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《电镀污染物排放标准》(GB 21900–2008)执行中遇到的问题与修改建议

日期:2019-09-18 16:45

北极星水处理网讯:摘要:分析《ag环亚娱乐电镀污染物排放标准》(GB 21900–2008)后发现,其中多数控制限值严于发达国家,个别控制限值在技术上不可实现或超出检测极限。现有标准的部分指标不具备技术可行性和经济可行性,同时也不具备可执行。建议根据不同自然环境的背景值,修订排放标准,促进电镀企业向高质量发展转型。

关键词:电镀工业;污染物;排放限值;环境保护;法规;修订

2017 年 12 月,中央经济工作会议在北京举行。会议认为:“中国特色社会主义进入了新时代,我国经济发展也进入了新时代,基本特征就是我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段。”推动高质量发展,“必须加快形成推动高质量发展的指标体系、政策体系、标准体系、统计体系、绩效评价、政绩考核,创建和完善制度环境”[1]。高质量发展的标准在注重先进性的同时,也要注重科学性和可行性,避免出现脱离实际的要求或规定。

作为制造业的基础工艺之一,电镀是高端技术和现代工业体系不可缺少的组成部分,在航空航天、电子通信计算机、兵器装备、石油化工、造船、五金工具和机械制造中应用广泛。这一工艺有助于提高产品的抗腐蚀、耐磨损和装饰性能,从而大幅增加产品附加值,常被用来制备许多重要的机械零部件和电子元器件,如火箭燃烧室、飞机起落架、火炮身管、高密度集成电路等。因此,电镀工业在我国国民经济的发展中起着十分重要的作用。

改革开放以后,大批境外厂家进入长三角、珠三角、渤海湾等地区,我国的电镀工业得以快速发展。目前,中国现已成为了电镀大国。然而,电镀过程中用到很多的酸、碱、重金属离子,甚至氰化物等剧毒品,它们都会溶解在水中。电镀过程产生的废水如果直接排放,会造成严重的水体污染。为减少电镀废水对环境的污染,世界各国对电镀污染物排放都制定了标准。我国于 2008 年颁布的《电镀污染物排放标准》(GB 21900–2008)对促进环境保护,引导电镀产业向环境友好的方向发展发挥了重要作用。

然而,在贯彻执行该标准的过程中发现了一些不科学和可执行性不强的问题,不仅影响了环境保护政策的落实,而且阻碍了工业企业的健康发展和升级换代。随着科学技术的进步和生产实践经验的累积,及时修订这一标准是当前全面提升我国环境保护工作水平,推动电镀企业向高质量发展的迫切需要。

1 《电镀污染物排放标准》简介

GB 21900–2008 适用于电镀企业和拥有电镀设施的企业,对电镀水污染物和大气污染物的排放限值都作了规定。它不仅被用于现有电镀企业水污染物和大气污染物的排放管理,而且被用于对电镀设施建设项目的环境影响评价、环境保护设施设计以及竣工环境保护验收。

GB 21900–2008 规定的水污染物排放浓度限值适用于企业向环境水体的排放行为。企业向设置污水处理厂的城镇排水系统排放废水时,总铬、六价铬、总镍、总镉、总银、总铅和总汞在该标准规定的监控位置执行相应的排放限值,其他污染物的排放控制要求由企业与城镇污水处理厂根据其污水处理能力商定或执行其他相关标准,并报当地环境保护主管部门备案。同时,城镇污水处理厂应保证排放污染物达到相应的排放标准要求。

1. 1 电镀水污染物排放控制要求

GB 21900–2008 中对水污染物排放控制规定了 21 项要求,包括金属污染物 11 项──总铬、六价铬、总镍、总镉、总银、总铜、总锌、总铅、总汞、总铁、总铝,非金属污染物 9 项──pH、COD(化学需氧量)、总氰化物、总磷、总氮、氨氮、氟化物、悬浮物、石油类,再加上控制用水的限量值 1 项。

