市场化程度偏低，不易通过技术获得市场认可。环保企业开展技术研发的动力不足，投资力度不够，处理技术进步滞后于工业废水污染控制要求。往往是新的工业废水类型处理需求产生时，处理技术却没有成功实践。近些年，并未出现令人眼前一亮的先进技术和工艺，真正拥有独特高新技术的国内知名大型环保公司较少，“拿来主义”居多，现有污染治理技术升级缓慢。国家投资重大项目的研究经费虽然不少，但都较集中，一般的中小环保公司很难申请到。类似化工、垃圾渗滤液等高浓度、高盐、难生物降解废水的深度处理技术，始终未能很好解决。现有的处理技术投资大、运行费用高、稳定性差，并非该类废水处理的最优解。（6）工业废水的再生综合利用率不高。废水是放错地方的资源，尽管国家再三强调要提升资源的利用率，实际上我国的废水再生利用率仍然不高，与发达国家70%的重复利用率相比还有很大差距。究其原因，一是人们的用水观念没有跟上时代步伐，认为只要是新鲜水就没有问题，只要是再生水就不放心，就可能出问题；二是国家对再生水的重视程度还有待提高，尽管出台了系列政策，也鼓励再生利用行为，因为缺乏行之有效的鼓励措施，对可用再生水的行业或工业需要更加明确的界定，对再生水的利用标准还需要进一步细化，目前常见的主要有《城市污水再生利用》系列标准。工业企业的再生水利用标准随行业不同差异很大，应分类加强立法与管理。针对工业废水处理过程中存在的一系列问题，为加快实现污染物排放由单一浓度控制向浓度和总量控制相结合的转变，加快污染物排放由末端治理向全过程控制转变，大幅度减少工业废水的产生和排放强度，我国制定了“政策优先、源头预防、过程控制、末端治理、回收利用、严格监督、依标排污”的策略，作者根据自己的经验和认识提出以下策略和建议。
（1）加大监管力度，提升监管信息化水平。污水处理设施是否运行？是否按照设计要求运行？可以考察污水处理设施多个关键指标，如进水泵的运行情况和能耗、生化系统曝气设施的运行情况和能耗、双膜系统进水泵的运行情况和能耗、臭氧系统的臭氧流量和能耗等，不同处理系统选择两到三个关键指标，实现在线记录与数据远程传输，通过多个指标来综合判定污水处理设施是否正常运行，在即将到来的5G时代，这些实现起来技术上不存在任何难度。
（2）优化工业园区废水排放管理。当前通常是将园区内企业和园区污水处理厂作为两个平行个体来管理，工业园区污水处理厂运营主体，往往无法对接园区企业排污管理，这种模式缺乏系统性和整体性，实际上园区污水处理厂接收了各企业的废水，应根据园区污水处理厂的工艺流程，有权限对企业的废水排放，提出更细致的排放要求，当然，该要求必须基于国家和行业标准，同时更有利于园区污水处理厂的运行。对于某些特殊废水，可以将园区某些企业排污口看作是车间排放口，园区污水处理厂排放口看作总排放口。例如，当园区企业排放的废水可生化性普遍较差的情况下，对于某些企业排放可生化性较好的废水，可以适当放宽其处理后出水的BOD5指标，从而提高进入园区水处理厂废水的可生化性，有利于发挥生化系统协同代谢作用，并保持处理系统的稳定性。这也是制定《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T 31962）时，相比《污水综合排放标准》（GB 8978），放宽了BOD5指标的初衷。（3）合理制定考核指标与标准。以生化系统为主的体系，难生物降解有机物处理始终是难点，尤其当溶解性难生物降解有机物超过排放标准时，高级氧化工艺必不可少，如臭氧催化氧化、Fenton氧化、超临界氧化、湿式氧化等，均有一定效果，也有一定工程应用，但是也存在明显缺点，臭氧催化氧化处理效率低、可氧化分解有机物浓度低；Fenton氧化法在处理效率、处理精度等方面需要提高，污泥量需要大幅降低，更为关键的是Fenton工艺的参数控制，不同类型废水差异很大，难以掌握；超临界氧化和湿式氧化研究多，应用少。近年开发出来的异相催化氧化技术，比现有高级氧化技术COD去除率提高20%，污泥产量显著降低，具有普适性。但化学方法总体上运行费用大，有些企业为减少投入，在出水中投加一种专用氧化剂或确切说是一种掩蔽剂，造成监测时COD达标、实则不达标的表象，必须加以纠治，一种可行的解决方法是采用TOC指标作为判据。（4）制定激励政策，支持企业开展技术创新。我国现有科研制度下，国家投入科研经费大多集中在大学及科研院所，研究内容偏重污水处理的理论和机理，与工业企业废水处理实际需求有较大距离，研究成果无法立即产生效益。工业废水处理是实践要求很强的领域，大量的环保企业直接面对用户，更了解用户的需求，但是希望工业企业投资支持技术研发，目前还有实际困难，企业更喜欢拿来就用。因此，希望国家在相关政策和经费上，对声誉好、科研实力强的环保企业进行倾斜，鼓励以环保企业为主体的应用技术研究。（5）大力推动企业清洁生产，鼓励建设循环经济产业园。以废水及废物的再生利用为契机，按照“减量化、资源化、再利用”原则，合理配置资源再利用环节，通过产业园的有序规划，并以此为基础按阶段、分步骤进行企业的引进和协调，实现上下游企业之间、企业内部不同工序之间的水资源的再生利用，使上游企业生产过程产生为尾料或废料，成为下游一家或多家企业或企业内部其他工序的原料，从而推动废水、废物的再利用和社会经济的有序发展。工业生产在我国国民经济发展中起着主导和推动作用。工业废水处理行业的前景与工业的发展密切相关，虽然工业废水排放总量呈现缓慢下降趋势，但国家对排放标准的要求越来越严，对扭转环境污染的决心愈发坚定，投资力度会越来越大，加之各项扶持政策的出台，工业废水处理行业即将进入快速发展期，行业规模将保持较高扩张速度，工业废水治理市场发展前景更加光明。
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