基于水污染物排放標準的排污許可總量計算方法及應(yīng)用性探討

魏玉霞，張明慧，胡林林，韓梅，陳艷卿

中國環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境標準研究所，北京 100012

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基于水污染物排放標準的排污許可總量計算方法及應(yīng)用性探討

魏玉霞，張明慧，胡林林*，韓梅，陳艷卿

中國環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境標準研究所，北京 100012

排污許可證作為固定點源環(huán)境管理的核心制度將在我國全面實施，且任務(wù)緊迫?，F(xiàn)行水污染物排放標準中規(guī)定了濃度、基準水量(排水量)或排放負荷等，對能否以其作為確定排污許可總量的一項依據(jù)進行了討論。從方法的理論基礎(chǔ)、基本算法、適用性、優(yōu)缺點等幾個方面進行了系統(tǒng)研究，并以制漿造紙工業(yè)為例進行了示例計算以及許可總量的測算比對。結(jié)果表明，基于水污染物排放標準的排放負荷及排污許可總量計算方法是一種符合我國目前實際情況、時效性高且具有科學(xué)合理性的方法，可以作為確定排污許可總量的一項參考依據(jù)。

排放標準；排放負荷；總量；排污許可

排污許可證制度是絕大部分國家控制水污染排放的核心手段和基本制度，發(fā)達國家的排污許可證制度發(fā)展至今，已經(jīng)積累了豐富的管理經(jīng)驗，其覆蓋范圍不斷擴大，內(nèi)容不斷規(guī)范和細化[1-4]。我國的排污許可證制度名義上從1987年開始施行，但其內(nèi)容、實施、作用等方面均無法與國外相比[5-7]。

2015年施行的新《中華人民共和國環(huán)境保護法》明確“國家依照法律規(guī)定實行排污許可管理制度”。2015年4月發(fā)布的《水污染防治行動計劃》中明確要“全面推行排污許可，依法核發(fā)排污許可證。2015年底前，完成國控重點污染源及排污權(quán)有償使用和交易試點地區(qū)污染源排污許可證的核發(fā)工作，其他污染源于2017年底前完成”[8-9]。由此可見，我國將全面實施排污許可制度，并已進入具體工作日程。

1 排污許可與當前污染源排放管理的主要技術(shù)差異

企業(yè)排放對于環(huán)境的影響程度，主要取決于其排放總量。對于有毒有害污染物，考慮到其對環(huán)境生物的急性作用，必須對其排放濃度進行限制。因此國外在水污染物排污許可中，均采用了濃度控制和總量控制相結(jié)合的方式。如美國的排污許可證一般包括排放濃度限值、排放總量、排放監(jiān)測方案、達標判別方法、監(jiān)測記錄報告、污染源監(jiān)督核查以及環(huán)保設(shè)施監(jiān)管等方面的規(guī)定[10]。長期以來，我國的水污染控制實際上以濃度控制為主(限值主要來自國家和地方污染物排放標準)，這因為基于總量核算的監(jiān)管非常復(fù)雜，相比于排放濃度指標，總量指標涉及到產(chǎn)品的計量，考核周期長(一般為一個工作日，需配合在線監(jiān)測或等時間間隔多次采樣)。隨著我國排污許可的全面實施，對于企業(yè)排放總量的核算和監(jiān)管將逐步成為可能，濃度控制和總量控制相結(jié)合的方式也勢在必行。因此排污許可與當前污染源排放管理的主要技術(shù)差異在于企業(yè)允許排放總量的核準。

2 確定排污許可總量的可能方法及初步比較

單個企業(yè)的排污許可總量可以通過以下幾種方法確定：

(1)基于環(huán)境質(zhì)量要求進行反推。需要依據(jù)環(huán)境容量和排放特征，通過模型推導(dǎo)得出排放總量要求。這是最為科學(xué)的環(huán)境管理模式，是長遠的理想目標，但對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、模型方法的可靠性和準確性等要求很高，就目前情況來看在全國全面推動尚缺乏基礎(chǔ)[11]。

