國家水污染防治技術(shù)共享中心設(shè)計*

王明虎 ，薛惠鋒 ，宋乾武 ，高振記

(1.西北工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院，陜西 西安 710072；2.中國環(huán)境科學(xué)研究院 工程設(shè)計中心，北京 100012)

國家“十一五”環(huán)境保護(hù)規(guī)劃中明確提出，要建設(shè)國家環(huán)境數(shù)據(jù)信息庫和環(huán)境管理決策支持體系，構(gòu)筑數(shù)字環(huán)保，完善信息發(fā)布制度，促進(jìn)環(huán)境信息共享[1]。

建設(shè)水污染防治技術(shù)共享中心，推廣最佳可行技術(shù)，可以指導(dǎo)全社會采用高效、實用的環(huán)保技術(shù)，更好地實現(xiàn)我國的節(jié)能減排目標(biāo)。通過本共享平臺，企業(yè)、環(huán)保研究機(jī)構(gòu)及相關(guān)政府部門可以方便、快捷地了解污染防治技術(shù)的最新進(jìn)展、適用范圍、治污效果、環(huán)境及經(jīng)濟(jì)效益，從而選擇最適用的環(huán)保技術(shù)和治污裝置。

1 背景知識

1.1 ETV簡介

ETV(Environmental Technology Verification)即環(huán)境技術(shù)驗證評估，是指通過非技術(shù)持有者和技術(shù)購買者以外的第三方驗證機(jī)構(gòu)提供的客觀、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)來驗證商業(yè)化技術(shù)的環(huán)境性能，從而為潛在的技術(shù)購買者提供一個可信的評估，以供其在對環(huán)境技術(shù)進(jìn)行選擇和決策時作參考，從而加速新的環(huán)境技術(shù)進(jìn)入國內(nèi)和國際市場，最終實現(xiàn)以合理的成本加速環(huán)境保護(hù)的目的[2]。

國家水體污染控制與治理科技重大專項 (水專項)中，ETV部分由中國環(huán)境科學(xué)研究院工程設(shè)計中心承擔(dān)，驗證評估的結(jié)果存放在水污染防治技術(shù)共享平臺上并向全國公示。

1.2 BAT簡介

BAT(Best Available Techniques)即最佳可行技術(shù)，其中：“可行技術(shù)”指在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)許可的條件下，同時考慮成本和效益，已經(jīng)在我國相關(guān)公共基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)領(lǐng)域中得到一定規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)和管理方法。對于新的、特定的污染防治技術(shù)，至少已通過工業(yè)性工程示范驗證，證明其可行性、經(jīng)濟(jì)合理?！白罴选保褐概c我國在一定時期的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和環(huán)境管理要求相適應(yīng)，綜合和整體地考慮環(huán)境保護(hù)的前提下，通過技術(shù)和管理措施使污染防治設(shè)施能夠?qū)崿F(xiàn)處理設(shè)施達(dá)標(biāo)排放，同時在行業(yè)整體上達(dá)到較高水平的環(huán)保效果。為了將最佳可行技術(shù)從同類備選技術(shù)中選出，應(yīng)采用決策科學(xué)和系統(tǒng)科學(xué)中的綜合評價方法，對特定技術(shù)對象進(jìn)行系統(tǒng)的科學(xué)分析，篩選出綜合效益最佳的技術(shù)[3]。

國家水體污染控制與治理科技重大專項 (水專項)中，BAT調(diào)研方法及調(diào)研表格設(shè)計部分由清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系溫宗國教授承擔(dān)，各行業(yè)的調(diào)研數(shù)據(jù)匯總處理后錄入水污染防治技術(shù)共享平臺上并向全國推廣。

1.3 子課題簡介

子課題名稱：水污染防治技術(shù)共享中心研發(fā)；課題編號：2009ZX07529-007-005。課題主要目的是通過建立水污染防治技術(shù)共享中心，完善環(huán)境技術(shù)評估推廣機(jī)制，推動環(huán)境技術(shù)評估制度實施及BAT技術(shù)應(yīng)用。

1.3.1 核心功能模塊

核心功能模塊即技術(shù)共享模塊，屬本文的主體部分，后面將詳細(xì)闡述。

1.3.2 輔助功能模塊

該部分主要包括：專家咨詢模塊，提供用戶與專家咨詢交流功能；政策法規(guī)模塊，發(fā)布水污染防治政策法規(guī)信息；標(biāo)準(zhǔn)信息模塊，發(fā)布環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、排放標(biāo)準(zhǔn)等信息；設(shè)備信息模塊，提供水污染防治技術(shù)設(shè)備信息查詢；示范工程模塊，公示污染治理效果好的企業(yè)信息及其采用的先進(jìn)技術(shù)信息，包括環(huán)境新技術(shù)和引進(jìn)技術(shù)示范；流域水環(huán)境社會經(jīng)濟(jì)模塊，提供系統(tǒng)涉及流域的社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；水污染突發(fā)事件應(yīng)急模塊，提供各類應(yīng)急處理方案；水污染防治技術(shù)輔助決策支持模塊，提供一些基于地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用模型。輔助功能模塊不屬于共享平臺核心功能，本文不做詳細(xì)介紹。

