基于水污染物排放标准的排污许可总量计算方法及应用性探讨

魏玉霞，张明慧，胡林林，韩梅，陈艳卿

中国环境科学研究院环境标准研究所，北京 100012



基于水污染物排放标准的排污许可总量计算方法及应用性探讨

魏玉霞，张明慧，胡林林*，韩梅，陈艳卿

中国环境科学研究院环境标准研究所，北京 100012

排污许可证作为固定点源环境管理的核心制度将在我国全面实施，且任务紧迫。现行水污染物排放标准中规定了浓度、基准水量(排水量)或排放负荷等，对能否以其作为确定排污许可总量的一项依据进行了讨论。从方法的理论基础、基本算法、适用性、优缺点等几个方面进行了系统研究，并以制浆造纸工业为例进行了示例计算以及许可总量的测算比对。结果表明，基于水污染物排放标准的排放负荷及排污许可总量计算方法是一种符合我国目前实际情况、时效性高且具有科学合理性的方法，可以作为确定排污许可总量的一项参考依据。

排放标准；排放负荷；总量；排污许可

排污许可证制度是绝大部分国家控制水污染排放的核心手段和基本制度，发达国家的排污许可证制度发展至今，已经积累了丰富的管理经验，其覆盖范围不断扩大，内容不断规范和细化[1-4]。我国的排污许可证制度名义上从1987年开始施行，但其内容、实施、作用等方面均无法与国外相比[5-7]。

2015年施行的新《中华人民共和国环境保护法》明确“国家依照法律规定实行排污许可管理制度”。2015年4月发布的《水污染防治行动计划》中明确要“全面推行排污许可，依法核发排污许可证。2015年底前，完成国控重点污染源及排污权有偿使用和交易试点地区污染源排污许可证的核发工作，其他污染源于2017年底前完成”[8-9]。由此可见，我国将全面实施排污许可制度，并已进入具体工作日程。

1 排污许可与当前污染源排放管理的主要技术差异

企业排放对于环境的影响程度，主要取决于其排放总量。对于有毒有害污染物，考虑到其对环境生物的急性作用，必须对其排放浓度进行限制。因此国外在水污染物排污许可中，均采用了浓度控制和总量控制相结合的方式。如美国的排污许可证一般包括排放浓度限值、排放总量、排放监测方案、达标判别方法、监测记录报告、污染源监督核查以及环保设施监管等方面的规定[10]。长期以来，我国的水污染控制实际上以浓度控制为主(限值主要来自国家和地方污染物排放标准)，这因为基于总量核算的监管非常复杂，相比于排放浓度指标，总量指标涉及到产品的计量，考核周期长(一般为一个工作日，需配合在线监测或等时间间隔多次采样)。随着我国排污许可的全面实施，对于企业排放总量的核算和监管将逐步成为可能，浓度控制和总量控制相结合的方式也势在必行。因此排污许可与当前污染源排放管理的主要技术差异在于企业允许排放总量的核准。

2 确定排污许可总量的可能方法及初步比较

单个企业的排污许可总量可以通过以下几种方法确定：

(1)基于环境质量要求进行反推。需要依据环境容量和排放特征，通过模型推导得出排放总量要求。这是最为科学的环境管理模式，是长远的理想目标，但对基础数据、模型方法的可靠性和准确性等要求很高，就目前情况来看在全国全面推动尚缺乏基础[11]。

(2)依据环评批复和环保设施竣工验收的排放量要求。该方法与企业实际情况结合紧密，但也存在不足：如提出的总量要求严苛，因为环保设施竣工验收时，企业运行状况和环保处理设备处于最佳状态，在实际生产过程中难以长期稳定实现[12]；目前仍有一定比例的企业还没有经过环评以及竣工验收。

(3)基于企业实际排放数据进行核算。根据其正常的生产运行情况，假设按照长期稳定的排放浓度达标，统计出排放总量。这种方法符合企业实际情况，但缺点是当前企业排放数据并不完整，很多污染物的数据非常少甚至没有，并且历史数据的可信度也存在问题。

(4)基于水污染物排放标准的排污许可总量确定方法，是本文讨论的重点。

不同方法的简要分析见表1。

表1 排污许可总量的不同计算方法比较

3 基于水污染物排放标准的排污许可总量计算方法的理论分析

3.1 基于现行水污染物排放标准的排污许可总量是“基于技术”的一般性要求

我国开展环境管理40多年来，污染物排放标准始终处于不断发展完善的过程中，具有深厚的工作基础和长期积累。排放标准的制定过程经过严格的程序，包括立项、开题、征求意见、审议等，充分体现了制订时的技术水平和管理认识水平[13-15]。