(2)依據(jù)環(huán)評批復(fù)和環(huán)保設(shè)施竣工驗收的排放量要求。該方法與企業(yè)實際情況結(jié)合緊密，但也存在不足：如提出的總量要求嚴苛，因為環(huán)保設(shè)施竣工驗收時，企業(yè)運行狀況和環(huán)保處理設(shè)備處于最佳狀態(tài)，在實際生產(chǎn)過程中難以長期穩(wěn)定實現(xiàn)[12]；目前仍有一定比例的企業(yè)還沒有經(jīng)過環(huán)評以及竣工驗收。

(3)基于企業(yè)實際排放數(shù)據(jù)進行核算。根據(jù)其正常的生產(chǎn)運行情況，假設(shè)按照長期穩(wěn)定的排放濃度達標，統(tǒng)計出排放總量。這種方法符合企業(yè)實際情況，但缺點是當前企業(yè)排放數(shù)據(jù)并不完整，很多污染物的數(shù)據(jù)非常少甚至沒有，并且歷史數(shù)據(jù)的可信度也存在問題。

(4)基于水污染物排放標準的排污許可總量確定方法，是本文討論的重點。

不同方法的簡要分析見表1。

表1 排污許可總量的不同計算方法比較

3 基于水污染物排放標準的排污許可總量計算方法的理論分析

3.1 基于現(xiàn)行水污染物排放標準的排污許可總量是“基于技術(shù)”的一般性要求

我國開展環(huán)境管理40多年來，污染物排放標準始終處于不斷發(fā)展完善的過程中，具有深厚的工作基礎(chǔ)和長期積累。排放標準的制定過程經(jīng)過嚴格的程序，包括立項、開題、征求意見、審議等，充分體現(xiàn)了制訂時的技術(shù)水平和管理認識水平[13-15]。

國際上，污染物排放標準的制定依據(jù)主要有2種，即“基于技術(shù)”的排放標準和“基于環(huán)境質(zhì)量”的排放限值[16-18]。所謂“基于技術(shù)”，主要是指根據(jù)某一行業(yè)污染物預(yù)防及控制的技術(shù)水平，以及成本和效益的最優(yōu)化分析確定的可以達到某種排放要求的清潔生產(chǎn)及污染物治理的技術(shù)方法。而“基于環(huán)境質(zhì)量”則主要是根據(jù)對環(huán)境的質(zhì)量要求運用各種模型和方法反推每個污染源應(yīng)該達到的排放水平。2種依據(jù)相對比，“基于技術(shù)”的排放控制要求更能在同一行業(yè)內(nèi)“標準化”，使得行業(yè)內(nèi)的競爭公平化和合理化；而“基于環(huán)境質(zhì)量”的排放限值是針對單個點源而言，很有可能出現(xiàn)由于不同的環(huán)境質(zhì)量要求使位于不同地域的同一行業(yè)的排放限值不等的情況，從而在實際操作上具有一定的難度。從歐美等國的環(huán)境保護經(jīng)驗來看，基本上是在污染治理的初期，推廣和應(yīng)用“基于技術(shù)”的排放標準，在點源污染源都達標排放的基礎(chǔ)上，若某一地區(qū)的環(huán)境狀況仍未能達到環(huán)境質(zhì)量標準的要求，則考慮采用“基于環(huán)境質(zhì)量”的排放限值來解決一些面源和個別點源所帶來的環(huán)境問題。

我國的排放標準制訂依據(jù)，目前處于“基于技術(shù)”的階段。在有關(guān)法律和國家相關(guān)管理文件中規(guī)定：“國家級水污染物……排放標準的排放控制要求主要應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟可行性確定……”，“排放標準提出的排放控制要求應(yīng)具有先進性，能夠代表行業(yè)先進清潔生產(chǎn)技術(shù)和污染治理技術(shù)的發(fā)展方向……”[19-20]。即我國當前的污染物排放標準，主要是基于行業(yè)中相對先進的清潔生產(chǎn)及污染控制技術(shù)水平制訂的，兼顧了控制技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理、環(huán)境效益明顯等因素。

