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關鍵詞 水污染;污水處理;防治
中圖分類號 X52 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)012-0206-01
水是人類賴以生存和發展的基礎,隨著人口數量的增長和經濟的不斷發展,人們對水的需求量也日益加大。人類從自然界源源不斷地獲取水資源的同時,也不斷的向自然界排放污水,從而污染環境。
水資源正在遭受各種污染的侵襲,水污染嚴重破壞生態環境、影響人類生存,要想實現人類社會的可持續發展,首先要解決水污染問題。
1 簡單了解水污染
由有害化學物質造成水的使用價值降低或喪失稱之為水污染。水的污染有兩類:一類是自然污染;另一類是人為污染。而后者是主要的。水污染可根據污染雜質的不同而主要分為化學性污染、物理性污染和生物性污染三大類。化學性污染物又可分為:無機污染物、無機有毒物、有機有毒物、需氧污染物、植物營養物、油類物質等;物理性污染又可分為:懸浮物污染、放射性污染、熱污染;生物污染主要指造成疾病的病原體對水體的污染。
2 水污染的具體分析及應對措施
從防治角度來說,可以將水污染分為:工業污染、農業污染及生活污染。
2.1 工業污染
工業污染是水污染的主要構成部分,控制工業污染對于水污染的防治具有關鍵作用。工業廢水為水域的重要污染源,具有量大、面廣、成分復雜、毒性大、不易凈化、難處理等特點。工業污染物主要包括:汞、鎘、鉛等重金屬和砷的化合物以及氰根離子、亞硝酸根離子。除此之外,工業污染還有熱污染。針對工業污染,加強管理,后期水處理至關重要。1)要加強法律對工業污水排放的監督,對不嚴格處理污水的企業應嚴肅處理。2)加強在水處理方面的研究,建立足夠的污水處理廠,并盡量降低污水處理的成本(污水處理成本高是污水不合格排放的主要原因)。3)工業處理后的污水可以用作他用,只要指標合格,可用作城市道路清潔、建筑清理工作,這對于節約水資源至關重要。
2.2 農業污染
農業污染源包括牲畜糞便、農藥、化肥等。農藥污水中,一是有機質、植物營養物及病原微生物含量高,二是農藥、化肥含量高。農業污染跟農業生產的關系至關重要。在我國農業生產中,存在水資源的巨大浪費,這是因為我國對于農作物的澆灌大多采取灌溉的方式,水的利用率極低,同時我國農民使用化肥的量很大,同樣存在很大的浪費,這種農業生產方式造成大量污染物排放入水體。主要造成了水的富營養化,而水富營養化在淡水中會造成水華,在海水中會造成赤潮,危害水體生態平衡、妨礙經濟發展。應對農業污染,主要是改進農業生產方式,采取噴灌、滴灌的方式節約用水,派遣技術人員指導農民合理使用化肥。
2.3 生活污染
生活污水是來自家庭、機關、商業和城市公用設施及城市徑流的污水。生活污水的成分99%為水,固體雜質不到1%,大多為無毒物質,其中無機鹽有氰化物、硫酸鹽、磷酸鹽、銨鹽、亞硝酸鹽、硝酸鹽和一些重碳酸墁等;有機物質有纖維素、淀粉、糖類、脂肪、蛋白質和尿素等,另外還有各種洗滌劑和微量金屬,后者如鋅、銅、鉻、錳、鎳和鉛等;生活污水中還含有大量的雜菌,主要為大腸菌群。另外生活污水中氮的磷的含量比較高,主要來源于商業污水、城市地面徑流和糞便、洗滌劑等。生活污水正在成為一個巨大的污染源。城市化進程的加快,導致生活污水的排放空前增長。可以看出,生活污水的成分復雜,主要造成的危害還是水體富營養化以及有機物污染物造成的水體缺氧等情況。
生活污水與我們的生活方式密切相關,因此改變我們的生活方式對于減少生活污水的排放有著至關重要的意義。生活上我們能做什么?節約用水是非常重要的一方面,例如在刷牙時,請關閉水龍頭;做到一水多用,洗完衣服的水可以繼續沖馬桶,淘米的水可以繼續澆花。選擇環保的清洗劑,如使用無磷洗衣粉。
3 水污染的防治
水污染的嚴重性沒有異議,我們應該采取有效地方法對水污染進行防治。污水資源化是污水處理的發展方向。一般處理方法包括以下
幾種。
1)活性污泥法。長期以來,城市生活污水多采用活性污泥法,它是世界各國應用最廣的一種生物處理流程,具有處理能力高,出水水質好的優點。由于污水處理是一項側重于環境效益的工程,因此在建設和實際運行過程中常受到資金的限制,使得治理技術與資金問題成為我國水污染治理的“瓶頸”。
2)生物膜法。性污泥和生物膜法一直占據主導地位。生物膜法主要用于從廢水中去除溶解性有機污物,主要特點是微生物附著在介質“濾料”表面,開成生物膜,污水同生物膜接觸后,溶解的有機污染物被微生物吸附轉化為H2O、CO2、NH3和微生物細胞物質,污水得到凈化,所需氧氣化一般直接來自大氣。由于生物膜法具有處理效率高、耐沖擊負荷性能好、產泥量低、占地面積少、便于運行管理等優點,在處理中極具競爭力。
3)氧化法。氧化法是目前廣泛采用并極具發展潛力的城市生活污水預處理方法之一。根據氧化劑的種類及反應器的類型,氧化法可分為化學氧化法、催化氧化法、(催化)濕式氧化法,光催化氧化法、超臨界氧化法等。
綜上所述,污水處理是一個迫在眉睫的問題,目前越來越多的受到人們的關注。從地球外看地球,地球是一個為藍色的美麗星球,地球是一個水的世界。然而,看似不缺水的地球卻正在面臨水危機。事實已經證明:是時候行動!地球上,此時此刻正有無數的人遭受缺水帶來的痛苦,包括我國在內的諸多國家正在遭受水污染的傷痛。
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關鍵詞:水 水污染 措施
水是生命的起源,遠古時期最早的生命誕生在古老的海洋里,即使實現登陸,生命的存在仍然以水作為首要前提,即使在當今代表了最尖端科技的航天范疇,對外太空生命的探索,仍然以水作為第一判斷前提。可以說:沒有水,一切生命創造的精彩都將不復存在。當今世界,經濟在高速成長,我們對水需求也在逐漸增大,然而我們卻在面臨前所未有的水危機。全世界196個國家中,有近100個國家缺水,這其中又有20多個國家嚴重缺水,可見我們面臨的形勢有多么嚴峻和緊急。聯合國預計:到2050年,全世界將有20億的人口面臨缺水,21世紀將是一個水比油更名貴的世紀,保護水資源迫在眉睫!