国际上，污染物排放标准的制定依据主要有2种，即“基于技术”的排放标准和“基于环境质量”的排放限值[16-18]。所谓“基于技术”，主要是指根据某一行业污染物预防及控制的技术水平，以及成本和效益的最优化分析确定的可以达到某种排放要求的清洁生产及污染物治理的技术方法。而“基于环境质量”则主要是根据对环境的质量要求运用各种模型和方法反推每个污染源应该达到的排放水平。2种依据相对比，“基于技术”的排放控制要求更能在同一行业内“标准化”，使得行业内的竞争公平化和合理化；而“基于环境质量”的排放限值是针对单个点源而言，很有可能出现由于不同的环境质量要求使位于不同地域的同一行业的排放限值不等的情况，从而在实际操作上具有一定的难度。从欧美等国的环境保护经验来看，基本上是在污染治理的初期，推广和应用“基于技术”的排放标准，在点源污染源都达标排放的基础上，若某一地区的环境状况仍未能达到环境质量标准的要求，则考虑采用“基于环境质量”的排放限值来解决一些面源和个别点源所带来的环境问题。

我国的排放标准制订依据，目前处于“基于技术”的阶段。在有关法律和国家相关管理文件中规定：“国家级水污染物……排放标准的排放控制要求主要应根据技术经济可行性确定……”，“排放标准提出的排放控制要求应具有先进性，能够代表行业先进清洁生产技术和污染治理技术的发展方向……”[19-20]。即我国当前的污染物排放标准，主要是基于行业中相对先进的清洁生产及污染控制技术水平制订的，兼顾了控制技术上可行、经济上合理、环境效益明显等因素。

总体上看，国家污染物排放标准确立了一条大家共同遵守的基线，体现了污染控制的公平性。基于水污染物排放标准的排污总量，意味着我国某一行业类型的企业，在其采用了相对先进的清洁生产及污染控制技术水平的情况下，能够符合排放总量控制水平，是全国层面上的基本要求。

3.2 排放行业的对应性和完整性

对于企业的排污许可需要分行业确定技术方案和指南，再针对每个企业提出具体许可内容。在目前环境管理的主要技术措施和依据中，按照不同行业和子行业，形成了比较完整的技术体系，系统性最强的就是污染物排放标准体系。尽管污染物排放标准体系以往的侧重点在于排放浓度，但绝大部分排放标准针对相应行业和子行业都设置了排放水量方面的规定，为排放许可总量的计算提供了可能条件。

我国采用行业型排放标准与综合型排放标准相结合的体系结构，对于水污染重点行业单独制订排放标准，现行有效的有63项；其他行业通过《污水综合排放标准》加以控制。在行业型排放标准中，有55项规定了基准排水量或允许排水量，具体见表2。

表2 水污染物排放标准中对排水量的规定

不同行业(基准)排水量的单位有所差别，一般是m3t产品，也有如电池工业的基准排水量单位是m3万只、m3kVAh和m3kW，汽车维修工业的基准排水量单位是m3辆。经统计，55项排放标准中约有180项子行业规定了排水量(及对应的排放浓度限值)，覆盖了制浆造纸、纺织染整、铁矿采选、制药、农药等水污染物排放大户。总体看，基于水污染物排放标准确定排污许可总量，其行业覆盖比较全面。

3.3 基于排放负荷计算排污许可总量的公平性

企业允许排放总量的确定，从“基于技术”的层面，主要的影响因素包括原料、生产工艺、末端治理措施、企业规模、产品类型和产量等。对于同一时期的行业同类污染源，其工艺技术水平和可实现的污染控制程度应大致相同，这样生产同种产品、创造相同的社会价值，其承担的环境成本是相同的。即产量越大，其允许的排放总量也应越大。这就需要引入“排放负荷”指标，以其为基础计算排污许可总量。

单位产量的排放量称作排放负荷(也称排放绩效)，即生产单位数量的产品所允许排放的污染物量。排放标准对于同行业的公平性要求，主要通过“排放负荷”指标体现[21-22]。相比于浓度指标，更能体现同行企业对于环境责任的公平性。

排放负荷与企业采用的原料、生产工艺、末端治理措施、产品类型等因素有关，与产品产量、生产规模等无关。不同企业采用的生产原料清洁程度不同，企业清洁生产水平和污染物治理技术不同，都会导致排放负荷不同，而生产规模和总量决定了企业最终的排放总量，具体见图1。

图1 排放负荷及排放总量与生产要素的关系Fig.1 The relation graph between production factor and discharge load or total discharge amount