總體上看，國家污染物排放標準確立了一條大家共同遵守的基線，體現(xiàn)了污染控制的公平性。基于水污染物排放標準的排污總量，意味著我國某一行業(yè)類型的企業(yè)，在其采用了相對先進的清潔生產(chǎn)及污染控制技術(shù)水平的情況下，能夠符合排放總量控制水平，是全國層面上的基本要求。

3.2 排放行業(yè)的對應(yīng)性和完整性

對于企業(yè)的排污許可需要分行業(yè)確定技術(shù)方案和指南，再針對每個企業(yè)提出具體許可內(nèi)容。在目前環(huán)境管理的主要技術(shù)措施和依據(jù)中，按照不同行業(yè)和子行業(yè)，形成了比較完整的技術(shù)體系，系統(tǒng)性最強的就是污染物排放標準體系。盡管污染物排放標準體系以往的側(cè)重點在于排放濃度，但絕大部分排放標準針對相應(yīng)行業(yè)和子行業(yè)都設(shè)置了排放水量方面的規(guī)定，為排放許可總量的計算提供了可能條件。

我國采用行業(yè)型排放標準與綜合型排放標準相結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)，對于水污染重點行業(yè)單獨制訂排放標準，現(xiàn)行有效的有63項；其他行業(yè)通過《污水綜合排放標準》加以控制。在行業(yè)型排放標準中，有55項規(guī)定了基準排水量或允許排水量，具體見表2。

表2 水污染物排放標準中對排水量的規(guī)定

不同行業(yè)(基準)排水量的單位有所差別，一般是m3t產(chǎn)品，也有如電池工業(yè)的基準排水量單位是m3萬只、m3kVAh和m3kW，汽車維修工業(yè)的基準排水量單位是m3輛。經(jīng)統(tǒng)計，55項排放標準中約有180項子行業(yè)規(guī)定了排水量(及對應(yīng)的排放濃度限值)，覆蓋了制漿造紙、紡織染整、鐵礦采選、制藥、農(nóng)藥等水污染物排放大戶?？傮w看，基于水污染物排放標準確定排污許可總量，其行業(yè)覆蓋比較全面。

3.3 基于排放負荷計算排污許可總量的公平性

企業(yè)允許排放總量的確定，從“基于技術(shù)”的層面，主要的影響因素包括原料、生產(chǎn)工藝、末端治理措施、企業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品類型和產(chǎn)量等。對于同一時期的行業(yè)同類污染源，其工藝技術(shù)水平和可實現(xiàn)的污染控制程度應(yīng)大致相同，這樣生產(chǎn)同種產(chǎn)品、創(chuàng)造相同的社會價值，其承擔(dān)的環(huán)境成本是相同的。即產(chǎn)量越大，其允許的排放總量也應(yīng)越大。這就需要引入“排放負荷”指標，以其為基礎(chǔ)計算排污許可總量。

單位產(chǎn)量的排放量稱作排放負荷(也稱排放績效)，即生產(chǎn)單位數(shù)量的產(chǎn)品所允許排放的污染物量。排放標準對于同行業(yè)的公平性要求，主要通過“排放負荷”指標體現(xiàn)[21-22]。相比于濃度指標，更能體現(xiàn)同行企業(yè)對于環(huán)境責(zé)任的公平性。

排放負荷與企業(yè)采用的原料、生產(chǎn)工藝、末端治理措施、產(chǎn)品類型等因素有關(guān)，與產(chǎn)品產(chǎn)量、生產(chǎn)規(guī)模等無關(guān)。不同企業(yè)采用的生產(chǎn)原料清潔程度不同，企業(yè)清潔生產(chǎn)水平和污染物治理技術(shù)不同，都會導(dǎo)致排放負荷不同，而生產(chǎn)規(guī)模和總量決定了企業(yè)最終的排放總量，具體見圖1。

