煉焦行業是水污染物排放的主要行業之一,國家和地方已開始高度關注其水污染排放標準。為了解我國煉焦行業廢水排放的標準體系,圍繞污染物控制和管理水平改善目標,系統研究了美國、歐盟、日本等國家與我國煉焦行業廢水的污染物排放標準,從排放標準的建立體系、排放限值等方面進行了對比分析。結果表明,國外相關標準的執行有很強的法律支撐;日本地方政府在標準實施中具有很強的能動性;美國及歐盟將排放限值與處理技術相結合,且排放要求更加嚴格。結合我國現行標準體系提出了以下幾點建議:提高相關廢水處理技術,積極推進最佳可行技術(Best Available Technology,BAT)體系建設,及時更新排放標準和加強相關標準法律效力,以期為焦化廢水排放和污染物控制提供依據,為我國煉焦行業減排方案制定和廢水排放標準的修訂與實施工作提供參考。
近年來,水環境污染引起社會的廣泛關注,污染物控制和管理水平對水環境保護至關重要。污染物排放標準是國家環境管理與執法的重要依據〔1〕,起直接控制污染源排放的作用。污染物排放標準由各國根據自身國情和污染物處理技術制定,且排放控制要求隨著經濟和技術水平的發展逐步提高。
煉焦行業廢水具有化學成分復雜、水質多變和無機、有機污染物含量高等特點,是一種典型的高濃度難降解工業廢水〔2〕,其處理過程需按照固定的標準體系才可以保證污水處理質量。我國現有的煉焦行業廢水處理標準對于廢水中某些特殊污染物的認識不足且缺少標準化處置體系,因此目前較難依靠廢水處理標準的實踐提升焦化廢水的處理水平和效率。本研究梳理對比了美國、歐盟、日本等國家與我國煉焦行業廢水的污染物排放標準,系統闡述了廢水排放標準的建立體系、限值分析等。并結合我國煉焦行業現行標準體系和污染物管理水平提出了建議,以期為焦化行業廢水排放標準的修訂和實施工作提供參考。
1 煉焦行業水污染排放標準體系
1.1 美國煉焦行業水污染物排放標準概述
美國環保署于1974年頒布了《鋼鐵(I & S)廢水指南和標準》(40CFR第420部分),建立BPT(Best Practicable Control Technology Currently Available)、BAT(Best Available Technology)、NSPS(New Source Performance Standards)和PSNS(Pretreatment Standards for New Sources),用于綜合鋼鐵行業的基本煉鋼業務,并于1976年、1982年、1984年、2002年和2005年修訂了該法規。該條例涵蓋從事鋼鐵制造、成型和精加工(包括焦炭制造)的全部設施。I & S法規將鋼鐵行業分成13個子類別,煉焦行業為A子部分。
美國環保署于1982年5月27日在40CFR第420部分頒布了《鋼鐵點源類別的廢水限制指南和預處理標準》(47FR23258),并于1984年5月17日修訂了這些法規(49FR21024)。這些法規為煉焦、熱端和精加工操作建立了限制和標準。2002年美國環保署修訂了鋼鐵制造廢水指南中部分內容,對A子部分(煉焦)、B子部分(燒結)和D子部分(煉鋼)的污水排放限制指南和標準進行修訂,并針對新增的M子部分(其他操作)頒布了新的污水排放限制準則和標準。本次修訂還刪除了有關過時操作的規定:蜂巢式焦爐、錳鐵高爐和平底爐煉鋼。2005年美國環保署恢復了允許在國家污染排放消除系統(National Pollutant Disge Elimination System,NPDES)許可證中使用替代油脂限制的規定,并更正了NSPS生效日期中的錯誤〔3〕。
1.2 歐盟相關標準體系概述
1996年9月歐盟通過了綜合污染預防與控制指令(Integrated Pollution Prevention and Control,IPPC指令)96/61/EC〔4〕。IPPC指令先后進行了4次修改,歐盟于2008年1月將96/61/EC指令及4個修訂指令編纂成完整的2008/1/EC指令〔5〕。2010年11月,歐盟將現有的7個工業排放指令進行整合,將2008/1/EC指令升級為歐盟工業排放指令2010/75/EU(Directive on Industrial Emissions,IED)〔6〕。IED指令強調了BAT在環境管理中的重要性,規定了鋼鐵工業的污染物排放標準。鋼鐵行業BAT文件涵蓋指令2010/75/EU附件I中指定的以下內容:活動1.3焦炭生產活動;活動2.1金屬礦石(包括硫化礦石)的焙燒和燒結;活動2.2生鐵或鋼(一次或二次熔融)的生產。歐盟委員會公布BAT參考文件BREFs(Best Available Technique Reference documents),BREFs包括污染物排放限值、相關技術參數及監測要求等內容,是歐盟制定許可證條件以及排放限值的基礎。根據歐盟規定,各成員國在參照BAT文件基礎上,結合各國污染控制實踐情況和法律規范,制定適合本國應用及發展的排放標準。