2 水污染防治技術(shù)元數(shù)據(jù)設(shè)計

2.1 水污染防治技術(shù)元數(shù)據(jù)研究

2.1.1 定義及其國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前學(xué)術(shù)界對元數(shù)據(jù)的定義還存在一定的分歧，主流說法是：元數(shù)據(jù)是描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)的主要功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)交換，在本共享平臺中可以簡單地理解為污染防治技術(shù)的索引和簡介。

隨著元數(shù)據(jù)理論及應(yīng)用的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了不同的標(biāo)準(zhǔn)體系。比較出名的有：美國聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會制定的地理空間元數(shù)據(jù)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)；澳大利亞、新西蘭制定的數(shù)據(jù)核心元素標(biāo)準(zhǔn)；歐盟統(tǒng)計局元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；歐盟電子政府元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；中國國家測繪局制定的基礎(chǔ)地理信息數(shù)字產(chǎn)品元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；中科院制定的科學(xué)數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等。

雖然國內(nèi)外很多行業(yè)都已經(jīng)或正在制定自己的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和建立元數(shù)據(jù)庫，但作者查閱大量相關(guān)資料，均沒發(fā)現(xiàn)環(huán)境技術(shù)類元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，因而基本確認(rèn)還沒有污染防治技術(shù)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。例如歐盟統(tǒng)計局元數(shù)據(jù)和中科院科學(xué)數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)幾乎都囊括了所有行業(yè)，卻沒能發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的環(huán)境技術(shù)類元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2 構(gòu)建水污染防治技術(shù)元數(shù)據(jù)的必要性

元數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)共享中的核心內(nèi)容，要有效地共享水污染治理技術(shù)必須首先構(gòu)建相應(yīng)的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，而大量資料顯示目前尚無環(huán)境技術(shù)類元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

各行業(yè)甚至企業(yè)都有各自的特色和需求，導(dǎo)致防治技術(shù)信息量不等，結(jié)構(gòu)不同，降低了共享價值；同時發(fā)布共享技術(shù)信息的部門并非唯一。

建立污染治理元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，推廣BAT技術(shù)，可以避開發(fā)達(dá)國家“綠色壁壘”，利于出口。

加之企業(yè)迫切需要對污染的防治技術(shù)，因此有必要抓緊時間構(gòu)建符合我國國情的水污染防治技術(shù)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 (水)污染防治技術(shù)元數(shù)據(jù)設(shè)計

2.2.1 元數(shù)據(jù)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了便于污染防治技術(shù)共享發(fā)布，作者在詳細(xì)研究各行業(yè)返回調(diào)研表的基礎(chǔ)之上，立足我國水污染防治國情，參考國內(nèi)外主流元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，將水污染防治技術(shù)元數(shù)據(jù)細(xì)化分為一張元數(shù)據(jù)基本信息表和八張子信息表；同時也建立了一張與其有一定關(guān)聯(lián)關(guān)系的ETV元數(shù)據(jù)表。具體如圖1所示。

圖1 (水)污染防治技術(shù)元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖

水專項“十一五”課題包含15個典型水污染行業(yè)的廢水治理，返回的技術(shù)調(diào)研表顯示，雖然課題是以廢水治理技術(shù)為主，但黃金冶煉行業(yè)、染整行業(yè)和制藥行業(yè)一并返回了相應(yīng)的廢氣和固廢處理技術(shù)；煉油行業(yè)和乙烯行業(yè)還返回了噪音處理技術(shù)?？紤]到污染劃分為水污染、大氣污染、固體廢棄物和噪音污染四大類，因此在設(shè)計元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)時統(tǒng)一加上了廢氣、固廢和噪音治理技術(shù)元數(shù)據(jù)表，該部分作為選填項。這樣也利于將本元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)推廣為污染防治技術(shù)統(tǒng)一元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)(不再局限于污水處理)。

2.2.2 水污染防治技術(shù)元數(shù)據(jù)基本信息表設(shè)計

水污染防治技術(shù)元數(shù)據(jù)由系統(tǒng)自動提取對應(yīng)技術(shù)的對應(yīng)字段信息創(chuàng)建而成，具體流程是：首先，用戶在線錄入完整的技術(shù)信息，信息進(jìn)入水污染防治技術(shù)數(shù)據(jù)庫；其次，管理員審核技術(shù)信息是否合格，如果合格則給該技術(shù)“共享方式”字段賦值并點擊“通過審核”按鈕提交審核意見(審核后技術(shù)信息本身不可更改，僅“共享方式”可以調(diào)整)；再次，在點擊“通過審核”按鈕的同時，后臺調(diào)用一個隱藏頁面用以自動添加對應(yīng)的元數(shù)據(jù)信息。

