废水污染物排放标准是控制废水污染物排放、提高水环境质量的有效措施。目前我国已经形成了包括国家污染物排放标准、行业水污染物排放标准和地方污染物排放标准在内的相对完整的水污染排放标准体系^[1] 。就国家综合排放标准而言,我国颁布了《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)以及《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)等。就地方或流域综合排放标准而言,浙江省制定了《浙江省污水排放标准》(DB 33/887-2013),规定了工业企业废水中氮、磷污染物间接排放限值;山东省制定了《山东省海河流域水污染物综合排放标准》(DB 37/675-2007);天津市颁布了《天津市污水排放标准》(DB 12/356-2008)。截至2014年,全国22个省(自治区、直辖市)现行有效的地方水污染物排放标准共66项^[2] 。我国行业标准起步于上世纪80年代轻工、冶金、石油开发等主要行业排放标准的制定^[1] 。随着国家水污染物排放标准制定思路由综合排放标准与行业水污染物排放标准并行,逐步调整为行业水污染物排放标准为主、综合排放标准为辅^[1] ,行业标准的编制与颁布数量快速增加。截止2015年底,环保部正式颁布并实施的行业水污染物排放标准达到60个。

　　 根据我国行业标准优化的原则,工业园区内企业将优先执行地方行业标准或综合排放标准;没有地方标准时,再执行国家行业标准及国家综合排放标准。由于园区一般都建有集中式废水处理厂,因此企业多执行间接排放标准。由于纳管标准缺失,工业园区内企业排水多执行《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)三级标准,或是《污水排入城市下水道水质标准》(CJ 343-2010),以及相关行业标准中的间接排放限值要求。对于有毒污染物而言,间接排放限值一般与直接排放限值相同;而常规指标(TN、TP、COD、BOD₅等)的间接排放限值较直接排放限值适当放宽^[3] 。但标准不同,常规指标的间接排放限值也不尽一致。对我国现有行业水污染物排放标准比对发现,COD的排放限值在50~500mg/L;BOD₅的排放限值在10~300 mg/L;TN的排放限值为10~140mg/L;TP的排放限值为0.2~30mg/L;NH₃-N的排放限值为3~80mg/L。间接排放标准的目的是保护公共废水处理厂的正常运行并达到排污许可证规定的排放行为。对企业而言,若污染物排放限值制定过严,不利于企业自身的生存发展;制定过松,则会造成废水处理厂处理负荷过高,不利于水环境保护工作。

　　 因此,本研究通过对工业园区企业废水中的常规污染物进行调研分析,以期提出更加科学、合理的园区企业废水污染物间接排放限值要求。

　　 本研究依托国家十二五水专项“重点流域典型工业园区水污染防治技术评估和管理制度研究”(2014ZX07504-005),在海河与太湖流域进行了典型工业园区企业排水水质、企业预处理工艺、园区废水处理厂进出水水质、废水处理厂工艺等的详细调查。本研究涉及的17家企业排水水质数据来源于2个工业园区的采水实测,66个园区废水处理厂进出水数据来于两流域表格调研所得。

　　 2个工业园区合计17家企业的排放原水水质BOD₅、COD、NH₃-N、TN、TP数据分别示于图1~图5。

　　 由图1可知,BOD₅的极大值为4 650mg/L,极小值为0.9 mg/L,中位值为143 mg/L,平均值为627mg/L;71%的企业BOD₅低于300mg/L。

