我国工业废水排放趋势及污染特征研究

我国工业废水排放趋势及污染特征研究

1中国工业废水排放总结1.1工业废水总量逐年下降,废水污染物排放总量主要来自废水根据2001年环境统计数据，我国废水和污染物的排放量逐年下降，这表明近年来对废水的处理是有效的。然而，不用说，废水仍然是中国水污染的重要来源，尤其是重金属。废水排放量仍然很大，基本上来自废水。1.2行业结构、废水排放结构均主要采用传统行业为主中国的工业长期以来是以劳动力密集性、资源密集性和技术要求较低的行业为主的,虽然工业结构调整已取得阶段性成果,但从图1的2000年中国工业的行业经济结构和废水排放结构来看,机械电子、食品、化工、采掘、纺织、电力、金属冶炼等几个传统行业在国民经济结构中仍然占据着主要地位,而且除机械电子外,其他几个行业均是废水排放量大户。2行业特点：废水的行业特点2.1主要污染源主要生产行业废水排放情况(1)造纸、化工、钢铁、电力、食品、采掘、纺织等7个行业的废水排放量占总量的4/5。从图1可见,居工业总产值倒数第四位的造纸业的废水排放量高居首位,化工、钢铁、电力、食品、采掘、纺织等行业居废水排放量的第2到7位。造纸、化工、钢铁、电力以及化纤制造业的废水排放量比重显著高于其工业产值比重;废水排放量比重略高、略低于工业总产值比重或基本持平的行业包括纺织、采掘、食品、医药以及有色冶金;非金属矿物制品、石油加工和塑料制品业等其他行业的工业产值比重高于其废水排放量比重。(2)造纸和食品业的COD排放量占COD排放总量的2/3,有色冶金业的重金属排放量占重金属排放总量的近1/2。如图2所示,造纸和食品的COD排放量高居前2位,占COD排放总量的2/3;同时造纸业的悬浮物排放量也居于首位,其次依次为采掘、化工、食品和钢铁;石油类排放量居前4位的依次为钢铁、其他(主要是机械制造业)、化工和采掘;化工和造纸的硫化物排放量显著高于其他行业,两行业之和约占硫化物排放总量的1/2,其次依次为采掘、食品等行业;氰化物排放量居前3位的分别为化工、钢铁和采掘业,其中仅化工就占氰化物排放总量的42.8%;挥发酚排放量居首位的是石油加工,约占总量的1/3,造纸、化工、黑色及有色冶金业和采掘业位于其后;有色冶金业的重金属排放量显著高于其他行业,占工业总排放量的44.58%,位居2～4位的分别是化工、钢铁和采掘业。值得关注的问题是,有色和黑色冶金业及采掘业所排放的重金属量所占比重和造纸业的COD排放量所占比重同样显著,后者由于其极差的环境经济性、污染物和废水排放绝对量大、地域影响范围较敏感,一直就是环保部门的治理重点,而前者由于总量比后者小,造成水质超标的水域较少,而未得到足够的重视。但是重金属对土壤、农作物和人体造成的危害极大,必须引起足够的重视。(3)排放浓度高是一些重污染行业的普遍问题。重点污染行业11项常规监测污染物的平均排放浓度和去除率见表2。从表2的数据看,除Hg、Cd和As的去除率略低外,其他污染物的去除率均在50%左右,Cd、Cr6+、挥发酚、氰化物、COD、悬浮物和硫化物的平均排放浓度均高于二级排放标准。从各行业的污染物平均排放浓度(单位mg/L)看:(1)有色金属工业所排放的废水最令人堪忧,其氰化物和硫化物的平均排放浓度是最高允许排放浓度二级标准的24和16.5倍,居各行业之首,同时Pb、Cd、Cr6+等重金属和挥发酚的排放浓度也很高;(2)制革业的Cd、Cr6+、挥发酚、COD、SS和硫化物的排放浓度均显著高于二级标准,排在所有行业的第2或3位;(3)化工业由于其原料、产品复杂多样,生产工艺千差万别,因此该行业所排放的废水中各种污染物都有,而且浓度较高,除Hg、Cd和Pb外,其他污染物排放浓度均高于二级标准;(4)值得注意的行业是机械电子设备制造业,虽然他们的排放达标率较高,且主要污染物的排放浓度不高,但电气和电子设