1、我國水資源現狀
中國是現今世界13個缺水國家之一,全國600多個城市中有大約一半的城市缺水,水污染使水質的惡化更使水短缺雪上加霜。有資料顯示:我國江河湖泊普遍遭受污染,全國75%的湖泊出現了不同程度的富營養化,90%的城市水系污染嚴重,南方城市總缺水量60%~70%是由于水污染造成的;對我國118個大中城市的地下水調查顯示,有11個城市地下水受到污染,其中重度污染約占40%。水污染降低了水體的使用功能,加劇了水資源短缺。以上這些對我國可持續成長戰略的實施帶來了負面影響。
我們的水資源正在遭受各種污染的侵襲,水污染嚴重破壞生態環境、影響人類生存,要想實現人類社會的可持續成長,首先要解決水污染疑難題目。
2、水污染及水污染的分類
2.1 水污染
水污染簡單地說,是指由有害化學物質造成水的使用價值降低或喪失的污染。
2.2 水污染的分類
水的污染有兩類:一類是天然污染;另外一類是人為污染。現今后者是造成水污染的主要禍首。
依據污染雜質的不同水污染可分為化學性污染、物理性污染和生物性污染三大類。化學性污染物又可分為:無機污染物、無機有毒物、有機有毒物、需氧污染物、植物營養物、油類物質等;物理性污染又可分為:懸浮物污染、放射性污染、熱污染;生物污染主要指造成疾病的病原體對水體的污染。
從防治角度來說,可以將水污染分為:工業污染、農業污染及生活污染。
3、水污染及其防治
3.1 工業生產對水的污染及其防治
(1)工業污染。工業污染是在工業企業在生產過程中,產生的“三廢”(廢水、廢氣、廢渣)對水體和水質的污染。工業廢水污染是水系污染最重要的污染源,其具備量大、面廣、成分復雜、毒性大、不容易凈化、難處理等特性,是防治水污染的關鍵。
(2)工業污染物主要包括:汞、鎘、鉛等重金屬和砷的化合物以及氰根離子、亞硝酸根離子。除此之外,還有熱污染。
(3)工業污染的防治:針對工業污染,加強管理及后期水處理至關重要。首先,要加強法律對工業污水排放的監督,對不嚴格處理污水的企業應依法嚴肅處理。第二,加強在工業廢水處理方面的研究,建立足夠的污水處理廠,以便降低污水處理的成本(污水處理成本高是污水不合格排放的主要原因)。第三,處理后的工業污水只要指標合格,可用作城市道路清潔等,這對節約水資源至關重要。
3.2 農業生產對水的污染及其防治
(1)農業污生產對水的染源包括:牲畜糞便、化學農藥、化肥污染等。其中化學農藥污染對生態環境的破壞和影響是最重的。
(2)農業生產中大量的使用農藥和化肥,不僅造成巨大的浪費,也會使大量有污染物的水被排放入水體。過量的使用農藥其結果往往是害蟲、益蟲一起消滅,而害蟲的抗藥性越來越強,最后只好不斷加大藥量。有資料顯示,真正作用與農業害蟲的農藥僅有10%~30%左右,進入大氣、水體的部分約為20%~30%,殘留在土壤中的約有50%~60%。所以,不合理的使用農藥不但不能徹底解決農業病蟲害問題,相反還會使許多原來危害不大或不難防治的蟲害變得不易防治。這樣就有可能使農藥用量越來越多,形成惡性循環,生態環境的破壞和污染也將逐漸加重。
過量的使用化肥,造成了水的富營養化,而水的富營養化在淡水中會造成水華,在海水中會造成赤潮,危害水體生態平衡、妨礙經濟成長。
(3)應對農業污染,應控制化學藥品的使用量,采用環保的方法控制病蟲害的發生。同時加強技術人員的對農民使用化肥的田間指導,控制化肥的使用。
3.3 生活污水對水的污染及其防治
(1)生活污水是來自家庭、機關、商業和城市公用設施及城市徑流的污水。生活污水的成分99%為水,固體雜質不到1%,大多為無毒物質,其中無機物質的鹽類有氰化物、硫酸鹽、磷酸鹽、銨鹽、亞硝酸鹽、硝酸鹽和一些重碳酸墁等;有機物質有纖維素、淀粉、糖類、脂肪、氨基酸和尿素等,還有各種洗滌劑和微量金屬,后者如鋅、銅、鉻、錳、鎳和鉛等;生活污水中還含有大量的雜菌,主要為結腸菌群。
其它生活污水中氮和磷的含量比較高,主要來源于商業污水、城市地面徑流和糞便、洗滌劑等。隨著城市化進程的加快,生活污水的排放必定會逐漸增加。可以看出,生活污水的成分復雜,主要造成的危害是水體富營養化以及有機物污染物造成的水體缺氧等情況。
生活污水與我們的生活方式密切相干,因此改變我們的生活方式對減少生活污水的排放有著至關重要的意義。首先要節約用水,做到一水多用,如洗完衣服的水可以繼續沖搪瓷馬桶,淘米的水可以用來澆花。第二,選擇環保的清洗劑,如使用無磷洗衣粉等。
制漿造紙廢水是指化學法制漿產生的蒸煮廢液(又稱黑液、紅液),洗漿漂白過程中產生的中段水及抄紙工序中產生的白水,它們都對環境有著嚴重的污染。一般每生產1 t硫酸鹽漿就有1 t有機物和400 kg堿類、硫化物溶解于黑液中;生產1 t亞硫酸鹽漿約有900 kg有機物和200 kg氧化物(鈣、鎂等)和硫化物溶于紅液中。廢液排入江河中不僅嚴重污染水源,也會造成大量的資源浪費。如何消除造紙廢水污染并使廢液中的寶貴資源得到利用是一項具有重大社會意義和經濟價值的工作,應當受到重視。
根據物質守恒原理,產品中物質總量與廢物中物質總量之和是一定的,等于原料中物質總量。可以說,污染物也是原料存在的一種形式,只不過這種存在形式使可利用資源量減少,損害了人們的經濟利益,也影響了人們的身體健康。由于物質是可以轉化的,只要措施得當,存在于污染物中的物質就可能變為可以被利用的形式。因此,人們一直在尋找有效、合理處理制漿造紙廢水的方法,并盡可能多的對處理后的廢水和廢水中所含的有用物質進行資源化利用。
1 制漿造紙廢水的來源與特點
1.1 蒸煮工段廢液
關鍵詞 工業行業;污染排放強度;結構優化;Kmeans聚類算法
中圖分類號 F062.2文獻標識碼 A文章編號 1002-2104(2010)12-0129-05doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2010.12.026
快速的工業化過程和粗放型的工業經濟是造成我國生態環境問題的主要原因之一。轉變發展 方式、調整工業結構成為中國經濟調整的要點。要走可持續的新型工業化道路,必須理清工 業結構與環境污染的關系。David I. Stern,Michael S. Common[1],Dasgupta S,L aplante B, Wang H[2],毛建素、楊志峰、路鐘武等[3]對工業污染與經 濟增長關系做了宏觀的研究;趙雪雁[4],趙彤、丁萍[5],彭建、王仰麟 、葉敏婷等[6]對區域產業結構與環境的影響做了實證研究;江珂[7]、武 鵬程、紅[8],梁淑軒、孫漢文[9],李志強、王忠輝[10], 陳磊磊、尹昌斌、米健[11]等對工業污染的影響因素進行了分析;趙海霞、明 、王波[12]從資源節約角度對工業行業進行了分類;趙海霞、曲福田、諸培新[13],陳東景[14],劉星、聶春光[15]等對工業污染排放強度的分布 規律進行了分析。上述文獻對工業污染從各個角度做了深入的分析,也為本文的研究奠定了 基礎,但對污染排放的度量多采用單一的排放指標,不能全面度量行業的污染排放量;也缺 乏對行業污染與經濟貢獻率之間關系的深入研究。為此,本文通過建立評價指標體系,對工 業行業污染排放進行綜合評價,運用聚類算法挖掘工業污染貢獻率與經濟貢獻率之間的潛在 規律,為工業行業結構的調整提供決策依據。
1 陜西工業經濟發展及污染物排放趨勢分析
1.1 工業經濟總體發展狀況
陜西省位于中國西北地區東部的黃河中游,全省總面積20.56萬km2,是歐亞大陸橋上連接 我國東西南北的樞紐。陜西省礦產資源豐富,種類齊全,是我國的礦產資源大省之一,全省 煤炭探明儲量是1 860億t,僅次于山西和內蒙古,位列全國第三。陜西省經濟發展成就巨大。2001-2006年,陜西省GDP總量和工業增加值持續高速增長, 增速保 持在9.8%-12.9%之間。自1999年開始實施的西部大開發,為陜西經濟注入了巨大的 活力,尤其陜北能源的開發及其能源化工產業的發展,對陜西經濟尤其是工業產生了巨大的 拉動作用(見圖1)。