　　 图2显示,COD的极大值为9 100mg/L,极小值未检出,中位值为696mg/L,平均值为1 608mg/L;59%的企业COD低于875mg/L。

　　 图3中,氨氮的极大值为390 mg/L,极小值为0.102 mg/L,中位值为2.74 mg/L,平均值为31mg/L;94%的企业氨氮值低于50mg/L。

　　 图4中,总氮的极大值为518 mg/L,极小值为0.63mg/L,中位值为11.5mg/L,平均值为48mg/L;71%的企业总氮低于20mg/L。

　　 图5显示,总磷的极大值为178 mg/L,极小值为0.06 mg/L,中位值为1.62 mg/L,平均值为24mg/L;65%的企业总磷值低于6mg/L。

　　 此外,在调研的17家企业中,B/C大于0.3的仅有7家,占41%(见图6)。

　　 为扩大样本量,本研究基于以上17家企业排水水质实测数据,同时结合海河与太湖流域调研表格所获取的部分数据,进行工业园区企业预处理排水水质分析。

　　 (1)BOD₅。原水经过企业预处理后,其BOD₅均有显著降低。BOD₅均值由949mg/L降至55mg/L。其中进水BOD₅较大的企业,BOD₅去除效果更好;进水BOD₅较小的企业,BOD₅去除率较小,甚至有些企业出水BOD₅会高于进水(如图7)。总体来说,大部分企业出水BOD₅低于20mg/L,水质较好。

　　 (2)COD。与BOD₅相似,进水COD较大的企业COD去除效果更好;进水COD较小的企业,COD去除率较小,甚至有些企业出水COD会高于进水(如图8)。总的来看,大部分企业出水COD低于100mg/L。

　　 (3)氨氮。由图9可知,由于大部分企业进水氨氮不高,出水氨氮去除效果并不明显。大部分企业经过预处理出水氨氮低于5mg/L。

　　 (4)总磷。由图10可知,进水总磷较大的企业,总磷的去除效果更好;进水总磷较小的企业去除率较小,甚至有些企业出水总磷会高于进水。大部分企业预处理出水总磷低于3mg/L。

　　 (5)总氮。由图11可知,除个别进水总氮较高的企业外,进水总氮的预处理效果并不明显,甚至有些企业出水总氮会高于进水。大部分企业预处理出水总氮低于15mg/L。

　　 通过对太湖流域和海河流域工业园区的抽样调研发现,食品、制药、化工、纸品、印染纺织等行业中企业的废水预处理工艺中全部包含生化处理;机加工和橡胶塑料制品行业,有60%~70%的企业废水预处理中包含生化处理工艺;电子行业中采用生化处理的比例较少,约为22%。而海河、太湖流域超过100份关于工业园区废水处理厂的有效调研资料表明,现有园区废水处理厂核心工艺均为生化工艺。由于企业预处理与末端废水处理工艺具有同质性,企业排水经过预处理后已经去除了大量的BOD₅,这就导致后续园区废水处理厂B/C偏低,不利于进一步脱氮除磷。

　　 按行业划分,17个调查企业可以分别归类为机械加工、装备制造、零部件、航空航天行业,电子行业,化工行业,食品加工、粮油加工行业,橡胶、塑料纸品行业,印染、纺织、皮革、羽绒行业,纸品行业,制药行业,其他行业等。

　　 按行业归类后各行业预处理进出水B/C结果示于图12。由图12可知,在原水经过企业预处理后,B/C除个别行业(如机械加工行业等)略有升高外,其他行业的B/C均有不同程度的降低,B/C均值由0.39降至0.26。企业废水的可生化性大幅度降低,增加了园区末端废水处理厂集中处理的难度。

　　 对海河流域收集到数据较全的66个园区废水处理厂,其B/C示于图13。由图13可知,进水B/C小于0.3的废水处理厂为17个,占比总废水处理厂数量的22.4%;B/C范围0.3~0.5的废水处理厂30个,占比总废水处理厂数量的45.5%;B/C大于0.5的废水处理厂19个,占比总废水处理厂数量的28.8%。其中,B/C小于0.3的废水处理厂所在17个园区中,3个为化工主导型工业园区。

　　 但整体来看,海河流域废水处理厂进水B/C均值为0.41,具有较好的生化处理效果。而本文4.1节分析表明,企业排水B/C均值经预处理后由0.39降至0.26。调研发现,当前多数工业园区末端废水处理厂同时接纳园区内外的生活污水,以提高园区废水处理厂进水的可生化性。可见,补充进来的生活污水确实有效提高了园区末端废水处理厂的废水可生化性。