GB 21900–2008 中列为标准的“表 1”、“表 2”和“表 3”,将水污染物排放限值规定为 3 类:(1)对于标准执行之日现有的设施,自 2009 年 1 月 1 日至 2010 年 6 月 30 日执行“表1”规定的限值;(2)对于新建企业,执行“表 2”规定的限值;(3)根据环境保护工作的要求,在国土开发密度已经较高、环境承载能力开始减弱,或环境容量较小、生态环境脆弱,容易发生严重环境污染问题而需要采取特别保护措施的地区,执行“表 3”规定的限值。显然,“表 1”是针对老企业的过渡性规定,其对水污染物排放限值的要求较低,目前已不再适用;“表 2”是目前所有企业必须执行的标准;而“表 3”是特别地区的最严标准,电镀水污染物排放的限值最低。

1. 2 电镀水污染物监测的要求

GB 21900–2008 规定对企业排放废水的采样应根据监测污染物的种类,在规定的污染物排放监控位置进行,有废水处理设施的,应在该设施后监控。在污染物排放监控位置须设置永久性排污口标志。新建设施应按照《污染源自动监控管理办法》(原国家环境保护总局令第 28 号)[2]的规定,安装污染物排放自动监控设备,并与环保部门的监控中心联网,保证设备正常运行。对企业污染物排放情况进行监测的频次、采样时间等要求,按国家有关污染源监测技术规范的规定执行。企业应按照有关法律和《环境监测管理办法》(原国家环境保护总局令第 39 号)[3]的规定,对排污状况进行监测,并保存原始监测记录。此外,GB 21900–2008 还列出了企业排放水污染物浓度测定所采用的方法。

2 现行标准存在的主要问题

2. 1 多数控制限值严于发达国家

从表 1 [4]可以看出,我国多数金属污染物控制限值比美国、英国、意大利等发达国家要严格得多。

例如,美国标准的镍离子排放限值为 3.95 mg/L [5],远远高出 GB 21900–2008 中“表 2”规定的 0.5 mg/L和“表 3”规定的 0.1 mg/L。我国“特别排放”中的金属污染物镍、镉和铅的限值甚至超过了所有发达国家。可以说,我国 GB 21900–2008 是世界上金属污染物控制的最高标准之一。

不仅如此,GB 21900–2008 规定的个别电镀废水金属污染物控制限值比《生活饮用水卫生标准》(GB 5749–2006)的控制限值还要严格。例如,电镀废水中总铜的现行排放限值为 0.5 mg/L,而生活饮用水中铜的控制限值为 1 mg/L。可见,GB 21900–2008 中关于排放限值的设定非常不合理,在实际操作中也很难实现。

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基于国情不同,不同国家在金属污染物控制限值方面相差很大。如何科学地确定污染物控制限值,应是首要问题。值得注意的是,不能仅仅将国外发达国家的最严格标准直接拿来作为我国的标准,并由此认定我国的标准居世界最先进之列,因为这种做法显然缺乏足够的科学依据。可执行性是评价一项标准的决定性指标。如果没有可执行性,这项标准的设置将失去意义[6]。

2. 2 个别控制限值的技术可行性差

这里所说的技术可行性,是指在大规模工业生产(如每天处理几百吨、几千吨乃至上万吨的废水)时能长期稳定可靠地实现达标,而不只是在实验室精密控制条件下可行。目前,工业生产上所使用的废水处理方法主要有化学沉淀法、离子交换树脂法、反渗透法、微生物处理法等。

下面以含镍废水为例,考察《电镀废水治理工程技术规范》(HJ 2002–2010)中推荐的 3 种处理方法──化学沉淀法、离子交换树脂法和反渗透法的技术可行性。

2. 2. 1 化学沉淀法

根据 GB 21900–2008 的规定,采用化学沉淀法处理含镍废水要达到 0.5 mg/L 或 0.1 mg/L 的标准。但根据化学原理分析,这一目标不可能实现。镍元素的摩尔质量为 58.69 g/mol。在工程上,沉淀反应在目标物的浓度低于10 μmol/L时,一般被视为已达到反应终点。对Ni2+而言,10 μmol/L相当于0.586 9 mg/L。

而根据溶度积原理,Ni(OH)2的溶度积(Ksp = 2 × 10−15)[7]与溶解度 s(单位为 mol/L)存在如下关系:s =(Ksp/4)1/3。由此可以计算出 Ni(OH)2的溶解度为 7.9 μmol/L,即溶液中 Ni2+的质量浓度是 0.463 6 mg/L。