產業結構重型化特征明顯,經濟增長依賴能源重化工產業。改革開放以來,陜西省 三次產業 的比例由1978年的30.5∶52∶17.5調整到2006年的11∶54∶35,這一發展過程中,第二產業 始終 處于主導地位,尤其是“十五”以來,第二產業占GDP比重從2000年底的43.38%快速上升到2 006年的53.95%,高于全國平均水平5.2個百分點。從工業內部來看,重工業所占比重從1978 年的55.4%提升到了2006年的78.1%,產業結構重型化特征明顯(見圖2)。
產業結構偏重的傾向和對能源重化工產業依賴的增長,也給陜西帶來了突出的環境問題 。截至2006年底,陜西省規模以上企業共3247家,但大公司、大集團數量少、規模 小,特別是缺乏在全國具有規模集聚優勢的企業,進入全國500強的企業僅7家,重點企業大 多未達到適度競爭規模水平,低產值高排放、高消耗的企業較多。電力、熱力的生產和供應 業,非金屬礦物制品業,石油加工、煉焦及核燃料加工業,造紙及紙制品業,化學原料及化 學制品制造業這5個行業的工業SO2排放占了全部工業行業SO2排放的91.35%,然而它們 的工 業增加值占工業增加值的比例只有16.43%;其中最為突出的電力、熱力的生產和供應業,SO 2貢獻率高達69.69%,增加值貢獻率卻只有6.66%。而造紙及紙制品業、飲料制造業、 化學 原 料及化學制品制造業、電力、熱力的生產和供應業、農副食品加工業這5個行業的工業COD排 放占了全部工業行業COD排放的84.51%,然而它們的增加值占工業增加值的比例只有1 3.63%;其中最為突出的造紙及紙制品業,COD貢獻率高達67.29%,增加值貢獻率卻只 不過區區0. 60%。可見,污染排放水平高的行業未必對經濟貢獻率就高,有必要對目前工業污染狀況進行 科學合理的評估,探尋其內在規律,為工業行業結構優化提供科學依據。
2 工業行業污染排放強度評價
2.1 研究方法
綜合評價法(Comprehensive Evaluation Method) 是指運用多個指標對多個參評單位進行評 價的方法,稱為多變量綜合評價方法,或簡稱綜合評價方法。其基本思想是將多個指標轉化 為一個能夠反映綜合情況的指標來進行評價。為評價同一行業所產生多種污染物對環境的綜 合影響,本文采用綜合評價法對每個行業主要污染物體排放強度(單位GDP的污染物排放量 (t/萬元))進行綜合評價,計算得出行業污染排放強度綜合評價指數。行業污染排放強度 綜合評價指數越大,表明對環境的壓力越大;反之,對環境的壓力越小。
選取行業的工業廢水、化學需氧量、石油類、工業廢氣、二氧化硫、工業煙塵、工業粉塵、 工業固體等8種污染排放強度指標,分別對指標數據進行最大最小值法標準化處理,消除量 綱;利用平均賦權法,確定各指標的權重;將標準化后的指標與各指標的權重分別對應相乘 ,并求和,得到行業污染排放強度綜合評價指數。
2.2 實證分析
根據2001-2006年《陜西省環境統計年報》,對陜西省34個工業行業主要污染物排放量相關 統計數據進行計算,得到各行業污染排放強度,通過綜合評價法獲得2001-2006年陜西省34 個行業污染排放強度綜合評價指數 (表1) 。
由表1可見,電力、熱力的生產和供應、造紙及紙制品業、非金屬礦物制品業 、石油和天然氣開采業等工業行業的污染排放強度綜合評價指數排在前幾位,反映出這些行 業對環境壓力較大。為了進一步對工業行業結構作出優化,需要對“工業行業對GDP貢獻率 ”和“行業污染排放強度”之間的關系做深入分析。
3 工業行業結構聚類分析
聚類(Clustering)是將物理或抽象對象的集合分成相似的對象類的過程。簇(Clust er)是 數據對象的集合,這些對象與同一個簇中的對象彼此相似,而與其他簇中的對象相異。將聚 類分析方法應用于陜西省工業行業污染狀況的分類,可以分別對其污染強度和GDP貢獻率進 行分級評價,進而作對比分析。傳統的聚類算法分為五種:基于劃分的聚類、基于密度的聚 類、基于層次的聚類、基于網格的聚類和基于模型的聚類。本例中選取典型的基于劃分的K means聚類算法,該算法具有運算效率高、適用于處理大數據集的特點,能夠有效地實現 對帶聚類對象的劃分。
首先根據2001-2006年《陜西省統計年鑒》,計算陜西省34個工業行業的GDP貢獻率(該行業 增加值與國內生產總值之比),采用Kmeans聚類算法針對“工業行業對GDP貢獻率”和“ 行業污染排放強度綜合評價指數”兩屬性進行聚類(為了減少個別年份數據的隨機性,采用 2001-2006年指標均值)。運算采用SPSS 13.0為運行環境,指定聚類數為4,聚類結果如表2 所示,依次將工業行業劃分為4個類型,即高經濟貢獻率高環境負荷、高經濟貢獻率低環境 負荷、低經濟貢獻率低環境負荷、低經濟貢獻率高環境負荷。
4 結論與建議
從2001-2006年陜西省工業行業污染排放強度均值看,其污染強度總體上是呈現下降趨勢的 。在我國制度變革和逐步開放的背景下,正是持續不斷的制度創新、管理進步和技術引進擴 散并推動了污染強度出現持續快速下降,這一下降過程實際上反映了陜西省在經濟體制、管 理方法和技術水平等方面逐步接軌融合的過程。
改革開放以來,陜西省工業化過程走的是一條趕超型、壓縮型的道路,隨著陜北地區煤炭石 油天然氣開采規模的擴大,陜西經濟更加依賴于石油和天然氣開采業、煤炭開采業和洗選業 、有色金屬采選業、石油加工、煉焦及核燃料加工業等行業的增長,經濟增長的主要動力仍 是投資拉動,而投資又偏重于高耗能高污染行業。當前陜西省正處于工業化快速發展階段, 產業結構偏重化的趨勢還將維持一段時間。因此,通過上述的聚類分析,可以基本確定下一 步陜西省工業結構優化應當主要放在工業行業內部結構調整上:
第一類:重點發展型行業,主要指石油加工、煉焦及核燃料、交通運輸設備制造業等行業。 這類行業污染貢獻程度低,但經濟貢獻率很大,應該下大力氣發展這些行業。
第二類:優化發展型行業,主要包括煤炭開采和洗選業、石油和天燃氣開采業、電力熱力的 生產和供應業等行業。該類行業污染強度中心值較高,但這類行業經濟貢獻率較大,關系國 民經濟命脈,應該重點提升技術水平,促進產業升級,提高能源利用效率,降低單位產值能 耗,最大程度地減輕環境污染。
第三類:引導發展型行業,主要指燃氣生產和供應業、化學纖維制造業、橡膠制品業、塑料 制品業等行業,該類行業污染強度均值不高,經濟貢獻率也不大,但是,行業數量較多,應 對其進行大力改造,在產業規劃、產業稅收政策以及產業標準的制定以及產業環境規制等方 面,采取有利于環境的各種措施,通過剛性約束和柔性政策引導其作出對環境有利的行為。
第四類:限制發展型行業,主要是造紙及紙制品業、飲料制造業、非金屬礦物制品業等行業 。該類工業行業的污染強度中心值高于均值很多,而歷年的經濟貢獻率很低,應該嚴格限制 該類行業的發展,完善相關法律制度,對其實行嚴格的監管。
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Study on the structure optimization of industrial sectors un der environmental constraints
LI Wei1 ZHAO
Guohao2
(1 College of Law, Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shaanxi 030024, C hina;2 School of Management Science and Engineering, Shanxi University of Fina nce and Economics,Taiyuan Shaanxi 030006, China,)