水污染防治技術(shù)元數(shù)據(jù)共包含9張表，為節(jié)省篇幅，本文中只簡單介紹元數(shù)據(jù)基本信息表，具體見表1。基本信息表中字段按獲取方式如下：“元數(shù)據(jù)ID”字段和“發(fā)布時間”字段由Oracle數(shù)據(jù)庫自動分配；“共享方式”和“存放位置”以外的自動提取字段值自動拷貝于對應(yīng)技術(shù)數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)字段或用戶注冊信息；“共享方式”字段與技術(shù)數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的字段自動關(guān)聯(lián)，當(dāng)技術(shù)數(shù)據(jù)庫中共享級別調(diào)整時，該字段也自動調(diào)整；“存放位置”字段是為了便于“十二五”的分布式共享應(yīng)用而設(shè)定，其值是技術(shù)本身的存放路徑，故不同的數(shù)據(jù)庫會有不同路徑值。

表1 水污染防治技術(shù)元數(shù)據(jù)基本信息表

2.2.3 ETV元數(shù)據(jù)信息表設(shè)計

ETV認(rèn)證元數(shù)據(jù)創(chuàng)建方式和水污染防治技術(shù)元數(shù)據(jù)的創(chuàng)建方式類似，是在ETV信息錄入的同時由后臺調(diào)用一個隱藏頁面自動生成；字段的獲取方式也類似，具體見表2。

ETV認(rèn)證是為了確定和客觀報告被評估環(huán)境技術(shù)的性能，不會對其進(jìn)行性能優(yōu)劣排序，不會確定任何形式的最佳技術(shù)?！熬C合打分”字段僅設(shè)幾個級別，供參考使用。

表2 ETV認(rèn)證元數(shù)據(jù)信息表

3 水污染防治技術(shù)共享中心設(shè)計

3.1 共享中心總體設(shè)計

3.1.1 共享中心結(jié)構(gòu)

ETV信息側(cè)重客觀評測，技術(shù)信息即技術(shù)本身；ETV數(shù)據(jù)庫中的技術(shù)數(shù)量少于技術(shù)數(shù)據(jù)庫，并非每項技術(shù)都會進(jìn)行ETV評估。ETV篩選出綜合效益最佳的技術(shù)即本中心要推廣的水污染防治BAT技術(shù)。水污染防治技術(shù)共享中心結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 水污染防治技術(shù)共享中心結(jié)構(gòu)圖

為便于模塊化調(diào)用，系統(tǒng)提供統(tǒng)一的元數(shù)據(jù)檢索和數(shù)據(jù)調(diào)用接口。“水污染防治BAT技術(shù)共享應(yīng)用系統(tǒng)”的主要功能是公示被評估的環(huán)保技術(shù)和推廣BAT技術(shù)，其他相關(guān)Web應(yīng)用系統(tǒng)也可通過統(tǒng)一接口對元數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)本身進(jìn)行讀操作。為提高數(shù)據(jù)訪問速度和考慮到將來異地異構(gòu)共享，系統(tǒng)將數(shù)據(jù)本身與元數(shù)據(jù)分開存放在不同的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，二者之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系。

3.1.2 目標(biāo)用戶

共享中心對外提供共享功能的主要目標(biāo)人群有：公眾、企業(yè)、環(huán)?？蒲袡C(jī)構(gòu)和政府相關(guān)部門；對內(nèi)提供系統(tǒng)維護(hù)功能的主要目標(biāo)人群有：技術(shù)信息在線錄入人員、系統(tǒng)管理員和系統(tǒng)維護(hù)人員。例如，當(dāng)某企業(yè)準(zhǔn)備生產(chǎn)一種新產(chǎn)品時，可以登錄本共享中心，查詢并獲取相應(yīng)的最佳環(huán)境治理技術(shù)。

3.1.3 技術(shù)信息采集與錄入

首先，編制并下發(fā)各行業(yè)的環(huán)境治理技術(shù)調(diào)研表格，調(diào)研表格分為簡表和詳表兩種，調(diào)研人員可根據(jù)實際情況自行選擇使用；其次，具有錄入權(quán)限的用戶在線錄入，實現(xiàn)技術(shù)信息數(shù)字化；最后，信息入庫審核，符合要求就通過審核并給出相應(yīng)的共享級別，否則就退修或刪除該技術(shù)信息。審核通過的同時，系統(tǒng)自動為其創(chuàng)建元數(shù)據(jù)，也可選擇手動創(chuàng)建元數(shù)據(jù)。