备制造业的重金属、挥发酚和氰化物等危害较大的污染物的平均排放浓度均高于二级标准;专用设备制造业的Hg和Cd的排放浓度居首位,其中Cd的排放浓度是二级标准的23倍;(5)由其生产原料和性质所决定,石油加工和炼焦业的挥发酚和石油类排放浓度非常高,特别是挥发酚的排放浓度达到了25.2,是二级标准的50倍;(6)各行业的COD普遍超标,饮料、制革、医药、造纸、食品加工、化工和石油加工业都显著高于平均水平,其COD平均排放浓度介于1276.1～389.37之间,这些行业所产生的废水中有机物含量高,成分复杂,处理难度大;其次为纺织、食品制造、卫生和钢铁等行业;只有机械和采掘业的COD浓度低于二级标准;(7)SS超标排放的情况也比较严重,非金属矿采选、饮料、皮革、钢铁、造纸、金属矿采选、化工等行业高于平均水平,其他行业可达标排放;(8)各行业的硫化物排放浓度基本超标;(9)Cr6+的排放浓度最高的是金属制品业,为3.8926,同时它的氰化物排放浓度也较高。以上数据表明了中国工业的废水结构和排放特征。通过对数据的初步分析,发现中国工业废水污染负荷的行业特征十分明显,有必要从反映各行业用水和废水处理水平以及用水和废水处理绩效的各指标对各行业的总体废水治理情况进行进一步的分析比较,找出行业之间的差距,提出全面改善中国工业废水治理水平的宏观对策。2.2各行业废水治理的主要指标表3为32个主要废水排放行业(1)的平均用水和废水处理指标(2),各行业的用水和废水处理指标、用水消耗系数、废水排放系数、废水治理成本和运转费用等指标分别见图3、图4和图5。2.2.1行业rrd的rr和rd在32个重点污染行业中,石油加工、钢铁、电力、煤气以及采选业的Rr和Rc较高,达到了40%以上,同时前两个行业的Rrd明显高于其他行业;而卫生、制革、印刷、纺织和机械等行业的Rr和Rc较低,在15%以下,它们的Rnd几乎为0。2.2.2交付率的pts机械、塑料橡胶和电力行业的Rds较高,但食品、饮料、造纸、化工以及采掘等废水排放大户的Rds却都低于平均水平78.52%。2.2.3rte的不同行业分布总体来看,工业废水的这两项指标还是较高的。其中处理难度小的塑料、机械、印刷等行业以及回用率较高的钢铁、电力等行业的Rte居于前位;而有色冶金和采选、造纸、化工、纺织、制革等行业的Rt虽然高于平均水平,但由于处理难度大,它们的Rte仍位于其他行业之后;废水排放量和废水排放强度较大的食品、饮料和医药制造业的处理率也比较低。2.2.4行业地及废水处理水平由笔者提出的综合评价各行业的废水处理水平的指标,在所有行业中,电力行业以9分位居首位,其次依次为石油加工、钢铁和黑色金属矿采选业,上述4行业可认为属于第一集团,废水处理水平较高;化工、化纤、橡胶和塑料制品4行业的Iw同为7,有色冶金和金属制品等4行业的Iw同为6.5,非金属矿采选和电子通信设备、煤炭采选和电气机械的得分分别为6.25、6.0,属于及格水平;其他行业的废水处理现状属于不及格水平,其中石油开采、造纸和专用设备同列第9位,然后是纺织和服装业,等同于平均水平,制革业、饮料和食品加工与制造业位于工业行业的末位,卫生系统的处理水平最低。2.3行业分布的碳经济类型,其排放的回归模型主要表现为(1)用水消耗系数Cwc和废水排放系数Cwd:这2个指标基本是由行业本身的生产特点所决定的,同时又彼此密切相关。根据各行业两系数之间的排位关系,除电力这个特殊行业外,可以把这些行业分为高消耗低排放、低消耗高排放和消耗排放持平三种类型。如图4所示,属于消耗排放持平的行业居多数,包括造纸、采掘、化工、纺织、食品饮料、有色冶金、医药、机械、电子、塑料、橡胶、金属和非金属制品、烟草等行业,其中从Cwc看,造纸、黑色金属矿和煤气供应业显著高于其他行业,但与后者相比,造纸业的Cwd以高于平均水平3.5倍的383.13t/万元显著高于其他行业,采掘、化工、纺织、食品饮料和医药属于该类型的第二梯队,其他几个行业的这两个系数较低,为第三梯队。