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污水处理排放标准:瞬时达标还是平均值达标

发布时间:2018-01-25 10:52 来源:未知 浏览次数:



甘肃澳门新濠天地环保网:1前言

污水处理排放标准是中国污水处理发展过程中始终受人关注的一个话题,在过去10年的污水处理发展过程中,业界对污水处理排放标准的争论从来没有停止,尤其是近年来污水处理高排放标准的发展成为一个热点话题之后。在这些争论的背后,如何评价污水处理厂的出水达标已经成为一个挥之不去、绕之不过的问题,成为污水处理排放标准中的核心问题。而近期,环保部的《关于“现场即时采样”监测数据认定有关问题的复函》一文更是成为行业发展的一个热点话题。

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2达标的分类

在讨论如何才算达标之前,不妨看一下污水处理达标的分类。欧美国家的污水处理发展历史较长,其相应的排放标准也更为完善。美国的污水处理排放标准有一套完整的NPDES体系,远远超出了本文的范围,而欧洲国家的污水处理排放标准在某种程度上与中国的污水处理排放标准较为接近,可以参考。欧洲国家的污水处理标准的评价方法主要有5类:

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在上述5种评价方法中,要求采用瞬时样达标的国家有奥地利(污水厂规模50-500人口当量)、瑞士(污水厂规模<2000人口当量)、德国、意大利、英国。因此,上文提到的环保部以“现场即时采样”作为是否超标的做法在国际上已有先例。而采用混合样的国家及地区有欧盟、奥地利(污水厂规模>500人口当量)、瑞士(污水厂规模>2000人口当量)、丹麦、法国、芬兰、挪威、荷兰等。

上述5种评价方法在欧洲各国都有应用,采用方法I的国家有爱沙尼亚、意大利、斯洛文尼亚;采用方法II的国家有德国;采用方法III的国家与地区有欧盟、奥地利、西班牙、法国、荷兰等国,主要针对BOD、COD、SS指标;采用方法IV的国家与地区有欧盟、奥地利、瑞士、法国、西班牙、芬兰、波兰、荷兰等国,主要针对氮磷指标;采用方法V的国家为丹麦。

3不同达标评价方法的比较

那么上述5种评价方法之间如何互相比较无疑非常重要,这关系到欧盟污水处理导则(EU Directive 91/271)在各内部成员国的执行情况。显然,不同国家地区之间的污水处理排放标准限值直接比较没有意义,因为排放标准实际上包含了取样方法、评价方法、标准限值三个方面,这三个方面相互影响、相互制约,共同构成了排放标准。

在对上述5种方法进行互相比较时首先会产生一个关键的问题——怎么样用有限的抽样值来反映总体的达标情况?这就引出了一个在统计学上的概念——抽样误差,抽样误差是指用样本统计值与被推断的总体参数出现的偏差。在上述5种方法中,第3种与第5种是建立在统计概念基础上,置信度为95%,如果此时出现了超标现象,则不属于抽样误差的原因。选用95%置信度实际上是一种政策上的考虑,是为了防止在评价过程中出现错误的评估。上述5种不同评价方法之间的量化关系如下图所示。

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不同评价方法的最大容许排放值与标准差系数之间的关系(丹麦环保部,1991)

上图是丹麦环保部对90年代对污水处理排放标准不同评价方法做的一个互相比较,这里有几个假设:一年取样12个、数据服从正态分布、置信度95%、检测分析方法一致。在上图中,标准差系数(σ/μ)是一个关键的参数,该参数与当地具体的污水处理情况有关,比如降雨、污水水量、处理工艺、运行操作等。比如,丹麦污水处理厂出水TN的σ/μ约为0.3-0.5,而在英国污水处理厂出水BOD的σ/μ约为0.7。

从上图中可以看出,如果采用第1种方法(最低的那条曲线),即要求每个水样都达标,那么当σ/μ=0.5时,最大出水均值为0.43K,此时12个水样都达标的概率是95%。而当σ/μ=1时,最大出水均值为0.28K,执行这样的标准会更加严格,这也反映了数据较大变化带来的效应。

在标准之间互相比较时还涉及几个问题,其中一个问题是瞬时样与混合样的比较。在下文举例计算中,瞬时样与混合样的评估转化系数为0.87,这一数值是基于英国水研究基金会的研究结果(Foundation for Water Research ,1994),这项研究结果表明与24小时混合样相比,瞬时样的浓度会高15%。在中国,瞬时样与混合样的数值关系是多少亟待深入研究。

另外一个问题需要考虑的是例外数据,在欧盟标准里明确规定对于暴雨导致的出水异常不在考虑在列,但是在欧洲很多国家并不考虑这种特殊情况,例如奥地利、丹麦、荷兰、德国、意大利。那么将其与欧盟标准比较时也需要有一个转化系数。

为了简明地表示各标准之间的转化关系,以德国大于10万人口当量的污水处理厂出水TN、TP为例,将其与欧盟的标准进行比较,表中系数参看European Water Management(1999)的文章。

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可以看出,虽然德国的出水TN标准为18mg/L,但将瞬时样、无例外情况及评价方法I、II(80%水样达标、且超标值不能超过2倍标准值-)转换为与欧盟相同的标准后为9.4mg/L(评价方法IV),还是比欧盟的标准(TN<10mg/L)严格。

再举一个例子,意大利污水处理排放标准中规定采样为瞬时样、每年采样12个、无暴雨等例外数据情况、评价方法为每个水样都达标(方法I),该国对距离海岸小于10公里的污水处理厂有严格的氮磷排放标准,与欧盟标准比较如下:

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可以看出,意大利要求每个瞬时样的TN、TP分别都小于10mg/L、0.5mg/L,转换为欧盟的年均值标准后为TN=3.9mg/L、TP=0.2mg/L。

4结语

再回到本文的标题上,用瞬时值还是用平均值?各地污水处理厂很多都是执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A或一级B标准,在该排放标准明确规定以日均值计,还有很多专业工作者认为应采用年均值。实际上,无论采用何种标准在世界各地都可以看到,从宏观方面看标准是政府、学界、业界博弈、协调的结果,在具体的标准执行层面上则主要涉及取样方法、评价方法和标准限值,三者互相影响,是污水处理厂排放标准的完整组成部分。

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目前,我国已有超过4500多座城市污水处理厂,如何科学合理评价这些污水处理厂的出水水质是一个重要的课题,这方面需要做的工作很多,尤其是涉及到反映我国污水处理厂出水各项指标的数据统计分析更为重要与紧迫,这是中国污水处理排放标准制定的基础数据,其不仅关系到各地污水处理厂的运行评价,也关系到进一步的污水处理升级技术路线及未来污水处理走向的发展。

 





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