環境技術驗證評價體系研究與案例應用

劉 平,邵世云,王 睿,易 斌

(中國環境科學學會,北京100082)

環境技術驗證評價體系研究與案例應用

劉 平,邵世云*,王 睿,易 斌

(中國環境科學學會,北京100082)

目前,以政府為主導的環境技術評價體系已不能滿足新形勢下對創新環境技術評價的不同需求,為了適應我國環境技術水平的迅速發展和環境保護的要求,迫切需要建立起一個有效的環境技術評價體系.在對加拿大、美國等推行的環境技術驗證(ETV)制度比較研究的基礎上,提出了國際等效且符合我國國情的環境技術驗證評價程序和測試參數體系,基本流程分為驗證申請、驗證準備、驗證測試、驗證評價、驗證結果發布5個階段,研究了測試參數、測試周期、采樣頻率的設計原則及方法.并以水蚯蚓原位消解污泥技術為例開展應用研究,對該技術的環境保護效果、環境影響以及從其他環境觀點出發的重要性能進行了測試和分析.結果顯示,通過對環境效果參數、維護管理參數和運行工藝參數的評價,能夠客觀有效地反映處理技術的真實性能.

環境技術；驗證評價；案例應用

目前,隨著我國環境問題日益突出,環保科技投入增長較快,大量環保新技術涌現出來.過去主管部門主持或委托有關單位開展的各類成果鑒定、技術評價活動受到評審時間倉促、專家知識面有限、責任不明確、標準不明確等因素的限制,有較大的局限性,而且存在重形式走過場的傾向,影響了評價結果的科學公正性.其結果是科研成果或是經不起實踐檢驗,或是難以在社會上推廣,致使國家科技投入大打折扣[1-3].

20世紀90年代,美國、加拿大、日本、韓國等國環保部門先后建立、實施了環境技術驗證(ETV)制度[4-9].通過開展ETV,可以定量地了解新的或經改進的環境技術的真實水平,進而提高技術的可信度和市場競爭力,提高環保技術進入國內和國際市場的速度.我國的相關研究較少,多是對國外ETV制度及應用方面的介紹與評價[10-13].本文在系統分析國際經驗的基礎上,開展環境技術驗證評價體系研究,建立國際等效且適合我國國情的環境技術驗證評價體系,指導驗證評價工作按照規定的程序、方法和標準,對剛剛商業化或具有商業化潛力的各類環境創新技術(包括工藝技術、單元產品和成套設備等)開展實測驗證,并綜合運用分析測試、數理統計以及專家輔助評價等方法,重點對其環境保護性能、能耗水平、可靠性、經濟性、風險性、先進性以及技術持有方自我聲明的其他技術性能進行以驗證為主的客觀評價,為我國環境保護技術的創新發展及市場化、產業化提供技術支撐.

1 環境技術驗證評價體系建立

1.1 環境技術驗證評價的基本流程

在借鑒國外ETV評價體系發展的經驗基礎上,確定了我國環境技術驗證評價的基本流程,具體的驗證評價程序可分為驗證申請、驗證準備、驗證測試、驗證評價、驗證結果發布5個階段(圖1).

(1) 驗證申請階段:技術持有者向驗證辦公室申請技術驗證,由辦公室根據申請技術特點委托相關驗證機構開展后續工作.

(2) 驗證準備階段:驗證機構對技術資料進行審核.當技術資料滿足要求時,由驗證機構牽頭制訂《驗證評價計劃》.驗證機構商技術持有者選定測試機構和驗證場所.《驗證評價計劃》一經確認,技術持有者、驗證場所業主及測試機構應按《驗證評價計劃》要求完成測試工作的各項準備.

(3) 驗證測試階段:驗證準備工作完成后,經驗證機構確認,開始測試.測試機構應按照《驗證評價計劃》的規定和要求進行測試.如果對測試過程有重大調整,需經過驗證機構、技術持有者及ETV辦公室同意.驗證機構應對整個測試過程進行監督.測試機構完成測試后,編寫《測試報告》(包括測試過程中的各種原始數據記錄和相關資料),并提交給驗證機構.

(4) 驗證評價階段:驗證機構對《測試報告》進行審核,并根據《驗證評價計劃》、《測試報告》及有關技術資料,通過數理統計方法,對驗證結果進行評價,編制《驗證評價報告》.

驗證機構需依據《驗證評價報告》擬寫一個驗證聲明(相當于《驗證評價報告》的概要版),同《驗證評價報告》一起報給驗證辦公室審查.