与煤气供应业高Cwc相对应的是其Cwd只有56.54,它的生产用水量、新鲜用水量和废水排放量分别为872.64、118.44和82.87万t,可见重复用水量大是该行业高消耗低排放的原因所在,表现出相同特征的还有石油加工、石油开采、钢铁和化纤制造业。服装、卫生、制革和印刷四个行业的Cwc分别为156.40、88.09、65.01、21.75(t/万元),Cwd分别为131.69、67.95、53.56、15.23(t/万元),相对属于低消耗高排放行业。(2)COD排放系数Ccd:该指标列前5位的依次为造纸、饮料、制革、纺织和黑色金属矿,同时也只有这5个行业的Ccd高于平均水平,可见它们的污染效益比明显比其他行业差,其中造纸业以99.5kg/万元高居首位。污染效益比最好的行业是电气机械,其次为烟草、塑料、普通机械等行业。(3)废水处理运行单价Pto和废水治理投资系数Ci:医药、化工行业以92.73和79.25元/t,居Ci的前两位,其次为机械、石油开采、金属制品、饮料和电子行业,而废水、污染物排放强度较大的金属冶炼、食品、石油加工、造纸的Ci均低于平均水平,其中废水、污染物排放强度最大的造纸业的Ci只有平均水平的1/5。废水处理设施的运行成本也表现出类似的趋势,废水污染强度较大的行业中只有金属制品(主要是电镀业)、化工、医药等少数几个行业较高,而制革、食品、纺织、造纸等水污染大户均列后几位。(4)环保投资比例Rei:金属制品业最高;和上述两指标形成鲜明对照的是,虽然制革和造纸两行业的Ci和Pto相对其他行业较低,但其Rei还是较高的;而前两指标相对较高的医药、机械、印刷业的环保投资比例却较低。3治理和排放问题分析总体来讲,90年代以来我国对工业污染控制方面所实施的管理措施和政策是有效的,工业总产值在1991-2000年间翻了一番多,而主要污染物的排放总量几乎没有增加,废水排污水平已明显下降。但从上述对各类型企业废水排放特征的分析来看,工业废水的治理和排放情况还远不令人满意,问题主要表现为:(1)经济结构不合理,“高消耗、高能耗、高污染”的粗放型经济发展模式尚未改变;(2)与发达国家相比,我国工业重复用水率低,用水消耗系数和废水、污染物排放系数高;(3)废水排放量和废水排放强度大行业的污水处理率和排放达标率偏低,说明现行的排污收费等经济政策未能对治污起到应有的激励作用;(4)污染物排放强度大的传统产业的废水治理投资系数低,这是由于这些行业以老企业居多,长期以来环保资金投入严重不足、历史欠账太多造成的;(5)上述各项工业废水治理指标是不同类型企业的加权平均值,分析表明,小型乡镇、私营、集体工业企业是造成这些指标落后的重要因素。此类企业绝对数量多,地域分布广,对面源污染的贡献不容忽视,分析结果显示对他们的突击性水污染防治行动的成果未能巩固下来。3.1共识的宏观对策结合我国工业废水治理工作中存在的问题和先进国家的管理经验,笔者认为,首先应采取已获得广泛共识的宏观对策:(1)结合国家实施产业结构调整战略,转变发展模式,走循环经济之路;(2)以科技创新推动环境保护,加快重点污染行业的技术升级,鼓励清洁生产审计;(3)强化环境与发展综合决策,建立科学而完善的环境经济激励和监管体系;(4)开放环保市场,多方筹措环保资金等。3.2从政策上引导公司合理排放和减少污染应重点从政策上来引导企业合理排污治污,调动企业自身的主观能动性,改善我国工业废水治理现状。3.2.1年际污水废水结合各行业不同类型企业的实际情况,制订强制性的滚动式目标年重复用水率、零排放率、污水处理率和排放达标率。笔者此次对32个重点行业不同规模、所有制、隶属关系和行政区域企业各项指标的分析计算结果可以为目标的制订提供科学而可靠的依据。