Abstract Industrial system is an indispensable driving force ofsocial development, but the development of Chinese industry is facing increasin gly severe environmental constraints. What’s more, the structures of industrialsect ors within the system and their pollution levels are the main influential factor s of industrial pollution. The paper selected the western province, Shaanxi, toconduct the empirical research. Based on the analysis of the current situation o f industrial economic development in Shaanxi Province and its pollutant emission s trend, indicators of 8 pollutants emission intensity were selected, including
【關鍵詞】有色冶煉 重金屬廢水 BI03#制劑 工業應用
1.前言
目前,國內多采用石灰中和法、硫化物沉淀法等處理重金屬廢水。但石灰和硫化物等的操作衛生條件差、產渣量大、對設備要求較高;而且氫氧根離子與重金屬離子結合的溶解度有差異,很難達到多復雜離子同時一步去除的效果。為了更好地治理工業廢水污染,控制重金屬廢水的排放,急需開拓新的重金屬廢水處理方法[1-2]。文章對工業上常用處理方法進行了比較和探討,并采用中南大學研發的新型BIO3#制劑對甘肅金川某冶煉廠廢水進行重金屬離子脫除實驗,效果十分明顯。
2.新型BIO3#制劑處理甘肅金川某冶煉廠廢水試驗研究
2.1 主要原理
廢水通過制劑中多基團的協同配合,形成穩定的重金屬配合物,用堿調節pH值;由于BIO3#制劑同時兼有高效絮凝作用,當重金屬配合物水解形成顆粒后很快絮凝形成膠團,并形成溶度積非常小的、含有多種元素的非晶態的化合物,從而實現重金屬離子(鉛、鋅、鎳、砷、銅等)的有效凈化。
2.2 原水水樣
實驗原料為甘肅金川有限公司化工廠的重金屬廢水,原水樣呈微紅,渾濁,有刺鼻性氣味,酸度很高。水樣經實驗室檢測分析,其特征污染物濃度結果如下表所示:
2.3 儀器和試劑
新型BI03#制劑、電導儀、pH計、500ml燒杯、磁力攪拌器、石灰乳、PAM絮凝劑。
2.4 檢測儀器和分析方法
檢測儀器:北京普析通用原子吸收分光光度計、上海精通722型分光光度計。
分析方法:用原子吸收分光光度法測定廢水中的鎳、鉛、鋅含量,二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法測定砷含量,氫氧化鈉標準滴定酸度。
2.5 實驗方法步驟及結果
2.5.1 新型BIO3#制劑處理甘肅金川重金屬廢水實驗方法
實驗方法:量取一定體積的重金屬廢水于500ml燒杯中,加入BIO3#制劑進行一級配合反應,攪拌15min后,用石灰乳調節pH值到10左右,過濾,取部分上清液進行重金屬含量分析;然后取一定量的剩余濾液置于500ml燒杯中,加入BIO3#制劑進行二級配合反應,攪拌15min后,添加石灰乳調節pH值到10左右,并添加少量助凝劑進行沉降,取上清液進行重金屬含量分析。
3.5.2 處理結果分析
通過表2的結果可以看出,原液中各重金屬含量比較高,特別是砷含量高達250mg/L,含有一定量的鉛、鋅和鎳。通過一段BIO3#制劑處理后液中鉛、鋅、鎳得到了比較好的脫除,但砷含量還有25mg/L,不能達到排放要求。通過兩段BIO3#制劑處理后液中各重金屬濃度均低于國家《銅、鎳、鈷工業污染物排放標準》(GB25467-2010)規定的限值要求,砷的去除率高達99%以上,效果良好。
重金屬廢水通過兩段BIO3#制劑處理,渣水分離效果好,水質清澈,渣量較少。渣成分主要為鈣離子沉淀物和重金屬與BIO3#制劑的配合物。
4.結論及建議
(1)重金屬廢水中含有較多有價值的重金屬元素,回收之后具有一定的經濟效益。張永鋒[3]采用絡合一超濾一電解集成技術處理重金屬廢水,超濾的濃縮液可通過電解回收重金屬,實現廢水回用和重金屬回收的雙重目的,但是此法尚處于研究階段。
(2)BIO3#制劑直接深度處理新工藝具有抗重金屬沖擊負荷強、凈化效率高、能實現渣的資源化利用等優勢。在經過一段處理之后,Pb的含量從15.40mg/L降到了0.115mg/L;Zn的含量從184.50mg/L降到了0.938mg/L;Ni的含量從3.46mg/L降到了0.236mg/L;已經達到了排放要求。As的含量則從250mg/L降到了25mg/L,尚未達到排放要求,但是經過二段處理之后,降到了0.36mg/L,均低于國家《銅、鎳、鈷工業污染物排放標準》(GB25467-2010)規定的限值要求。
(3)BIO3#制劑直接深度處理新工藝過程可以采用工業上成熟的自動化控制技術,也可在原有的工程基礎上進行升級改造,能有效降低勞動強度,提高生產效率,保證廢水處理效果,操作簡單,便于控制。
參考文獻
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關鍵詞:合成革廢水;水質分析;脫氮除磷;人工濕地
中圖分類號:X522 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2013)17-4090-03
Study on Experiment of Synthetic Leather Wastewater Disposed by Artificial Wetland
YING Jun-hui,CHEN Mao-quan,WANG Dong-ming
(Lishui Vocational & Technical College,Lishui 323000,Zhejiang,China)
Abstract: By taking a sewage treatment station reconstruction project of a leather enterprise in Lishui as the research object, choosing the constructed wetland reinforced processing system according to the local hydrology and geomorphology condition, and using the pilot device to carry out the experimental study, we have reached the main conclusions as follows: in this system, the removal rate of DMF, CODcr, TP, NH4+-N and SS was 89.91%, 83.68%, 64.04%, 69.01% and 93.39% separately, and the water processing level can meet the requirement of “the synthetic leather and artificial leather industrial pollutant discharge standard”(GB 21902-2008).The experimental results show that the treatment by using the constructed wetland system to process the synthetic leather wastewater works well, which can make full use of the geographical environment characteristics and get benefits from the low-cost and easy-to-run of the constructed wetland system.