因此,理论上采用化学沉淀法可使含镍废水的镍离子达到 GB 21900–2008 中“表 2”规定的 0.5 mg/L 的要求,但不可能达到“表 3”标准规定的 0.1 mg/L 的要求。事实上,由于电镀废水中 Ni2+是以配合物形式存在的,镍离子的实际含量要高于理论计算值[8-9]。

2. 2. 2 离子交换法

含镍电镀废水采用水解沉淀法处理的极限水平是 0.463 6 mg/L。若随后以离子交换进行深度处理,交换树脂以氢离子洗脱,钠离子转型,那么因溶液中镍离子浓度很低,镍离子会在大量的钠离子“隐蔽”和“挟持”作用下通过树脂层,导致离子交换工艺失效。

2. 2. 3 反渗透法(RO)

采用反渗透法对电镀园区的工业废水进行处理并回用,主要是对分离出的盐水进行浓缩蒸发,通过蒸馏水回用,形成混盐结晶,从而实现危险废弃物转移。如果按 70%的产水率设计,原废水进入 RO 前的盐分浓度不能超过 1 000 mg/L,COD 不能超过 100 mg/L,否则 RO 膜很快就会失效。但对于电镀园区的工业废水来说,要满足这一设计要求,必须清除掉原废水中的钙、铁、铝等离子。因此,反渗透法也不具备工业生产的技术可行性。

从工业化的角度来看,现有的废水处理法还难以实现“零排放”。当然,随着科学技术的不断进步,人类有可能创造出更为先进的废水处理技术。但最终上升为工业标准的技术,必须是可靠、稳定且能够大规模投入工业生产的技术,而不是尚在实验探索阶段的技术,同时必须是在工业生产中经济可行、合理的技术,而不是经济效益低下的技术。

2. 3 个别控制限值超过检测极限

GB 21900–2008 推荐的 2 种镍离子的检测方法──《水质 镍的测定 丁二酮肟分光光度法》(GB/T 11910–1989)和《水质 镍的测定 火焰原子吸收分光光度法》(GB/T 11912–1989),测定下限分别是 0.25 mg/L 和0.2 mg/L [10],达不到 0.1 mg/L 的要求。未推荐但可以检测到的方法是成本较高的电感耦合等离子体质谱法和电感耦合等离子体发射光谱法(见表 2),普通废水处理站和环保检测站根本没有这样的设备,也难以承受相关的检测费用。

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GB 21900–2008 标准中,有的指标限值超过大多数环保检测仪器的检测能力,不具备守法者“可执行性”、执法者“可操作性”和检测设备“可测定性”。此时监测难以实现,这等于失去了制定标准的意义。

2. 4 车间和生产设施排放控制不合理

GB 21900–2008 在总排放口和车间或生产设施排放口都有排放限值的控制。总排放口是指电镀园区或电镀企业对外环境的排放口,严格控制排放限值是必须的,这规定了电镀园区或电镀企业对社会承担的环保责任。但是,“车间或生产设施废水排放口”的排放溶液并不直接向外排放,还要进行处理和部分循环再利用,最终经处理达到排放要求的才能从总排放口流出。因此,控制车间或生产设施排放口的污染物限值没有意义,反而不利于企业对生产过程中水的循环利用,制约了废水处理工艺的创新,也带来了巨大的不合理投入和管理成本。当然,也有观点认为“车间或生产设施废水排放口”监测点位的设置目的是防止稀释排放[10]。这或许对独立运行的电镀企业是合适的,但对废水集中处理的电镀园区而言显然是不合理的。

3 现行标准可能导致的深层影响

3. 1 要求过高的标准使污染治理难以实现

当废水排放标准的要求过高(如电镀废水中铜的排放限值高于生活饮用水卫生标准)时,电镀企业哪怕排放自来水,也可能属于排污行为。现有的电镀企业不论其生产废水是否经过处理,都难以达到国家规定的标准。这大大提高了企业的守法成本,挫伤了企业对工业废水治理的积极性。2017 年以前,不少企业只能以检查时停产、不检查时偷排、查到一次认罚的低违法成本方式来应对环保部门的各类检查,使得污染物治理难以有效开展,这严重违背了制定排放标准的初衷。

3. 2 脱离实际的标准加大了环保督察部门的执法难度

现有标准的部分指标不具备技术可行性和经济可行性,也就不具备可执行性。若强制执行这样的标准,将可能导致守法企业关门破产,或者使环保督察流于形式。长此以往,环境保护工作无法真正开展,排污企业不断关门、污染、再关门、再污染……如此往复,循环不已,污染治理却始终没有根本解决。