3.2.2加强企业科技攻关,提高环保水平环境标准的制订要有超前意识,运用环境标准和环境保护技术政策推动环境技术进步,促进企业开展科技攻关,提高环境治理的技术含量,引导工业技术改造。3.2.3企业发展道路的建设,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路向科技发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向科技发展道路,从粗放式发展道路转向制订合理的排污收费标准和环境经济政策,体现实行清洁生产的好处,利用经济杠杆引导企业,特别是私营企业,尽快从重效益、轻环保的粗放式发展道路转向注重技术创新、减少污染排放的健康发展道路上来。对环境资源输出行业和资源集中地区实行一定的低税收政策,并对污染产品附加环境资源治理和补偿资金,使之有能力治理污染、改善业已恶化的生存环境。3.2.4企业和区域间排污治污情况评价,实行废水公开制度,进行排污治污信息公开,促进企业和区域间的良性竞争。我国现代工业,对废水排放信息公开,对企业和区域间排污治污情况评价,实行废水排放信息公开制度,进行排污治污从政府职公正的环境评估应按企业、行政区划对所有工业企业和各行政区域的排污治污情况打分,并实行废水排放信息公开制度,通过企业和区域间的良性竞争促进工业企业减少污染物的排放量。3.2.5建立工业废水基础数据共享和统计分析系统高效合理环境决策技术支持系统的建立,离不开对工业废水基础数据的监测和收集,但在笔者对原始数据进行分析计算的过程中,发现有关工业废水基础数据的监测和收集工作本身就很薄弱,而由于填报不规范及其他人为错误又给分析工作带来了的很大不便。因此,建议逐步建立正规的环境统计系统,实现各工业主管部门、水利、城建部门与企业内部监测站的数据信息共享,严把数据质量关,提高数据分析的可信度。同时文中采用的分析方法与建立的分析指标系统为工业废水环境决策技术支持系统的建立提供了探索性的思路。3.3加强对污染行业的监督管理3.3.1化工和石化行业的废水治理工作必须继续加大对造纸、制革、纺织印染、食品加工和制造业等的传统水污染行业的治理力度。对造纸、制革这两个废效比和环保投资比例都较高、但回用率较低的行业,还需要积极地从改进生产技术和加工工艺、提高化学药品、纤维等有用物质的回收率和实现封闭用水等根本途径来解决问题。特别是造纸业,分析结果表明不同规模企业之间的差距主要在用水、排水和治理系数上,废水处理水平相差并不大,而且它的大型企业的个数虽然仅占5.67%,但废水和COD排放量却占总量的40%。可见,解决造纸业环境污染问题的关键在完全无污染制浆造纸新工艺的开发。(2)加强大中型化工、石油加工及炼焦业企业的技术改造和污染治理工作,以大带小,全面减轻化工和石化行业造成的环境污染。与上述几个行业不同,化工和石化行业的小型企业虽然也不少,但无论从工业总产值还是污染物排放量的贡献看,都是国有大中型企业占绝对主导地位。解决这些问题,一要靠企业自身挖掘潜力,提高管理水平,积极推进清洁生产工艺的研究、开发和推广;二要坚决关停一部分环境经济效益严重失衡的企业;三要加强化工和石化环保的基础科研工作。该行业的生产特点决定了其污染的普遍性和复杂性,许多特有的污染物,如染料生产中高浓度有色废水、焦石化生产废水中的高酚、氰和硫化物废水等都是目前尚未克服的治理技术难点,当然应优先考虑那些有可能解决的技术问题。(3)加强对金属矿采选和冶炼业重金属废水以及电镀废水的治理。从污染物的平均排放浓度来看,这几个行业的重金属、挥发酚和氰化物的排放强度是令人震惊的,其中金属矿采选和冶炼两行业的重金属、挥发酚和氰化物的排放量分别占排放总量的67.66%、24.85%和41.02%。对此类废水,首先要制订并实施严格的