Key words: synthetic leather wastewater; water quality analysis; nitrogen and phosphorus removal; artificial wetland
收稿日期:2013-04-22
基金項目:浙江省教育廳資助項目(Z200908239)
作者簡介:應俊輝(1976-),男,浙江縉云人,講師,碩士,主要從事水污染控制及生態修復技術研究,(電話)13867086019(電子信箱)
。
近年來,以制革為主導產業的麗水水閣工業區已經成為麗水市工業經濟的中堅力量,合成革制造成為地方主要經濟支柱之一。制革工藝流程中使用各種有機、無機類的皮革化工原料,這些原料以溶液或者懸浮物的形式進入制革廢水[1],成為嚴重的環境問題,并受國家高度重視。在2011年12月國務院的《國家環境保護“十二五”規劃》中明確要求推進主要污染物減排,著力減少新增污染物排放量,大力推行清潔生產和發展循環經濟,其中制革行業被列為重點工業水污染防治對象。
當前對合成革廢水的處理研究主要有強化預處理[2,3]、復合型微生物制劑[4]、DMF(二甲基甲酰胺)回收[5]、工藝改造[6,7]等方面,均在一定程度上提高了處理效果,但都存在設備投入高、工藝復雜或運行管理難度大等缺點。本研究以麗水某制革企業污水處理站改建工程為研究對象,根據當地水文及現場地貌條件選擇人工濕地強化處理系統,采用小試裝置對合成革廢水進行試驗,為破解合成革廢水處理難題提供新思路。
1 材料與方法
1.1 強化工藝設計
如圖1所示,合成革廢水先經廠區原有A/O(厭氧/好氧)工藝處理,出水引入均化池,通過PVC管導入潛流式人工濕地,再由出水管收集排放。
1.2 濕地構筑及工藝裝置
試驗裝置由均化池和潛流式人工濕地組成,均化池有效體積為0.50 m3,濕地單池容積為0.25 m3,濕地平面尺寸為1.00 m(長)×0.50 m(寬),填料層有效高度為0.50 m。濕地種植菖蒲,填料層采用當地河砂,有效砂粒徑為0.25~1.00 mm,不均勻系數小于4.0。系統底層鋪有直徑為1.0~2.5 cm的礫石排水支撐層。試驗裝置示意圖如圖2所示。
1.3 進水水質
一般合成革廢水主要包括合成革生產廢水和合成革生產清下水。合成革生產廢水主要來自精餾塔塔頂水、DMF回收系統沖洗水、水環泵廢水、水鞣廢水、地沖水及生活污水等;合成革生產清下水主要來自鍋爐煙氣除塵下水及循環冷卻水排水。人工濕地工藝進水來自于麗水某制革企業排放污水,試驗用水直接取自制革企業污水站二沉池出水和清下水排出口,水樣1∶1混合后使用。試驗進水的主要水質指標見表1。
1.4 監測與分析方法
工藝裝置于2012年10月26日建成并開始運行、調試,為保證該系統在冬季能夠保證良好處理效果,該濕地系統構建于設施溫室大棚內,棚內平均氣溫9 ℃,平均水溫12 ℃。試驗從2012年12月份正式開始,通過對DMF(二甲基甲酰胺)、CODcr(化學需氧量)、SS(懸浮顆粒物)、NH4+-N(氨氮)和TP(總磷)等主要污染物的定期監測研究該系統的凈化處理效果。試驗進水流速控制在0.25 m3/d。DMF采用氣相色譜法(GBZ/T 160.62-2004)測定;CODcr用快速消解分光光度法(HJ/T 399-2007)測定;TP用鉬酸銨分光光度法(GB/T 11893-89)測定;NH4+-N用納氏試劑分光光度法(HJ 535-2009)測定;SS用重量法(GB/T 11901-89)測定;BOD5(生化需氧量)用稀釋與接種法(HJ 505-2009)測定;pH用玻璃電極法(GB/T 6920-86)測定。
2 結果與分析
2.1 SS的去除效果分析
由圖3可知,人工濕地對SS的去除效果顯著,平均去除率達到93.39%,出水平均SS為6.37 mg/L,遠遠低于《合成革與人造革工業污染物排放標準》(GB 21902-2008)SS排放限值40 mg/L的要求,結果充分展示了人工濕地在去除SS方面的功能優勢。人工濕地去除SS主要依靠于濕地填料的過濾作用和濕地植物根系的截留作用,第10天SS去除率提升到94.87%,主要原因是依賴于濕地植物根系不斷成長變密。同時,注意到濕地床有效容積與污染物量大小的相關性,一方面增加濕地床有效容積可以有效改善處理效果;另一方面需要控制SS低濃度進水,以免造成濕地床超負荷運行甚至出現堵塞、溢流現象發生。
2.2 CODcr的去除效果分析
如圖4所示,人工濕地對CODcr的去除效果明顯,最低去除率在80%以上,平均去除率達到83.7%,出水平均CODcr為62.0 mg/L,低于《合成革與人造革工業污染物排放標準》(GB 21902-2008)CODcr排放限值80 mg/L的要求。CODcr的去除依賴于異養菌和菖蒲構建的小型生態系統,試驗進水平均CODcr379.7 mg/L的負荷強度較適宜于該試驗裝置,試驗數據表明24 h的停留時間足以保證滿足達標排放要求。
2.3 TP的去除效果分析
如圖5所示,人工濕地對TP的平均去除率達到64.04%,出水平均TP為0.75 mg/L,低于《合成革與人造革工業污染物排放標準》(GB 21902-2008)TP排放限值1.0 mg/L的要求。濕地除磷功能的相關研究顯示,人工濕地中磷的去除主要依賴基質的吸附固定[8],植物的吸收為輔,微生物對磷主要起形態轉化功能,對磷元素在系統中的遷移有重要影響。為避免試驗中單日(12月24日)排放超標現象的發生,可以采用添加菌制劑改善濕地除磷效果[9],減緩填料中磷的積累。
2.4 NH4+-N的去除效果分析
如圖6所示,人工濕地對NH4+-N的去除效果明顯,平均去除率達到69.01%,出水平均NH4+-N為6.58 mg/L,低于《合成革與人造革工業污染物排放標準》(GB 21902-2008)NH4+-N排放限值8 mg/L的要求。濕地脫氮功能的相關研究顯示,在試驗條件下曝氣能顯著提高濕地的脫氮效率,尤其是NH4+-N的去除率[10]。試驗水樣注入均化池的復氧作用在一定程度上提升了試驗裝置的脫氮能力。
2.5 DMF的去除效果分析
如圖7所示,人工濕地對DMF的去除效果明顯,平均去除率達到89.91%,平均出水DMF為1.70 mg/L,低于《合成革與人造革工業污染物排放標準》(GB 21902-2008)DMF排放限值2 mg/L的要求。在制革生產中采用DMF作為溶劑,是產生大量含DMF合成革廢水的根本原因。DMF具有一定的生物毒性,是較難降解的有機污染物,人工濕地裝置能取得較好的處理效果,主要歸功于濕地床填料的物理化學作用和植物根系的吸附截留作用。
3 小結與討論
通過以上的分析,得出如下具體結論:
1)試驗運行效果良好,系統對DMF的去除率為89.91%,CODcr的去除率為83.68%,TP的去除率為64.04%,NH4+-N的去除率為69.01%,SS的去除率為93.39%,處理出水能綜合實現《合成革與人造革工業污染物排放標準》(GB 21902-2008)達標排放。表明人工濕地工藝適合該廠改擴建工程,工藝具有可行性。