同一行业中，不同上下游、不同精细程度的产品，其对社会的贡献价值有差异，对应的排放负荷也应有所差异，需要作进一步的细化。之所以在55项水污染物排放标准中规定了180项水量要求，正是缘于子行业细化的必要。在排放标准制定过程中，生产工艺存在差异时，如果是作为生产惯例存在的几种不同工艺可分别制定排放要求，对应着不同的排放负荷；但对于落后的、可被替代的工艺，则以更清洁的生产工艺为基础制定限值。

因此，在确定的排放负荷要求下，意味着企业应采用较为先进的生产工艺和有效的污染物控制技术，并且在原料环保性能较差时采取更有效的措施。因为排放负荷指标的上述属性，基于它来计算同行业中各企业的排污许可总量具有公平合理性。

美国排放标准中最为常用的控制指标形式就是排放负荷，在其排污许可工作过程中，也是普遍应用并且在很多情况下作为最终选用的排污许可总量。如美国的农药排放标准(40CFR455)，对农药原药等特征污染物的控制采用排放负荷限值，即kgt的排放量，如2,4-D的新源排放限值为4.61×10-4kgt(月均值)。对“优先控制污染物”既采用排放负荷，同时也提出浓度限值，如甲苯的新源排放限值为26 mgL(月均值)[23]。

3.4 水污染物排放标准体系对于排放负荷的相关规定和内在逻辑

GB 8978—1996《污水综合排放标准》中给出了最高允许排放负荷量和污染物最高允许年排放总量的算法，见表3[24]。

除综合排放标准外，绝大部分排放标准针对相应行业和子行业都设置了排放水量方面的规定，通过规定的浓度限值和基准水量，即可得到排放负荷。即我国水污染物排放标准中，对于浓度、水量指标的规定实质上就建立了排放负荷的要求，是内在统一的。我国有些行业的水污染物排放标准，还直接规定了排放负荷。

表3 《污水综合排放标准》中关于排放负荷和排放总量的计算方法

4 基于水污染物排放标准的排放负荷及排污许可总量的计算方法及示例

4.1 计算方法

对于绝大部分行业(如造纸、石油炼制、合成氨等)，某企业的某项污染物的允许排放总量可按下式进行计算：

L标=C×Q×Y×10-6

(1)

式中：L标为根据排放标准计算得出的排放总量，t；C为对应的行业排放标准中规定的浓度限值，mgL；Q为对应行业排放标准中规定的(基准)排水量的值，m3t；Y为产品产量，ta。不同行业的产品产量单位可能有所差别，但原理是一致的，在确定产量的基础上可以计算得到L标。

对于规定了排放负荷的行业，污染物排放总量可按下式进行计算：

L标=L负×Y×10-3

(2)

式中L负为对应的行业排放标准中规定的排放负荷值，kgt。目前排放标准中规定了排放负荷的行业只有2类：医疗机构的最高允许排放负荷单位为g(床位·d)，对应的医疗机构产量单位为床位·d；啤酒企业排放负荷单位为kgkL，麦芽企业单位为kgt，对应的啤酒企业产量为kL，麦芽企业为t。

4.2 造纸企业排污许可总量计算示例与总体测算

制浆造纸工业是我国国民经济重要的产业之一，也是我国水污染物排放贡献最大的行业之一，并且是拟首批全面发放排污许可证的行业。在GB 3544—2008《制浆造纸工业水污染物排放标准》中根据制浆企业、造纸企业、制浆和造纸联合企业分别制定了单位产品基准排水量和排放浓度限值。针对不同企业生产类型、不同工艺制定了3个单位产品基准排水量限值，实现了对全行业的总体性划分。新建的制浆企业单位产品基准排水量为50 tt(以浆产量计，下同)、造纸企业为20 tt、纸浆和造纸联合生产企业为40 tt[25]。按照式(1)可计算出各项污染物的排放负荷，如表4所示。

表4 制浆和造纸企业排放负荷的计算

以某造纸企业为例，2014年该企业的纸制品产量为47.73万t，按照表4计算出2014年该企业CODCr排污许可总量为763 680 kg。

根据造纸工业2014年度报告[26]，2014年制浆企业产量为7 906万t，造纸企业产量10 470万t，根据表4可计算出全国制浆企业CODCr的排污许可总量为39.53万t，造纸企业为16.75万t，对于全行业发

