國內(nèi)外煉焦行業(yè)水污染排放標準比較

王 帆，馬佳瑩，周雪飛，張亞雷，褚華強

（同濟大學環(huán)境科學與工程學院，上海 200092）

近年來，水環(huán)境污染引起社會的廣泛關(guān)注，污染物控制和管理水平對水環(huán)境保護至關(guān)重要。污染物排放標準是國家環(huán)境管理與執(zhí)法的重要依據(jù)〔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(jù)自身國情和污染物處理技術(shù)制定，且排放控制要求隨著經(jīng)濟和技術(shù)水平的發(fā)展逐步提高。

煉焦行業(yè)廢水具有化學成分復雜、水質(zhì)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(yè)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(zhì)量。我國現(xiàn)有的煉焦行業(yè)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(yè)廢水的污染物排放標準，系統(tǒng)闡述了廢水排放標準的建立體系、限值分析等。并結(jié)合我國煉焦行業(yè)現(xiàn)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(yè)廢水排放標準的修訂和實施工作提供參考。

1 煉焦行業(yè)水污染排放標準體系

1.1 美國煉焦行業(yè)水污染物排放標準概述

美國環(huán)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(yè)的基本煉鋼業(yè)務，并于1976 年、1982 年、1984 年、2002 年和2005 年修訂了該法規(guī)。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(guī)將鋼鐵行業(yè)分成13 個子類別，煉焦行業(yè)為A 子部分。

美國環(huán)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(guī)（49FR21024）。這些法規(guī)為煉焦、熱端和精加工操作建立了限制和標準。2002 年美國環(huán)保署修訂了鋼鐵制造廢水指南中部分內(nèi)容，對A 子部分（煉焦）、B 子部分（燒結(jié)）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(guān)過時操作的規(guī)定：蜂巢式焦爐、錳鐵高爐和平底爐煉鋼。2005 年美國環(huán)保署恢復了允許在國家污染排放消除系統(tǒng)（National Pollutant Discharge Elimination System，NPDES）許可證中使用替代油脂限制的規(guī)定，并更正了NSPS 生效日期中的錯誤〔3〕。

1.2 歐盟相關(guān)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(xiàn)有的7 個工業(yè)排放指令進行整合，將2008/1/EC 指令升級為歐盟工業(yè)排放指令2010/75/EU（Directive on Industrial Emissions，IED）〔6〕。IED 指 令 強調(diào)了BAT 在環(huán)境管理中的重要性，規(guī)定了鋼鐵工業(yè)的污染物排放標準。鋼鐵行業(yè)BAT 文件涵蓋指令2010/75/EU 附件I 中指定的以下內(nèi)容：活動1.3 焦炭生產(chǎn)活動；活動2.1 金屬礦石（包括硫化礦石）的焙燒和燒結(jié)；活動2.2 生鐵或鋼（一次或二次熔融）的生產(chǎn)。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(guān)技術(shù)參數(shù)及監(jiān)測要求等內(nèi)容，是歐盟制定許可證條件以及排放限值的基礎(chǔ)。根據(jù)歐盟規(guī)定，各成員國在參照BAT 文件基礎(chǔ)上，結(jié)合各國污染控制實踐情況和法律規(guī)范，制定適合本國應用及發(fā)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(tǒng)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(yè)廢水排放，日本沒有制定單獨排放標準，而是應用國家統(tǒng)一排放標準及一些特殊規(guī)定。根據(jù)日本《水污染防治法》規(guī)定，水污染物排放標準分為健康項目和生活環(huán)境項目〔8〕。國家統(tǒng)一排放標準在應用中不區(qū)分行業(yè)而實行統(tǒng)一的限值，對處理技術(shù)受限的行業(yè)則采用暫行行業(yè)排放標準，隨著技術(shù)的提高逐漸轉(zhuǎn)為執(zhí)行統(tǒng)一排放標準。若在某些公共水域中實施統(tǒng)一排放標準不足以保護人類生活環(huán)境和健康，為維護水域環(huán)境質(zhì)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(yè)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(guī)定了特定水域中降低污染負荷的目標負荷和實現(xiàn)時間。