2)潛流式人工濕地對SS有很好的去除效果,脫氮除磷效果也較佳,剛好與A/O工藝形成互補加強,有效地改善了出水水質。
試驗探索為工程設計提供了科學依據和初步參數,為合成革廢水處理工藝設計提供了新思路,能充分利用地域環境特點并發揮人工濕地系統廉價、運管方便等優越性,可節約廢水治理費用。針對試驗中出現的單日排放超標現象,按照目前的工藝參數具體運行必然存在一定的超標風險,需要進一步開展優化工藝參數研究,以解決實際風險問題。
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秦淮河是長江下游南岸的一條支河,秦淮河流域面積2631km2,平面呈蒲扇形,為一完整的山間盆地,丘陵山區占流域面積的80%,腹部低洼圩區占總面積的20%,
秦淮新河分洪道于1975年動工,1979年竣工,上起江寧區河定橋,流經雨花臺區,切鐵心橋分水嶺,納西善橋溝水,在金勝村入長江,全長18 km。集行洪、灌溉和航運功能于一體。
二、秦淮新河水環境現狀
1 水資源量分析
(1) 地表水資源量及其可利用量
地表水資源數量是指河流、庫塘等地表水體中由當地降水形成的、可以逐年更新的動態水量。南京市地形比較復雜,沿江、河、湖地區為平原圩區,腹地為丘陵山區。將下墊面劃分為水面、水田、旱地、城鎮四種類型,旱地主要包括水澆地、果林、綠化及未利用土地等,城鎮包括城鎮用地、工礦用地、公路用地和農村居民點等不透水面積。根據各種下墊面的特征及不同產流規律,利用水文模型由降水系列推求徑流系列。
(2) 地下水資源量及其可利用量
地下水資源量是指地下水體中參與水循環且可以逐年更新的動態水量。地下水的補給有大氣降水入滲,地表水入滲,灌溉水回滲及區域外的側向徑流補給,而以大氣降水入滲為主要補給來源。
根據南京市多年長觀資料,潛水水位、承壓水水位,始終高于長江水位(除洪水位),說明在正常情況下,潛水、承壓水補給江水。長江、秦淮河、滁河是地下水的排泄通道。潛水、承壓水水位動態與降水量大小,雨期長短是正相關關系,且承壓水水位升降變化滯后于潛水,說明大氣降水是孔隙水的主要補給來源。此外,基巖地區地下水主要接受大氣降水補給,降水后水位明顯上升。人工開采與泄入地表水是基巖地下水的主要排泄方式。
地下水資源可開采量是指在可預見的時期內,并且在技術上可能、經濟上合理和不造成水位持續下降、水質惡化及其他不良后果條件下可供開采的多年平均地下水量。
(3) 區域水資源總量及其可利用量
秦淮河流域各分區水資源總量可有以下計算公式求得:
Q總=Q地表+Q地下不重復量=Q地表+Q雨
式中,Q總—當地水資源總量;
Q地表—地表水資源量;
Q地下不重復量—地下水資源不重復量;
Q雨—降水入滲補給量
2水質現狀分析
根據南京市水利局提供的2007—2009年南京市區及各分區的水質資料進行水質現狀評價。
1.評價方法與標準
(1)評價方法
評價方法采用單因子指數法進行水質評價,可分為以下三種情況:
① 污染危害程度隨濃度增加而增加的評價參數,分指數按下式計算:
式中:Ci為實測濃度值;Csi為該污染物在水環境中的允許濃度(評價標準)值。
② 污染危害程度隨濃度增加而降低的評價參數(如DO),分指數按下式計算:
式中:DOf為飽和溶解氧濃度;DOs為溶解氧的地面水水質標準;DOj為溶解氧的監測值。
③ 有最低和最高允許限度的評價參數(如PH),分指數按下式計算:
式中:pHj為監測值; pHsd為水質標準中規定的下限值;pHsu為水質標準中規定的上限值。
④ 超標率計算方法
達標率L:
(2)評價標準
評價標準采用地表水環境質量標準GB3838-2002。
2.區域水質現狀評價
規劃區域內共設22個地表水質監測斷面,其中溧水縣設3個地表水質監測斷面,江寧區設12個地表水質監測斷面,市區設7個地表水質監測斷面。本次以高錳酸鹽指數、氨氮、總磷作為水質評價因子進行不同區域水質達標率分析。2007年秦淮河流域DO在豐水期、平水期和枯水期的超標率分別為23.91%、50.59%、48.08%,IMn在豐水期、平水期和枯水期的超標率分別為71.74%、62.35%、21.15%,NH3-N在豐水期、平水期和枯水期的超標率分別為36.96%、20.00%、5.77%,TP在豐水期、平水期和枯水期的超標率分別為41.30%、45.88%、42.31%,可以看出2007年各項指標達標率均較低;2008年秦淮河流域DO在豐水期、平水期和枯水期的超標率分別為36.96%、48.00%、78.57%,IMn在豐水期、平水期和枯水期的超標率分別為30.43%、46.00%、28.57%,NH3-N在豐水期、平水期和枯水期的超標率分別為32.61%、20.00%、17.86%,TP在豐水期、平水期和枯水期的超標率分別為36.96%、31.00%、46.43%,可以看出2008年各項指標達標率均較低,僅DO在枯水期達標率超過50%。
3入河污染物調查
(1)工業
工業污染源排污資料主要為環保部門2007年開展的污染源普查資料。根據環保部門2007年開展的污染源普查資料,主要影響水質的工業污染源有96家。
(2)生活
人口資料來自南京市統計年鑒資料。生活污染源排污當量參照環境保護部中國環境規劃院提供的排污當量范圍,按排污系數法計算城市及農村生活污染物排放量及入河量。
(3)農田
農田面源排污數據根據2007年南京市統計年鑒中耕地面積,農業現代化程度等資料,按排污系數法計算得到。
(4)養殖
養殖排污數據根據2007南京市畜牧業生產情況及規模化養殖等資料,按排污系數法計算得到。
(5)城市污水處理廠
根據環保部門2007年開展的污染源普查資料得到各分區污水處理廠日處理能力等相關資料。
(6)秦淮河流域污染物入河量計算
秦淮河流域工業企業點污染源主要分布在溧水縣、江寧區及南京部分市區(包括雨花臺區、秦淮區、建鄴區、玄武區、白下區)。根據環保部門2007年開展的污染源普查資料,主要影響水質的工業污染源有96家。調查得到的各涉及區縣人口、經濟以及耕地面積資料。分別計算出各區縣工業、農村生活、城市生活及農田COD、氨氮排放量及入河量。研究區域主要污染物排放量、入河量及其構成。
(7)污染源評價
綜合各方面資料,排入秦淮河污染物量COD為87137t/a,氨氮為11311t/a;秦淮河入河污染物量COD為43145t/a,氨氮為4010t/a。
三、保護思路
1.要徹底改善秦淮新河水環境質量,必須從源頭抓起,治理的根本在于治污。為此要理順水利部門、環保部門和市政部門等相關單位的關系,明確各部門的職能,進一步加強對工業廢水、生活污水排放的管理和整頓,做到工業廢水達標排放,生活污水集中治理達標排放,有條件時做到雨污分離。