圖1 排放負荷及排放總量與生產(chǎn)要素的關(guān)系Fig.1 The relation graph between production factor and discharge load or total discharge amount

同一行業(yè)中，不同上下游、不同精細程度的產(chǎn)品，其對社會的貢獻價值有差異，對應(yīng)的排放負荷也應(yīng)有所差異，需要作進一步的細化。之所以在55項水污染物排放標準中規(guī)定了180項水量要求，正是緣于子行業(yè)細化的必要。在排放標準制定過程中，生產(chǎn)工藝存在差異時，如果是作為生產(chǎn)慣例存在的幾種不同工藝可分別制定排放要求，對應(yīng)著不同的排放負荷；但對于落后的、可被替代的工藝，則以更清潔的生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ)制定限值。

因此，在確定的排放負荷要求下，意味著企業(yè)應(yīng)采用較為先進的生產(chǎn)工藝和有效的污染物控制技術(shù)，并且在原料環(huán)保性能較差時采取更有效的措施。因為排放負荷指標的上述屬性，基于它來計算同行業(yè)中各企業(yè)的排污許可總量具有公平合理性。

美國排放標準中最為常用的控制指標形式就是排放負荷，在其排污許可工作過程中，也是普遍應(yīng)用并且在很多情況下作為最終選用的排污許可總量。如美國的農(nóng)藥排放標準(40CFR455)，對農(nóng)藥原藥等特征污染物的控制采用排放負荷限值，即kgt的排放量，如2,4-D的新源排放限值為4.61×10-4kgt(月均值)。對“優(yōu)先控制污染物”既采用排放負荷，同時也提出濃度限值，如甲苯的新源排放限值為26 mgL(月均值)[23]。

3.4 水污染物排放標準體系對于排放負荷的相關(guān)規(guī)定和內(nèi)在邏輯

GB 8978—1996《污水綜合排放標準》中給出了最高允許排放負荷量和污染物最高允許年排放總量的算法，見表3[24]。

除綜合排放標準外，絕大部分排放標準針對相應(yīng)行業(yè)和子行業(yè)都設(shè)置了排放水量方面的規(guī)定，通過規(guī)定的濃度限值和基準水量，即可得到排放負荷。即我國水污染物排放標準中，對于濃度、水量指標的規(guī)定實質(zhì)上就建立了排放負荷的要求，是內(nèi)在統(tǒng)一的。我國有些行業(yè)的水污染物排放標準，還直接規(guī)定了排放負荷。

表3 《污水綜合排放標準》中關(guān)于排放負荷和排放總量的計算方法

4 基于水污染物排放標準的排放負荷及排污許可總量的計算方法及示例

4.1 計算方法

對于絕大部分行業(yè)(如造紙、石油煉制、合成氨等)，某企業(yè)的某項污染物的允許排放總量可按下式進行計算：

L標=C×Q×Y×10-6

(1)

式中：L標為根據(jù)排放標準計算得出的排放總量，t；C為對應(yīng)的行業(yè)排放標準中規(guī)定的濃度限值，mgL；Q為對應(yīng)行業(yè)排放標準中規(guī)定的(基準)排水量的值，m3t；Y為產(chǎn)品產(chǎn)量，ta。不同行業(yè)的產(chǎn)品產(chǎn)量單位可能有所差別，但原理是一致的，在確定產(chǎn)量的基礎(chǔ)上可以計算得到L標。

對于規(guī)定了排放負荷的行業(yè)，污染物排放總量可按下式進行計算：

L標=L負×Y×10-3

(2)