1.4 中國煉焦行業(yè)水污染排放標準概述

國家環(huán)境保護局于1992 年頒布并實施《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標準》（GB 13456—1992）〔9〕。2012年國家頒布《煉焦化學工業(yè)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(jié)點，對現(xiàn)有企業(yè)水污染排放濃度限值及單位產(chǎn)品基準排水量做出不同時間段的規(guī)定；新建企業(yè)從2012年10 月1 日起即執(zhí)行現(xiàn)有企業(yè)第二時間段的標準。同時，對條件較特殊、生態(tài)環(huán)境敏感的特殊區(qū)域，應用水污染物特別排放限值。隨著技術(shù)發(fā)展，為了加強對煉焦化學工業(yè)企業(yè)水污染物排放管理，2019 年8 月1 日生態(tài)環(huán)境部決定修改《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》（GB 16171—2012），并發(fā)布修改單（征求意見稿）。2018 年12 月29 日我國制訂發(fā)布《煉焦化學工業(yè)污染防治可行技術(shù)指南》（HJ 2306—2018）中介紹了廢水污染防治可行技術(shù)，根據(jù)適用條件不同介紹3 種技術(shù)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(qū)根據(jù)《水污染防治法》制定發(fā)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(qū)放流水排放標準主要分為事業(yè)、污水下水道系統(tǒng)及建筑物污水處理設施放流水標準〔10〕，并根據(jù)不同行業(yè)差異分別制定水質(zhì)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(nèi)容。當?shù)毓芾聿块T可根據(jù)管轄范圍內(nèi)特殊環(huán)境或者特殊水體，對排放總量（濃度）、管制項目（方式）等內(nèi)容進行擴充或限制，但需上級部門進一步核定。若由于事業(yè)或污水下水道系統(tǒng)密集，其水質(zhì)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(guān)程序?qū)儆诨I(yè)分支，污水排放適用化工業(yè)放流水水質(zhì)項目及限值。

2 煉焦行業(yè)水污染排放標準限值分析

2.1 美國焦化行業(yè)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(shù)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(lián)系。美國關(guān)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(xiàn)有最佳工廠的平均性能水平”，要求減少污染物，并考慮現(xiàn)有污染者的財務能力。BPT 標準將煉焦企業(yè)分為商業(yè)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(shù)能獲得的廢水削減程度。BPT 在現(xiàn)有企業(yè)的可負擔的基礎(chǔ)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(jīng)濟上可行的最佳技術(shù)可以實現(xiàn)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(guī)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(yè)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。

表1 BPT 標準排放限值Table 1 BPT standard emission limits

表2 BAT 標準排放限值Table 2 BAT standard emission limits

2.1.3 NSPS 限值

對于新增焦化企業(yè)，美國環(huán)保局頒布NSPS。1992 年11 月18 日 至2002 年11 月18 日 新 建 焦 化 企業(yè)，須繼續(xù)達到經(jīng)修訂的《聯(lián)邦規(guī)章》第40 標題第420.14 節(jié)規(guī)定的標準〔11〕。對于有毒和非常規(guī)污染物，該標準應一直適用到40CFR122.29（d）（1）中規(guī)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(yè)必須滿足表3 排放限值。NSPS 是經(jīng)證實的最佳可行示范技術(shù)（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。

2.1.4 PSES 和PSNS 限 值

對于間接排放的焦化企業(yè)，即處理后的污水排入公共污水處理廠（POTWs）的企業(yè)，美國環(huán)保局制定了PSES 和PSNS，具體限值見表4，其中氨氣的預處理標準不適用于排放至具有硝化能力的POTW 的排放源。對比表3、表4 可知，相比于現(xiàn)有污染源預處理排放標準，新污染源預處理排放標準更加嚴格，且PSNS 與NSPS 排放限值保持統(tǒng)一。

表3 NSPS 標準排放限值Table 3 NSPS standard emission limits

表4 PSES/PSNS 標準排放限值Table 4 PSES/PSNS standard emission limits

2.1.5 BCT 限值

BCT（Best Conventional Technology）污水排放限值，代表通過應用最佳常規(guī)技術(shù)可獲得的污水削減程度。BCT 和BPT 采用相同的方式，將企業(yè)分為商業(yè)焦炭廠和鋼鐵焦化廠。對于常規(guī)污染物排放限值與BPT 中要求相同，具體限值見表5。

表5 BCT 標準排放限值Table 5 BCT standard emission limits

2.2 歐盟相關(guān)標準限值

在歐盟鋼鐵行業(yè)BAT 文件的第9 章第4 節(jié)焦爐廠的BAT 結(jié)論中，列出某些具體污染物的排放限值（見表6），包括7 種污染物項目，該限值是基于合格隨機樣品或24 h 復合樣品，僅涉及單個焦爐水處理廠的BAT 相關(guān)排放水平。通常情況下，焦化廢水經(jīng)過采用預硝化/硝化和硝化的先進生物廢水處理廠處理后，廢水中的氨氮、硝酸鹽和亞硝酸鹽的總量低于35 mg/L。