2.杜絕向秦淮新河排放工業廢水,擴建污水處理廠,完善污水收集管網系統,保證工業廢水采取相應的截流工程最終送污水處理廠進行集中處理,堅決杜絕向秦淮新河排放工業廢水。加大對秦淮新河沿線生活污水排放的治理力度,杜
關鍵詞:環境保護;冶煉污染;控制體系
0.前言
鉛鋅冶煉企業污染以重金屬為主,企業周邊土壤和水體受工業廢氣、廢水、廢渣的影響,重金屬含量較高,并且重金屬具有富集性,能通過生物鏈轉移。鉛鋅冶煉污染物可直接或間接危害人體健康。亟需對鉛鋅冶煉企業環境污染進行有效控制。鉛鋅冶煉污染控制體系的建立是區域可持續發展的需求,行業可持續發展與污染矛盾解決的需求和行業污染防治技術發展的需求。因此建立鉛鋅冶煉企業環境污染控制體系具有重要意義。
1.鉛鋅冶煉污染風險控制體系建立
污染控制體系與環境保護相輔相成,污染物排放控制需要建立完善的鉛鋅冶煉企業污染風險控制體系,該控制體系主要由企業外部控制和內部控制兩部分組成。
1.1企業外部控制
企業污染物具有負外部性,即冶煉生產過程中,不考慮環境污染影響,造成外部環境污染防治成本增加的特性。因此需進行企業外部控制,外部控制主要由國家政策法規#地方監管#市場調節和公眾監督四個部分組成。
1.1.1國家政策法規
國家政策法規是利用政策法規對企業環境污染進行控制。我國的鉛鋅冶煉行業標準、技術政策和技術規范有《鉛鋅冶煉工業污染防治技術政策》、《鉛冶煉污染防治最佳可行技術指南》、《鉛鋅工業污染物排放標準》、《鉛鋅冶煉行業清潔生產技術推行方案》等,為鉛鋅冶煉行業污染控制提供了法律依據。
1.1.2 地方監管
地方監管是利用地方政府環保執法權對企業環境污染進行控制,對企業污染控制具有直接作用效力。加強地方監管力度,增加企業環保排查次數,核查企業環保設施運行,加大企業環境污染懲罰力度,做到嚴格執法,以控制企業環境污染。
1.1.3市場調節
市場調節是利用市場對企業的作用力,以控制企業環境污染。市場調節促進技術改造和創新,使企業從冶煉過程減少污染物排放。通過市場和政府建立企業環保信譽制度,利用價格。稅收。信貸和補貼等市場調節工具,限制環保信譽差的企業其產品在市場中流通,降低其市場競爭力直至被市場淘汰。
1.2企業內部控制
企業內部控制與環境污染風險相互聯系、相輔相成。環境污染風險企業內部控制主要包含企業環保文化、環保政策和法規的執行、企業周邊環境質量控制、污染物排放的預防與治理控制、污染物利用控制、清潔生產技術控制等。美國企業風險內部控制COSO 體系主要由控制環境、風險評估、控制活動、信息與溝通和監督五要素組成。冶煉企業內部控制體系主要由污染風險、風險處理程序、風險處理辦法。風險責任管理。日常管理措施和內部監督管理六部部分構成,前五部分構成一個循環控制體系,可循環促進企業內部控制能力的提高。監督管理部分是對循環體系進行監督控制,
1.2.1 污染風險預警
污染風險預警是對企業污染排放對環境危害性進行預警。鉛鋅冶煉企業的污染物主要為廢氣、廢水和廢渣。其中廢水主要采用集中處理的方式進行污水處理,一般90%以上廢水經處理后回收循環利用,剩余部分按照《鉛鋅工業污染物排放標準》的要求達標后排放。
1.2.3 風險處理辦法
風險處理辦法是在接到警情后,領導要做出相應的批示和處理。管理者要以全過程技術控制和操作管理相結合進行污染控制。一般警情產生主要原因是技術問題和操作管理不當。
2.控制體系對企業污染物排放的控制
企業生產以成本為向導,市場激勵促使企業以成本最低的方式進行生產。通過企業環境污染強度與生產邊際成本關系分析可得出企業環境污染強度在企業內外部條件允許下的最低生產邊際成本。該關系分析如圖1所示。圖1中斜向上的直線表示企業外部控制條件允許的生產邊際成本,斜向下直線表示企業內部控制成本,空心箭頭表示通過企業外部或內部控制,生產邊際成本發生變化移動。斜線以上為企業可達到的生產邊際成本。斜線的移動即控制成本的調整不一定是平行變化,還可以是傾斜移動,如通過技術改造的內部控制,可能還會造成企業環境污染強度較大時對應的生產邊際成本較改造前增加,如圖中點線所示。
在沒有進行外部控制和內部控制調整的情況下,企業生產邊際成本最低值為P(A),相應的企業環境污染強度較大"由于環境污染形勢逐年嚴峻,這樣迫使政府和公眾進行企業外部控制,增加企業生產外部控制邊際成本,使生產邊際成本最低值從P(A)變成P(B),相應的企業環境污染強度也減小。企業為了盈利和增加市場競爭力,必然會通過內部控制的方式降低生產邊際成本,使邊際成本由P(B)變到P(D),這樣進一步降低了企業環境污染強度。P(D)為企業環境污染強度為經過外部控制和內部控制調整后企業生產邊際成本最低時對應的環境污染強度。企業雖然可以在虛線區域進行生產運行,但由于邊際成本的驅使,企業會選擇在P(D)條件下生產。P(C)為企業外部控制沒有調整,企業通過內部控制調整所能達到的生產邊際成本最低值,而且環境污染強度也較低。企業污染減排具有正內部性,但是企業為避免發生內部控制成本如圖中點線方式變化。
3.結論
我國鉛鋅冶煉行業污染日趨嚴重,亟需對企業污染風險進行控制。建立完善的污染控制體系才能有效控制鉛鋅冶煉企業環境污染強度。鉛鋅冶煉污染控制體系主要由企業外部控制和內部控制兩部分組成。外部控制主要由國家政策法規、地方監管、市場調節和公眾監督四個部分組成;內部控制體系主要由污染風險、風險處理程序、風險處理辦法、風險責任管理、日常管理措施和內部監督管理六部分組成。
參考文獻
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1、 目前的環境管理體系及農技推廣體系難以應對污染問題。
我國的農村現代化進程有兩個明顯的特點:一是工業優先增長和依托工業的現代化農業快速發展,二是居民在空間分布上迅速集中。
這使農村的產業結構從自然和諧型轉變成自然危害型,農村原有的具有強大環境自凈能力的自然循環被破壞,原本可以自然消納的生活污染物因超出環境自凈能力成害。
不僅如此,農村的各類環境污染也呈現出與城市污染迥異的特點。農業生產導致的面源污染具有排放主體分散、隱蔽,排污隨機、不確定、不易監測。這使得對面源污染的管理存在成本過高,因此存在著只能對受害地監測,很難監控排污源的現狀。
我國的環境管理體系是建立在城市和重要點源污染防治上的,對農村污染及其特點重視不夠,加之農村環境治理體系的發展滯后于農村現代化進程,導致其在解決農村環境問題上不僅力量薄弱而且適用性不強。
目前,我國的農村環境管理體系呈現以下特點:環境立法缺位、農村環境管理機構匱乏、環境保護職責權限分割并與污染的性質不匹配、基本沒有形成環境監測和統計工作體系。我國目前的諸多環境法規,如《環境保護法》、《水污染防治法》等,對農村環境管理和污染治理的具體困難考慮不夠。例如,目前對污染物排放實行的總量控制制度只對點源污染的控制有效,對解決面源污染問題的意義不大;對諸多小型企業的污染監控,也由于成本過高而難以實現。而未建立農業和農村自然資源核算制度。資源家底不清,對自然這樣的利用動態缺乏真實的了解,不能不是我國生態環境趨于惡化的一個基本原因。