3. 3 过度限制电镀工艺破坏了整体产业链

完整的工业体系是由不同行业、不同工艺配套组成的。国民经济的正常发展必然带来各行各业的按比例协调增长。人为地强行限制或禁止某一行业或某一生产环节,将破坏整个产业的配套,很可能导致整体产业链的断裂,进而影响国民经济增长。采用无法完成或实施的标准约束某一行业发展,也在一定程度上有损国家标准的科学性和严肃性。

4 关于修订现行标准的建议

工业废水排放标准是判断一个排污企业是否违法排放的重要依据,是各项环境保护法规的基础法律文件。因此,必须依照具备技术可行性、经济可行性和可执行性(或可操作性)的原则,修订 GB 21900–2008标准。笔者建议,在生态环境部主管部门领导下,由环境科学研究院实际运作,各相关工业协会参与,组成专业标准研究小组,开展标准的修订工作。为了保证标准的科学性、公益性和公平性,谢绝有直接利益关系的单位和企业参加。

4. 1 切实了解我国水环境污染物的背景限值

通常,江河湖海等地表水都含有一定的污染物。在水质最好的时期测量的污染物质含量,就是江河湖海的背景值。理论上只要工业废水经过处理后的污染物含量低于这个背景值,就不会造成环境污染。要求处理后的工业废水达到饮用水甚至高纯水的程度,对于数以千万吨到亿万吨的自然水域而言毫无意义,而且浪费巨大的财力、人力和物力。因此,应该将不同水环境下的背景值作为制订废水排放限值的科学依据,成为判断是否造成环境污染的根据。为了保证背景数据的准确性和可靠性,建议由 3 ~ 5 家具备资质的检测机构同时背对背地出具检测报告,如分歧严重,可选择国际知名的检测机构进行再检测。

4. 2 科学确定工业废水污染物控制限值

在广泛采集我国各地地表水在最佳条件时各污染物的背景数据和排放容量的基础上,综合考虑不同省市的实际情况,依据现有和可能在近期实现稳定可靠的工业应用的污水处理技术和设备的水平,各级环保监测机构的监测设备和检测能力,以及大多数电镀企业的实际经济承受能力和处理能力,按照技术可行性、经济可行性和可执行性的要求,对各项污染物的控制限值进行研究并加以确定。

4. 3 学习国外排污管理监督的先进经验

2012 年,中国表面工程协会组织有关人员到美国环境保护总署访问,详细了解美国的环境保护法规及其执行情况。美国的环保法规目的明确:保护人类的健康,捍卫人类赖以维生的环境空气、水和土地。

美国的环境执法要求形成威慑,让违法成本远远高于守法成本,创造人们选择守法而不是违法的良好氛围。

美国环保署有超过 75%的官员在全国各区域分署或外地办事处执法,只有 25%的官员在总署办公,超过90%的稽查工作由地方政府进行。地方政府制定自己的环保法律,但不得低于联邦政府的标准。排放标准规定了日最高限值、月平均最高限值和长期设计平均最高限值(要求依次升高),这一在排放监管上的弹性给企业排放的控制提供了实际的可操作性。此外,它们对环境保护的标准和法规定期进行评估和修订,不但考虑技术可行性,也考虑经济可行性。只有在同时具备这两项可行性的前提下,相关法规或标准才具有可执行性。如果一项规定的执行率达不到 12%,那么说明这项规定不合理,应考虑废弃或重新修订。

具体来说,气体排放标准每 8 年进行一次评估和修订,水和固体排放标准则是每 5 年进行一次修订[12]。收集先进国家的工业废水排放标准和管理监督实例,并与这些国家开展学术交流跟合作,是很有必要的。通过比较可知,美国、日本与欧洲各国的污染物排放限值相差较大,这也是值得与国际同行探讨和研究的问题。

致谢

感谢广东省江门市崖门新财富环保工业有限公司颜炼秋总工程师、广东电镀协会会长赵国鹏研究员、

北京航空航天大学胡如南教授以及北京表面工程协会的同志在本文撰写过程中给予的大力支持。

原标题:《电镀污染物排放标准》(GB 21900–2008)存在的问题与修改建议