(5) 驗證結果發布階段:驗證辦公室在驗證技術委員會的協助下,審查驗證聲明、《驗證評價報告》、《測試報告》,經審查通過的驗證聲明及《驗證評價報告》是驗證的主要結果,正式授予技術持有者,并在ETV網站上公布.原則上《驗證評價計劃》及《測試報告》也在ETV網站上公布,如果技術持有者認為涉及該技術秘密的除外.驗證后,技術持有者擁有 ETV標識(LOGO)的使用權,但需要按照相關規定合理使用.

1.2 測試參數體系設計

環境保護技術在進行驗證測試之前,必須確定驗證測試的參數.根據環境技術驗證測試目標,測試參數應以環境效果參數、運行維護參數、運行工藝參數等可以測量的參數為主.綜合考慮,我國環境保護技術驗證測試的參數包括3類(圖2).

環境效果參數是用來表征環境保護技術的污染物處理效果的參數,是環境保護技術驗證測試的主要內容.對于污染治理技術,環境效果參數一般是污染物去除效果參數,對于監測技術,一般是準確度、精密度及被測污染物參數等.環境效果參數是必須驗證的測試參數,而且是必須通過驗證測試獲得的.

在進行驗證測試時,除了要考慮一般的測試參數,更為關鍵的是,測試參數應能反映技術的特點,檢驗技術聲明的可靠性.環境效果參數分為通用參數和特征參數兩類.通用參數可以證明技術的基本性能.即對于某一類環境保護技術,表征其環境處理效果共同性的環境效果參數,如污水處理技術中的BOD5、CODCr參數,汽車尾氣處理技術中的 NOχ、顆粒物參數等.特征參數反映技術特征、應用行業的特征以及其它特異性的技術效果.對于某一項具體的環境保護技術,由技術持有者自我聲明的,表征該項技術特異性處理效果的環境效果參數即為特征參數.通用參數和特征參數由技術持有者和驗證機構協商確定.

圖1 驗證評價一般流程示意Fig.1 Sketch Map of environmental technology verification

維護管理參數是維持環境保護技術正常運行及日常維護的參數,如能源資源消耗(如水、電和藥劑等)、經濟成本、操作的難易程度等,主要用來衡量技術的運營和維護性能.維護管理參數屬于必須驗證的測試參數,此類參數的獲取主要通過記錄和統計方式獲取.維護管理參數由測試機構與技術持有者協商確定.

運行工藝參數是直接對環境保護技術穩定運行及污染物處理效果產生影響的工藝參數,如污水處理技術中的污泥回流比、水力停留時間等.運行工藝參數是必須驗證的測試參數,且一般不少于兩項,主要通過測試的方式獲取.

圖2 我國環境驗證測試的參數體系分類Fig.2 The classification system of environment technology verification

1.3 測試周期的確定

借鑒國外驗證技術測試周期的選取原則,參考我國有關標準規范,本課題認為應由驗證機構、測試機構、專家組結合實際情況確定測試周期,并滿足如下要求:(1) 應滿足驗證技術性能的有效性和可靠性、運營維護管理的穩定性和經濟性,以及操作難易程度的要求;(2) 應反映被驗證技術對環境條件的適應性,例如:低溫條件對某污水生物處理技術運行穩定性影響較大,測試周期應至少涵蓋1個月低溫期;(3) 應反映被驗證技術對特征污染物的去除效果;(4) 應反映污染物負荷周期變化和抗沖擊能力;(5) 對于工業行業,應反映生產周期特點,針對連續生產和間歇生產分別設定測試周期.其中,對生產周期小于2d的行業或企業,測試周期不能少于14d;(6) 在考慮科學合理采樣頻率的條件下,應滿足數據評價最低樣本數要求.常見技術類別測試周期的推薦值見表1.

表1 常見技術類別測試周期推薦值Table1 Common technical category test cycle recommended values

1.4 采樣頻率的確定

采樣頻率和采樣時間應考慮生產周期、污染負荷變化、流量負荷變化、環境條件變化等因素,并結合樣本數的要求確定.采樣頻率、采樣時間點的確定應遵循以下原則:(1) 應考慮不同的生產方式.對于連續生產,應反映日變化和周變化趨勢;對于間歇生產,采樣頻率應與生產周期一致,并反映小時變化趨勢;(2) 應考慮節假日、夜間、生產間隙;(3) 在極端運行和環境條件下,應適當加大采樣頻率;(4) 技術設施運行穩定時,可以適當減少采樣頻率,污染負荷或技術設施運行不穩定時,應適當加大采樣頻率.