1.3 日本水污染物排放標準體系概述
日本主要依賴行政指導對污染物排放進行控制,由國家制定排放標準。日本水污染排放標準分為國家統一排放標準、追加排放標準、地方排放標準和總量控制標準4種〔7〕。針對煉焦化學工業廢水排放,日本沒有制定單獨排放標準,而是應用國家統一排放標準及一些特殊規定。根據日本《水污染防治法》規定,水污染物排放標準分為健康項目和生活環境項目〔8〕。國家統一排放標準在應用中不區分行業而實行統一的限值,對處理技術受限的行業則采用暫行行業排放標準,隨著技術的提高逐漸轉為執行統一排放標準。若在某些公共水域中實施統一排放標準不足以保護人類生活環境和健康,為維護水域環境質量,督道府縣可依法制定更加嚴格的追加排放標準。對于某些工業集中、嚴重污染的水域督道府縣可制定總量控制標準,總量控制標準規定了特定水域中降低污染負荷的目標負荷和實現時間。
1.4 中國煉焦行業水污染排放標準概述
國家環境保護局于1992年頒布并實施《鋼鐵工業水污染物排放標準》(GB 13456—1992)〔9〕。2012年國家頒布《煉焦化學工業污染物排放標準》(GB 16171—2012),于同年10月1日開始實施。該標準以2012年10月1日和2015年1月1日為兩個時間節點,對現有企業水污染排放濃度限值及單位產品基準排水量做出不同時間段的規定;新建企業從2012年10月1日起即執行現有企業第二時間段的標準。同時,對條件較特殊、生態環境敏感的特殊區域,應用水污染物特別排放限值。隨著技術發展,為了加強對煉焦化學工業企業水污染物排放管理,2019年8月1日生態環境部決定修改《煉焦化學工業污染物排放標準》(GB 16171—2012),并發布修改單(征求意見稿)。2018年12月29日我國制訂發布《煉焦化學工業污染防治可行技術指南》(HJ 2306—2018)中介紹了廢水污染防治可行技術,根據適用條件不同介紹3種技術并說明了對應的污染物排放水平。
1987年5月5日,中國臺灣地區根據《水污染防治法》制定發布放流水排放標準,至今對該標準進行了18次檢討修正。臺灣地區放流水排放標準主要分為事業、污水下水道系統及建筑物污水處理設施放流水標準〔10〕,并根據不同行業差異分別制定水質項目及排放限值。標準主要包括適用范圍、管制方式等共6項內容。當地管理部門可根據管轄范圍內特殊環境或者特殊水體,對排放總量(濃度)、管制項目(方式)等內容進行擴充或限制,但需上級部門進一步核定。若由于事業或污水下水道系統密集,其水質無法達到放流水標準,則采用廢(污)水排放總量管制方式。煉焦相關程序屬于化工業分支,污水排放適用化工業放流水水質項目及限值。
2 煉焦行業水污染排放標準限值分析
2.1 美國焦化行業廢水排放標準限值
美國針對不同情況,制定了不同的煉焦制造排放標準,因為技術要求、應用對象等不同,各標準中對污染物排放要求也存在一定差異和聯系。美國關于煉焦制造的排放標準有BPT、BAT、NSPS、PSES(Pretreatment Standards for Existing Sources)、PSNS和BCT(Best Conventional Technology)。
2.1.1 BPT限值
BPT限值基于“現有最佳工廠的平均性能水平”,要求減少污染物,并考慮現有污染者的財務能力。BPT標準將煉焦企業分為商業焦炭廠和鋼鐵焦化廠,污染物排放限值見表1,這些限值代表了通過應用當前最佳可行控制技術能獲得的廢水削減程度。BPT在現有企業的可負擔的基礎上制定排污要求,污染物排放限值較寬松。

2.1.2 BAT限值
BAT污水排放限制指南,表示通過應用經濟上可行的最佳技術可以實現的污水削減程度,且其排放限值主要是針對有毒污染物和非常規污染物(表2)。對比表1、表2可以看出,相比于BPT,BAT對煉焦企業的氨氮、氰化物和苯酚設定了更嚴格的排放要求,并增加了對苯并(a)芘和萘的限值要求。

2.1.3 NSPS限值
對于新增焦化企業,美國環保局頒布NSPS。1992年11月18日至2002年11月18日新建焦化企業,須繼續達到經修訂的《聯邦規章》第40標題第420.14節規定的標準〔11〕。對于有毒和非常規污染物,該標準應一直適用到40CFR122.29(d)(1)中規定的適用時間期滿。2002年11月18日以后開始建造的焦化企業必須滿足表3排放限值。NSPS是經證實的最佳可行示范技術(Best Available Demonstration Technology,BADT)所能達到的最大削減,且NSPS標準與BAT中對氨氮、氰化物、苯酚、苯并(a)芘和萘的限值要求相同。

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