另外,農業技術的選擇缺乏環境政策制約機制,農業技術推廣體系幾乎失效:20世紀80年代中期開始的農業技術服務體系改革是以減少農技推廣經費和鼓勵自我創收為特點的。由于得不到足夠的財政撥款,農技推廣系統不得不從事與業務無關的經營活動以獲取收入,包括賣化肥和農藥等。由于激勵不相容,導致一些推廣人員對指導農民提高農藥和化肥使用效率缺乏積極性,以致化肥、農藥不合理施用情況一直在加劇。
2、 財政渠道的資金來源不夠,導致污染治理不力。
城鄉分治戰略使城市和農村間存在著嚴重的不公平現象。具體到環保領域,主要指城鄉地區在獲取資源、利益與承擔環保責任上嚴重不協調。長期以來,中國污染防治投資幾乎全部投到工業和城市。城市環境污染向農村擴散,而農村從財政渠道卻幾乎得不到污染治理和環境管理能力建設資金,也難以申請到用于專項治理的排污費。
由于農村土地等資源產權關系不明晰,致使農村的環境資源具有一定的“公共屬性”,造成幾乎沒有有效的經濟手段,對農業生產中社會收益大于私人收益的部分給予一定補償,對社會成本大于私人成本的部分收取一定費用,實際上鼓勵了農村居民采用掠奪式生產方式。2003年后執行的新的排污費制度在集中使用上仍然沒有考慮農村污染的治理。
由于環境保護尤其農村環境保護本身是一項公共事業,屬于責任主體難以判別或責任主體太多、公益性很強、沒有投資回報或投資回報率較小的領域,對社會資金缺乏吸引力,政府必須發揮主導投資作用。盡管國際上各種市場化的實踐很活躍,但沒有哪個國家的政府不發揮主導投資責任和作用。
另外,目前我國在實施農業和農村環境保護建設項目上,還存在著資金分散、重復建設和“自上而下”的決策等現象。例如,面源污染的治理資金分散到農業、水利、環保等部門,導致一個需要環環相扣才可能行之有效的治理方案變成各部門步調不一致的局部行動,自然效果不佳;由于采用“自上而下”的決策機制,在政治目標最大化的激勵下,對于能增加政績的公共服務,呈現出一種較高的供給熱情。而人居環境基礎設施這樣沒有進入地方官員政績考核體系的公共服務,即便農民已經有了需求,也很難提到地方政府的操作層面上來。
3、 扶持措施不力,導致農村污染治理的市場化機制難以建立。
我國對城市和規模以上的工業企業污染治理,制定了許多優惠政策:如排污費返還使用,城市污水處理廠建設時征地低價或無償、運行中免稅免排污費,規模以上工業企業污染治理設施建設還可以申請用財政資金對貸款貼息等。而對農村各類環境污染治理,卻沒有類似政策。由于農村污染治理的資金本來就匱乏,建立收費機制困難,又缺少扶持政策,導致農村污染治理基礎設施建設和運營的市場機制難以建立。
4、 治理模式不適,導致農村污染治理效率不高。
農村的三類環境污染,套用解決城市污染和規模以上工業企業污染的主要手段——末端治理——都存在技術、經濟障礙。除了面源污染難以收集污染物外,其它類污染用末端治理常會出現既治不起,也治不凈的情況:規模以上工業企業的污染治理由于其污染排放的集中性、污染物相對的單一性和企業經營相對的大規模等特點,末端治理方法在多數情況下是適用的甚至惟一的。而農村的生活污染、鄉鎮企業污染以及集約化畜禽養殖場污染,采用末端治理則會因為污染治理設施建設和運行的最小經濟規模限制以及高折舊率限制而不可行。
農村的三類環境污染問題
農村環境作為城市生態系統的支持者一直是城市污染的消納方。近年來,我國在城市環境日益改善的同時,農村污染問題卻越來越嚴重,在工業化、城鎮化程度較高的東部發達地區的農村尤為突出。各種污染不僅威脅到了數億農村人口的健康,甚至通過水、大氣污染和食品污染等渠道最終影響到城市人口。本文重點分析東部發達地區現代化進程中的典型污染問題并提出未來在全國層面上的對策。
——編者
1、 現代化農業生產造成的各類污染。
我國人多地少,土地資源的開發已接近極限,化肥、農藥的施用成為提高土地產出水平的重要途徑,加之化肥、農藥使用量大的蔬菜生產發展迅猛,使得我國已成為世界上使用化肥、農藥數量最大的國家。
化肥年使用量4637萬噸,按播種面積計算,化肥使用量達40t/km2,遠遠超過發達國家為防止化肥對土壤和水體造成危害而設置的22.5t/km2的安全上限。而且,在化肥施用中還存在各種肥之間結構不合理等現象。化肥利用率低、流失率高,不僅導致農田土壤污染,還通過農田徑流造成了對水體的有機污染、富營養化污染甚至地下水污染和空氣污染。目前,東部已有許多地區面源污染占污染負荷比例超過工業污染。
農藥年使用量約130萬噸,只有約1/3能被作物吸收利用,大部分進入了水體、土壤及農產品中,使全國9.3萬km2耕地遭受了不同程度的污染,并直接威脅到人群健康。2002年對16個省會城市蔬菜批發市場的監測表明,農藥總檢出率為20%~60%,總超標率為20%~45%,遠遠超出發達國家的相應檢出率。這兩類污染在很多地區還直接破壞農業伴隨型生態系統,對魚類、兩棲類、水禽、獸類的生存造成巨大的威脅。化肥和農藥已經使我國東部地區的水環境污染從常規的點源污染物轉向面源與點源結合的復合污染。
由于大棚農業的普及,地膜污染也在加劇。近20年來,我國的地膜用量和覆蓋面積已居世界首位。2003年地膜用量超過60萬噸,在發達地區尤甚。據浙江省環保局的調查,被調查區地膜平均殘留量為3.78t/km2,造成減產損失達到產值的1/5左右。
2、由于小城鎮和農村聚居點的基礎設施建設和環境管理滯后產生的生活污染。
小城鎮和農村聚居點的生活污染物因為基礎設施和管制的缺失一般直接排入周邊環境中,造成嚴重的“臟亂差”現象:每年產生的約為1.2億噸的農村生活垃圾幾乎全部露天堆放;每年產生的超過2500萬噸的農村生活污水幾乎全部直排,使農村聚居點周圍的環境質量嚴重惡化。
尤其值得注意的是,在我國農村現代化進程較快的地區,這種基礎設施建設和環境管理落后于經濟和城鎮化發展水平的現象并沒有隨著經濟水平的提高而改善,其對人群健康的威脅在與日俱增。
3、鄉鎮企業布局不當、治理不夠產生的工業污染。
受鄉村自然經濟的深刻影響,農村工業化實際上是一種以低技術含量的粗放經營為特征、以犧牲環境為代價的反積聚效應的工業化,村村點火、戶戶冒煙,不僅造成污染治理困難,還導致污染危害直接。目前,我國鄉鎮企業廢水COD和固體廢物等主要污染物排放量已占工業污染物排放總量的50%以上,而且鄉鎮企業布局不合理,污染物處理率也顯著低于工業污染物平均處理率。
近些年來,在人口密集地區尤其發達地區,集約化畜禽養殖蓬勃發展。這些地區可資利用的環境容量小(沒有足夠的耕地消納畜禽糞便,生產地點離人的聚居點近或者處于同一個水資源循環體系中),加之其規模和布局沒有得到有效控制,沒有注意避開人口聚居區和生態功能區,造成畜禽糞便還田的比例低、危害直接。同時,在污染排放強度上并不低于工業企業的集約化養殖場,其污染危害更加嚴重:不僅會帶來地表水的有機污染和富營養化污染以及大氣的惡臭污染甚至地下水污染,畜禽糞便中所含病原體也對人群健康造成了極大威脅。