　　 在当前企业预处理与园区末端集中处理均主要采用生化处理工艺的现实条件下,补充生活污水确实是提高园区废水可生化性的有效举措。但是,当前排污企业与废水处理厂两次重复处理的局面,既加大了企业的成本,也加大了废水处理厂的处理难度,不利于废水处理社会成本的最小化^[4] 。2008年颁布的制浆造纸、电镀等11个行业的水污染物排放标准创设了以协商方式来确定水污染物间接排放标准的新模式(简称“协定标准”),即是想充分利用废水处理厂的废水处理能力,减轻企业的废水处理负担^[5] 。行业间接排放标准的设立是为了保证城市公共废水处理系统的正常运行,因此美国的行业废水预处理标准(Pretreatment Standards,32个)均主要针对有机有毒污染物、无机有毒污染物和非常规污染物的排放制订限值,不对常规污染物进行控制^[6] 。我们应该借鉴美国经验,对常规污染物间接排放限值适当放宽或不做要求。针对常规污染物,若能适当降低企业排水的间接排放标准,将很可能降低企业废水处理负担,达到废水处理社会成本的最优。

　　 (1)BOD₅。考虑到BOD₅越高、越易于生化处理的特点,BOD₅间接排放标准可以不做要求或是尽可能地放宽。由于行业差别较大,部分企业过高的BOD₅也会加大园区末端废水处理成本。调查发现,71%的企业BOD₅低于300 mg/L,因此BOD₅取值300 mg/L时将有相当一部分企业无需为BOD₅达标而进行预处理。

　　 (2)COD。在调研的17家企业中,B/C大于0.3的仅有7家,占41%,可见大部分企业废水可生化性较差,导致园区末端废水处理厂急需相当水量的高生化性废水进行调配。因此,应该鼓励生化性好的企业废水不做预处理或是进行简单预处理后排入废水处理厂,以B/C作为约束条件可以成为很好的选择。因此,可以参考《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ343-2010),当B/C>0.4时,COD可以取限值800mg/L(调查发现,50%的企业COD低于或等于800mg/L);若B/C<0.4时,COD可以取限值500mg/L。

　　 (3)NH₃-N。《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)三级标准并未对企业排水中的氨氮有间接排放限值要求。但为了减少后续废水处理厂的脱氮难度,应该设立间接排放限值。《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ 343-2010)中对氨氮的间接排放限值是25~45mg/L,其中当下游末端废水处理厂采用二级及再生处理时,执行45mg/L的规定;《北京市水污染物综合排放标准》(DB 11/307-2013)对氨氮的间接排放限值要求也是45mg/L。而且,调研结果发现,94%的企业排水氨氮低于50mg/L。因此,氨氮的间接排放限值可以设为45mg/L,大部分低氨氮企业废水可以直接排放入园区管网。

　　 (4)TN。同氨氮一样,《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)三级标准并未对企业排水里的总氮有间接排放限值要求。但为了减少后续废水处理厂的脱氮难度,也应该设立间接排放限值。《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ 343-2010)中对总氮的间接排放限值是45~70mg/L,其中当下游末端废水处理厂采用二级及再生处理时,执行70mg/L的规定;《北京市水污染物综合排放标准》(DB 11/307-2013)对总氮的间接排放限值要求也是70mg/L。而且,调研企业排水原水中总氮的平均值为48mg/L。因此,总氮的间接排放限值可以设为70mg/L。

　　 (5)TP。《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)三级标准并未对企业排水中的总磷有间接排放限值要求。但为了减少后续废水处理厂的除磷难度,也应该设立间接排放限值。《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ 343-2010)中对总磷的间接排放限值是5~8mg/L,其中当下游末端废水处理厂采用二级及再生处理时,执行8 mg/L的规定;《北京市水污染物综合排放标准》(DB 11/307-2013)对总磷的间接排放限值要求也是8mg/L。而且,65%的调研企业排水总磷低于6mg/L。因此,总磷的间接排放限值可以设为8mg/L。

　　 本研究推荐间接排放限值与国内相关标准比较详见表1。

　　 本研究通过对海河、太湖流域工业园区的调研,提出了工业园区企业排水常规指标的间接排放限值建议。整体来说,这些限值建议都是在现有标准范围内的适当放宽。适当放宽企业间接排水标准,不仅可以降低企业环保投入,而且通过有效提高废水处理厂进水的可生化性,可以有效利用公共废水处理厂的集中处理能力,具有更高的整体社会经济效益。