3.1.4 技術(shù)信息檢索與獲取

共享中心的檢索分為元數(shù)據(jù)檢索和技術(shù)實體檢索。前者針對公眾，檢索方式有精確檢索、模糊檢索和高級檢索三類；后者針對具有一定權(quán)限的注冊用戶，檢索結(jié)果按時間先后順序排列，顯示樣式與調(diào)研表一致。

獲取共享技術(shù)信息實體的常規(guī)步驟：Web應(yīng)用系統(tǒng)通過統(tǒng)一的檢索接口向元數(shù)據(jù)庫發(fā)布請求，系統(tǒng)根據(jù)該請求檢索元數(shù)據(jù)庫，獲取滿足條件的元數(shù)據(jù)；依據(jù)檢索出的元數(shù)據(jù)，查看其技術(shù)實體的共享方式，如是免費共享則直接提供獲取技術(shù)實體信息的接口(以超鏈接的方式)；否則先支付一定的技術(shù)使用費以取得相應(yīng)的共享權(quán)限，再以在線或離線的方式獲取該技術(shù)。

3.2 共享機(jī)制研究

3.2.1 技術(shù)信息的發(fā)布形式

具有發(fā)布權(quán)限的注冊用戶在線錄入技術(shù)信息；管理員審核技術(shù)信息，合格則賦予共享級別值并通過審核，該技術(shù)進(jìn)入共享狀態(tài)(審核前不算正式入庫)。

3.2.2 技術(shù)信息的共享形式

通常情況下，元數(shù)據(jù)是由系統(tǒng)自動提取創(chuàng)建，每項元數(shù)據(jù)都有其對應(yīng)的技術(shù)實體存在。這類技術(shù)即可對公眾進(jìn)行元數(shù)據(jù)共享，又可在線依據(jù)用戶權(quán)限對技術(shù)實體進(jìn)行瀏覽和下載。

如果在某些特殊情況下無法提供數(shù)字化技術(shù)實體，需要手動錄入元數(shù)據(jù)描述，則該技術(shù)在數(shù)據(jù)庫中就只有元數(shù)據(jù)而沒有技術(shù)實體存在。這類技術(shù)只對具有一定權(quán)限的用戶共享元數(shù)據(jù)，技術(shù)實體需離線獲取(直接領(lǐng)取、郵寄等)。

3.2.3 技術(shù)資源的共享級別

技術(shù)實行3級共享級別：無償共享技術(shù)，注冊用戶無需任何付費即可直接免費共享下載的技術(shù)；有償共享技術(shù)，注冊用戶需支付一定的技術(shù)使用費才能共享下載的技術(shù)；暫不共享技術(shù)，具有一定權(quán)限的用戶才能查詢元數(shù)據(jù)，其中某些技術(shù)實體需離線獲取。

3.3 共享中心開發(fā)技術(shù)體系

為了節(jié)省用戶軟硬件成本和便于維護(hù)，水污染防治技術(shù)共享中心采用純B/S結(jié)構(gòu)；考慮到系統(tǒng)各模塊復(fù)用性強(qiáng)和將來可能與其他類似系統(tǒng)實行遠(yuǎn)程異構(gòu)共享，系統(tǒng)Web部分采用J2EE技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，利用JSP實現(xiàn)靜態(tài)和動態(tài)頁面混合編碼；Web服務(wù)器采用 Tomcat5.5；數(shù)據(jù)庫采用Oracle10g；數(shù)據(jù)庫訪問引擎采用JDBC；操作系統(tǒng)采用Windows Server 2008。

水污染防治技術(shù)共享中心的用途是推廣水污染治理BAT技術(shù)，“十一五”期間只涉及15個典型水污染行業(yè)，“十二五”期間將會繼續(xù)增加30多個行業(yè)，國家長期規(guī)劃幾乎涉及所有污染行業(yè)。后續(xù)課題將著手幫助其他機(jī)構(gòu)建立類似系統(tǒng)并與之實現(xiàn)共享。

[1]流域水污染控制與治理技術(shù)評估體系研究與示范項目實施方案編制組.水污染防治技術(shù)驗證評估平臺與決策支持平臺建設(shè)研究課題實施方案[R]北京：中國環(huán)境科學(xué)研究院，2009.

[2]中國環(huán)境科學(xué)研究院工程設(shè)計中心.水污染防治技術(shù)驗證評估平臺與決策支持平臺建設(shè)研究課題-國外ETV制度建設(shè)綜述[R].北京：中國環(huán)境科學(xué)研究院，2010.

[3]溫宗國.污染防治最佳可行技術(shù)評價[R].北京：清華大學(xué)，2009.