式中L負為對應(yīng)的行業(yè)排放標準中規(guī)定的排放負荷值，kgt。目前排放標準中規(guī)定了排放負荷的行業(yè)只有2類：醫(yī)療機構(gòu)的最高允許排放負荷單位為g(床位·d)，對應(yīng)的醫(yī)療機構(gòu)產(chǎn)量單位為床位·d；啤酒企業(yè)排放負荷單位為kgkL，麥芽企業(yè)單位為kgt，對應(yīng)的啤酒企業(yè)產(chǎn)量為kL，麥芽企業(yè)為t。

4.2 造紙企業(yè)排污許可總量計算示例與總體測算

制漿造紙工業(yè)是我國國民經(jīng)濟重要的產(chǎn)業(yè)之一，也是我國水污染物排放貢獻最大的行業(yè)之一，并且是擬首批全面發(fā)放排污許可證的行業(yè)。在GB 3544—2008《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標準》中根據(jù)制漿企業(yè)、造紙企業(yè)、制漿和造紙聯(lián)合企業(yè)分別制定了單位產(chǎn)品基準排水量和排放濃度限值。針對不同企業(yè)生產(chǎn)類型、不同工藝制定了3個單位產(chǎn)品基準排水量限值，實現(xiàn)了對全行業(yè)的總體性劃分。新建的制漿企業(yè)單位產(chǎn)品基準排水量為50 tt(以漿產(chǎn)量計，下同)、造紙企業(yè)為20 tt、紙漿和造紙聯(lián)合生產(chǎn)企業(yè)為40 tt[25]。按照式(1)可計算出各項污染物的排放負荷，如表4所示。

表4 制漿和造紙企業(yè)排放負荷的計算

以某造紙企業(yè)為例，2014年該企業(yè)的紙制品產(chǎn)量為47.73萬t，按照表4計算出2014年該企業(yè)CODCr排污許可總量為763 680 kg。

根據(jù)造紙工業(yè)2014年度報告[26]，2014年制漿企業(yè)產(chǎn)量為7 906萬t，造紙企業(yè)產(chǎn)量10 470萬t，根據(jù)表4可計算出全國制漿企業(yè)CODCr的排污許可總量為39.53萬t，造紙企業(yè)為16.75萬t，對于全行業(yè)發(fā)

出的全國排污許可總量為56.28萬t。2014年全國環(huán)境統(tǒng)計公報中，造紙行業(yè)的CODCr實際排放總量為47.8萬t[27]。排污許可量與實際排放量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)相比，偏差為17.8%。由于許可量是判定企業(yè)是否違法的量，并且基于水污染物排放標準的排污許可量是全國層面的基本要求，因此全國排污許可理論計算值相比于實際排放量有所寬余是合適的。

5 基于水污染物排放標準的排污許可總量計算方法的適用性分析

該方法基于現(xiàn)行排放標準中的濃度限值和排水量要求(部分行業(yè)直接基于排放負荷)，具有科學(xué)基礎(chǔ)，體現(xiàn)了社會經(jīng)濟公平性。方法原理清楚，計算簡單，時效性非常高，能夠在最短時間內(nèi)滿足應(yīng)用需求。

當然，該方法也有局限之處：1)行業(yè)覆蓋面問題，一些行業(yè)的生產(chǎn)工藝過程、設(shè)施類型、產(chǎn)品劃分等因素特別復(fù)雜，很難在整個行業(yè)層面確定排放負荷的計算參數(shù)，如精細化工類行業(yè)，包括制藥、農(nóng)藥等。對于這些行業(yè)，在實際工作中需要進一步細化，針對子類別或子子類別，確定排放負荷計算方法。2)根據(jù)水污染物排放標準確定的許可總量要求并不與當?shù)氐沫h(huán)境質(zhì)量掛鉤，其計算依據(jù)和參數(shù)與企業(yè)的實際狀況也可能有所差異，將其作為一項參考依據(jù)或基本要求更為合適。環(huán)境管理過程中實際確定的許可總量可通過多種方法計算，加以篩選或從嚴確定。3)目前我國水污染物排放標準中對排放濃度限值和基準排水量的統(tǒng)計時間尺度并不一致，基準排水量一般采用日均值(2008年以前的標準排水量采用月均值)，排放濃度限值一般是瞬時值(一次監(jiān)測值，2008年以前的標準采用日均值)。計算時應(yīng)依據(jù)統(tǒng)計規(guī)律作歸一化處理，這需要考慮不同行業(yè)在生產(chǎn)和排放周期方面的不同特征。