出的全国排污许可总量为56.28万t。2014年全国环境统计公报中，造纸行业的CODCr实际排放总量为47.8万t[27]。排污许可量与实际排放量的统计数据相比，偏差为17.8%。由于许可量是判定企业是否违法的量，并且基于水污染物排放标准的排污许可量是全国层面的基本要求，因此全国排污许可理论计算值相比于实际排放量有所宽余是合适的。

5 基于水污染物排放标准的排污许可总量计算方法的适用性分析

该方法基于现行排放标准中的浓度限值和排水量要求(部分行业直接基于排放负荷)，具有科学基础，体现了社会经济公平性。方法原理清楚，计算简单，时效性非常高，能够在最短时间内满足应用需求。

当然，该方法也有局限之处：1)行业覆盖面问题，一些行业的生产工艺过程、设施类型、产品划分等因素特别复杂，很难在整个行业层面确定排放负荷的计算参数，如精细化工类行业，包括制药、农药等。对于这些行业，在实际工作中需要进一步细化，针对子类别或子子类别，确定排放负荷计算方法。2)根据水污染物排放标准确定的许可总量要求并不与当地的环境质量挂钩，其计算依据和参数与企业的实际状况也可能有所差异，将其作为一项参考依据或基本要求更为合适。环境管理过程中实际确定的许可总量可通过多种方法计算，加以筛选或从严确定。3)目前我国水污染物排放标准中对排放浓度限值和基准排水量的统计时间尺度并不一致，基准排水量一般采用日均值(2008年以前的标准排水量采用月均值)，排放浓度限值一般是瞬时值(一次监测值，2008年以前的标准采用日均值)。计算时应依据统计规律作归一化处理，这需要考虑不同行业在生产和排放周期方面的不同特征。

6 结论和建议

(1)总体上看，基于水污染物排放标准来计算排放负荷及排污许可总量要求，具有理论基础和良好的工作基础，可以作为国家推进排污许可工作的一项基本参考依据。

(2)基于排放标准的排污许可总量计算方法可以覆盖约180项行业子行业，且包括了大部分污染物排放量大的行业，具备较全面的行业覆盖性。

(3)开展此项工作，排放标准体系本身需要进一步完善，如对限值宽严进行复核，对达标统计要求加以修正，补充或细化一些行业排放标准中对水量或负荷的要求。

(4)在工作基础较好的流域、区域，可以基于环境质量推算排污许可总量要求。在环评、竣工验收过程中对于排放情况把握准确的，可采用环评、验收过程中的结果提出许可要求。对于污染控制水平高、排放数据完备可信的企业，可以依据历史监测数据提出许可要求。在这些情况下，可以将根据水污染物排放标准确定的总量许可要求作为参考对照。

志谢：本文思路用于国家排污许可证方案初步讨论过程中，受到了国家环境保护部门环境保护标准管理有关的领导和专家的启发，特此表示感谢！

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Study on Calculation Method and Applicability of Total Amount Discharge Permit based on Discharge Standards of Water Pollutants

WEI Yuxia, ZHANG Minghui, HU Linlin, HAN Mei, CHEN Yanqing

Environmental Standards Institute, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China

The pollutant discharge permit system, served as a core policy for the environmental management of stationary point sources, will be entirely established and implemented in China, and the task is very urgent. The existing discharge standards provide the requirements of discharge concentration, water quantity or discharge load of water pollutants. Whether the total discharge amount permit can be built up based on the discharge standards was discussed. The theory basis, primary formulae, applicability, advantage and disadvantage of the method were systematically studied, and pulp and paper industry was taken as an example to estimate the total amount discharge amount permit. It was shown that the total amount discharge amount permit based on discharge standards of water pollutants is a scientific, effective and practical method. It is very helpful for the implementation of discharge permit system, and can be used as the reference value of total discharge permit and therefore improve the environmental management efficiency and pollution control capability in China.

discharge standard; discharge load; total discharge amount; discharge permit

2016-03-23

国家环境保护标准管理项目

魏玉霞(1980—)，女，博士，主要研究水环境质量标准和水污染物排放标准制修订及管理，weiyx@craes.org.cn

*责任作者：胡林林(1977—)，男，副研究员，博士，主要从事水环境质量标准和水污染物排放标准研究，hull@craes.org.cn

X322

1674-991X(2016)06-0629-07

10.3969j.issn.1674-991X.2016.06.090

魏玉霞，张明慧，胡林林,等.基于水污染物排放标准的排污许可总量计算方法及应用性探讨[J].环境工程技术学报,2016,6(6):629-635.

WEI Y X, ZHANG M H, HU L L, et al.Study on calculation method and applicability of total amount discharge permit based on discharge standards of water pollutants[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2016,6(6):629-635.