表6 歐盟-焦化廢水排放限值Table 6 EU-coking wastewater discharge limits mg/L

2.3 日本相關(guān)標準限值

日本未對煉焦化工業(yè)單獨頒布污染排放標準，而是采取國家統(tǒng)一排放標準，執(zhí)行過程中不區(qū)分行業(yè)，應用相同的限值。標準中針對某些污染物項目，根據(jù)不同排放區(qū)域設置不同限值，海域以外的排污要求嚴格于海域，具體數(shù)值見表7。對不適宜實行統(tǒng)一有害物質(zhì)排放標準的企事業(yè)單位和地方，各級政府可制定地方排放標準加以限制〔12〕。對于某些環(huán)境敏感區(qū)域，污水排放在適用統(tǒng)一排放標準的同時也要滿足總量控制標準要求。

表7 日本有害物質(zhì)統(tǒng)一排放標準Table 7 Unified emission standard of hazardous substances in Japan

2.4 中國相關(guān)標準限值

根據(jù)現(xiàn)行標準GB 16171—2012 要求，自2012年10 月1 日至2014 年底，現(xiàn)有企業(yè)執(zhí)行現(xiàn)有企業(yè)水污染物排放限值。而新建企業(yè)需從2012 年10 月1日起執(zhí)行新建企業(yè)水污染物排放限值，對于某些生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)應用特別排放限值。具體排放限值要求見表8。

由表8 可知，我國排放標準根據(jù)不同污水排放方式設置不同的限值，對于不經(jīng)處理直接向環(huán)境排放的污水要求更加嚴格。目前，我國煉焦行業(yè)廢水處理主要采用生化與深度處理相結(jié)合的方式，廢水中的氰類化合物和酚類化合物經(jīng)生化處理后可有效削減，符合排放限值要求，而廢水中的TN、COD 和BOD5等則需經(jīng)深度處理才能夠達到限值要求〔13〕。

表8 GB 16171—2012 中水污染物排放限值Table 8 Water pollutant emission limits in GB 16171—2012

我國發(fā)布的GB 16171—2012 修改單中提出調(diào)整多環(huán)芳烴、苯并（a）芘的排放要求，并增加對萘排放控制要求。具體修改內(nèi)容見表9，對于新增修改的污染物項目限值不區(qū)分直接排放與間接排放，應用同一限值；根據(jù)廢水采取的不同處理方式，設定不同限值。

表9 GB 16171—2012 中水污染物排放限值新增修改Table 9 Addition and modification of water pollutant emission limits in GB 16171—2012

中國臺灣地區(qū)焦化污水排放適用化工業(yè)放流水水質(zhì)項目及限值。總共包含54 個水質(zhì)項目，部分項目限值見表10。其中水溫根據(jù)是否直接排入海洋設有不同限值；部分水質(zhì)項目根據(jù)工程建造時間及每日排水量大小設定不同限值；對于氨氮，排入自來水水質(zhì)水量保護區(qū)內(nèi)的廢水需＜10 mg/L，對于排入?yún)^(qū)外者，根據(jù)是否為高含氮化工業(yè)設置不同限值，放流水標準中將煉焦化工業(yè)歸為高含氮化工業(yè)，排放應滿足＜150 mg/L，從2018 年12 月31 日起排污滿足＜60 mg/L。

表10 化工業(yè)放流水水質(zhì)項目及限值Table 10 Discharge limits of water pollutants in chemical industry

3 啟示與借鑒

3.1 國內(nèi)外排放標準制定的流程和體系

《鋼鐵（I & S）廢水指南和標準》自1974 年頒布以來經(jīng)歷了5 次修改，美國環(huán)保局根據(jù)實際情況的變化，及時更改標準，調(diào)整標準限值，利于焦化行業(yè)污染治理。從對美國相關(guān)標準的研究可以看出，美國針對不同處理過程適用不同的排放標準，科學性更強。我國《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》（GB 16171—2012）只根據(jù)新建企業(yè)、現(xiàn)有企業(yè)和特殊環(huán)境保護地區(qū)區(qū)分了廢水排放標準，沒有考慮其與處理工藝的關(guān)系。在標準更新和改進過程中，可以參考美國相關(guān)標準的制定。