6 結(jié)論和建議

(1)總體上看，基于水污染物排放標準來計算排放負荷及排污許可總量要求，具有理論基礎(chǔ)和良好的工作基礎(chǔ)，可以作為國家推進排污許可工作的一項基本參考依據(jù)。

(2)基于排放標準的排污許可總量計算方法可以覆蓋約180項行業(yè)子行業(yè)，且包括了大部分污染物排放量大的行業(yè)，具備較全面的行業(yè)覆蓋性。

(3)開展此項工作，排放標準體系本身需要進一步完善，如對限值寬嚴進行復(fù)核，對達標統(tǒng)計要求加以修正，補充或細化一些行業(yè)排放標準中對水量或負荷的要求。

(4)在工作基礎(chǔ)較好的流域、區(qū)域，可以基于環(huán)境質(zhì)量推算排污許可總量要求。在環(huán)評、竣工驗收過程中對于排放情況把握準確的，可采用環(huán)評、驗收過程中的結(jié)果提出許可要求。對于污染控制水平高、排放數(shù)據(jù)完備可信的企業(yè)，可以依據(jù)歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)提出許可要求。在這些情況下，可以將根據(jù)水污染物排放標準確定的總量許可要求作為參考對照。

志謝：本文思路用于國家排污許可證方案初步討論過程中，受到了國家環(huán)境保護部門環(huán)境保護標準管理有關(guān)的領(lǐng)導(dǎo)和專家的啟發(fā)，特此表示感謝！

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Study on Calculation Method and Applicability of Total Amount Discharge Permit based on Discharge Standards of Water Pollutants

WEI Yuxia, ZHANG Minghui, HU Linlin, HAN Mei, CHEN Yanqing

Environmental Standards Institute, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China

The pollutant discharge permit system, served as a core policy for the environmental management of stationary point sources, will be entirely established and implemented in China, and the task is very urgent. The existing discharge standards provide the requirements of discharge concentration, water quantity or discharge load of water pollutants. Whether the total discharge amount permit can be built up based on the discharge standards was discussed. The theory basis, primary formulae, applicability, advantage and disadvantage of the method were systematically studied, and pulp and paper industry was taken as an example to estimate the total amount discharge amount permit. It was shown that the total amount discharge amount permit based on discharge standards of water pollutants is a scientific, effective and practical method. It is very helpful for the implementation of discharge permit system, and can be used as the reference value of total discharge permit and therefore improve the environmental management efficiency and pollution control capability in China.

discharge standard; discharge load; total discharge amount; discharge permit

2016-03-23

國家環(huán)境保護標準管理項目

魏玉霞(1980—)，女，博士，主要研究水環(huán)境質(zhì)量標準和水污染物排放標準制修訂及管理，weiyx@craes.org.cn

*責(zé)任作者：胡林林(1977—)，男，副研究員，博士，主要從事水環(huán)境質(zhì)量標準和水污染物排放標準研究，hull@craes.org.cn

X322

1674-991X(2016)06-0629-07

10.3969j.issn.1674-991X.2016.06.090

魏玉霞，張明慧，胡林林,等.基于水污染物排放標準的排污許可總量計算方法及應(yīng)用性探討[J].環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報,2016,6(6):629-635.

WEI Y X, ZHANG M H, HU L L, et al.Study on calculation method and applicability of total amount discharge permit based on discharge standards of water pollutants[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2016,6(6):629-635.