目前我國已開展BAT 的編制工作，對典型行業(yè)污染防治BAT 進行篩選和評估，以供企業(yè)在污水處理實踐過程中參照，使企業(yè)在選擇污染防治技術(shù)上更加合理化。但由于行業(yè)及企業(yè)技術(shù)水平存在較大差異，BAT 篩選與評估過程復雜程度高〔14〕；基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不足導致BAT 篩選與評估的科學性與可靠性較差；受經(jīng)濟水平限制，一些中小企業(yè)不能負擔一些先進的處理技術(shù)，對比一些發(fā)達國家，BAT 篩選技術(shù)水平相對落后。BAT 制定可借鑒歐盟經(jīng)驗，為發(fā)揮BAT 對我國污染防治的技術(shù)支撐作用，需建立與BAT 實施相配套的相關(guān)政策和法律法規(guī)?；谛袠I(yè)和環(huán)境等問題建立技術(shù)信息交流平臺，建立BAT 技術(shù)專家工作組和環(huán)境技術(shù)驗證評估機制，保證BAT篩選和評估的全面性、科學性和連續(xù)性，促進創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展。

3.2 國內(nèi)外排放標準的限值差異

根據(jù)各個國家相關(guān)排放標準限值對比分析可知，美國與歐盟關(guān)于焦化廢水排放標準限值較中國嚴格，我國仍需提高污水處理技術(shù)，以達到更高標準。我國在修訂相關(guān)標準時可進行參考。

日本相關(guān)排放限值較中國寬松，但從有害物質(zhì)控制指標看日本水污染排放標準是由國家制定統(tǒng)一的排放標準，控制指標最完整。我國臺灣地區(qū)采用化工行業(yè)整體標準，涉及到的有害物質(zhì)控制指標也較為全面，且針對具體行業(yè)特征進行細分，標準制定具有很強的科學性。

考慮煉焦行業(yè)廢水特性的變化及相關(guān)處理技術(shù)的提高，應定期統(tǒng)計相關(guān)數(shù)據(jù)，及時更新行業(yè)特征污染控制項目的限值，關(guān)注新興污染。強化與其他相關(guān)應用標準對接，建立協(xié)調(diào)高效標準體系，避免標準限值應用的沖突。

3.3 國內(nèi)外排放標準的具體實施方式

有效的法律制度是日本標準得以實施的保障，日本水污染物排放標準主要由國家采取行政指導得以實施，各級地方政府對標準實施過程具有重要作用。在實施污染物控制標準過程中，各級地方政府根據(jù)當?shù)丨h(huán)境的需要制定并實施更嚴格的地方標準，保證了標準實施的靈活性。

我國《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》（GB 16171—2012）中說明地方可根據(jù)情況設定更加嚴格的標準，據(jù)調(diào)查河北、山西、河南等地頒布了更加嚴格的地方污染排放標準，但對于焦化廢水排放標準各地并沒有涉及。我國臺灣地區(qū)各區(qū)執(zhí)行情況較好，各地區(qū)根據(jù)區(qū)域情況，積極調(diào)整相關(guān)標準以更好地進行環(huán)境保護。我國各地政府應根據(jù)地區(qū)、流域的水污染特征，在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上制定更加嚴格的標準。

4 結(jié)論

（1）從標準體系看，我國應強化相關(guān)標準的法律效力，對標準體系結(jié)構(gòu)再次梳理、整合和補充，以避免標準重疊。同時在標準制（修）訂過程中，應將處理工藝作為考慮因素，細化標準應用類型。

（2）標準制定應當以BAT 為基礎(chǔ)，積極推進BAT 體系建設，加強相關(guān)政策和法律法規(guī)的建立，加強技術(shù)交流，充分發(fā)揮專家作用。保證技術(shù)可行性和經(jīng)濟可行性，加強標準實施過程中的技術(shù)支持。

（3）對比各國相關(guān)標準水污染控制指標，日本水污染物排放標準是由國家制定統(tǒng)一的排放標準，控制指標最完整；我國煉焦行業(yè)水污染物排放限值低于美國和歐盟，嚴格于日本部分限值。我國應提高相關(guān)廢水處理技術(shù)，定期統(tǒng)計相關(guān)數(shù)據(jù)，及時更新排放標準。

（4）對于標準的執(zhí)行，各地政府應根據(jù)當?shù)厍闆r在標準實施中制定更加嚴格的符合當?shù)厍闆r的相關(guān)標準，發(fā)揮積極作用。針對各流域現(xiàn)況，結(jié)合環(huán)境可承載性以及經(jīng)濟可行性，推進高效流域水環(huán)境質(zhì)量管理體系的建立。