2 案例應用

為驗證完善研究成果,本課題組開展了某公司自主研發的“水蚯蚓原位消解污泥技術”案例研究.該技術在傳統污水處理系統生化池中引入更高營養級的后生動物水蚯蚓,利用水蚯蚓和微生物的協同作用原位消解污泥,實現污泥過程減量.中國環境科學學會作為驗證機構,清華大學環境質量檢測中心作為測試機構,通過現場及實驗室測試,對數據進行分析和評價,驗證了該技術的污泥減量效果及相關環境性能,驗證測試周期為213d.

2.1 驗證內容

本次技術驗證的目標是:在出水水質達標的條件下,評估水蚯蚓原位消解污泥技術(以下亦簡稱“水蚯蚓工藝”)的污泥減量效果.驗證內容如下:(1) 出水水質是否能夠達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準 GB18918-2002》[14]中一級 B的要求,以 CODcr、BOD5、TP、TN、NH3-N、SS、pH值7個常規水質指標和銅、鎳、鉛、鉻、鎘、鋅、汞、砷8個重金屬指標來評價;(2) 記錄新技術采用后的產泥量,并與理論產泥量、新技術采用前的產泥量進行對比,評估新技術的污泥減量效果;(3) 污水處理工藝電耗;(4) 水蚯蚓原位消解污泥技術的運行維護情況.

2.2 測試條件

表2 測試期間進水水質(mg/L)Table2 The inlet water quality during the test (mg/L)

測試期間,實際測試條件如下:

(1) 進水水量范圍:7.27×103～1.28×104t/d;

(2) 進水水質條件:見表2

(3) 氧化溝混合液污泥濃度(MLSS):3.75×103～5.59×103mg/L.

2.3 測試參數

根據水蚯蚓原位消解污泥技術的特點和驗證目標,確定了測試參數(表3).

在充分調查并搜集驗證工藝技術工程的工藝流程、設計參數、運行參數、技術特點等基本資料的基礎上,共設置了7個采樣點,不同指標的測試方法及測試頻率如表4所示.

維護管理參數:水量主要根據水表數據來核定.現場監控人員每日記錄水量數據.耗電量主要根據電表數據來核定.現場監控人員每日記錄電表數據,核算測試期間萬t污水耗電量.

2.4 驗證結果

通過現場測試和數據分析,該技術驗證結果如下:水蚯蚓原位消解污泥技術是一種污泥減量技術.

(1) 驗證測試期間,在正常進水條件下,以《城鎮污水處理廠污染物排放標準GB18918-2002》[14]一級B的要求為標準.由表5可知,常規水質指標中的TP、NH3-N、SS以及重金屬指標中的鎳存在一定程度的超標現象;其余均100%達標.

(2) 由表6可知,采用水蚯蚓工藝后,產泥系數為0.248,產泥系數降低了75.3%.

(3) 測試期間,系統各月電耗基本穩定,采用前2009,2010年耗電分別為0.304,0.334kW?h/t水.采用水蚯蚓工藝后耗電量為0.339kW?h/t水,噸水耗電量無明顯增加.

(4) 驗證測試期間,系統運行平穩,未出現影響工藝正常運行及出水水質的重大故障.

表3 測試參數匯總Table3 Test parameters

表4 不同指標的測試方法及測試頻率Table4 Different test methods and test frequency index

表5 測試期間出水水質各指標達標率(%)Table5 The outlet water quality compliance rate during the test (%)

表6 水蚯蚓工藝采用前后剩余污泥產量及產泥系數比較Table6 Sludge production and surplus sludge yield coefficient before and after the technological transformation of water earthworm

3 結語

在借鑒國外環境技術驗證評價體系發展的經驗基礎上,確定了我國環境技術驗證評價的基本流程,具體的驗證評價程序可分為驗證申請、驗證準備、驗證測試、驗證評價、驗證結果發布5個階段.驗證評價是環境保護技術管理體系的重要組成部分,從案例應用來看,能夠客觀反映技術的各項性能指標,是現有環保科學技術評價體系的重要補充和創新.

我國環境技術驗證評價尚處于初步探索研究階段,應按照突出重點、分步實施的要求開展試點工作,積極探索與現行環境管理制度的結合,為環境保護工作提供有效的支持.建議選取“十一五”及“十二五”期間所取得的部分標志性產業化應用新技術成果,開展驗證工作,對驗證效果好的技術,向社會推廣應用.

[1] 易 斌,楊 艷.中國環境保護技術評價體系發展概況 [J]. 中國環保產業,2003,(6):30-32.

[2] 孫 寧,蔣國華,吳舜澤.國家環境技術管理體系實施現狀與政策建議 [J]. 環境保護,2010(8):36-38.

[3] 王海政.面向公共決策技術評價的多維融合方法體系 [J]. 科學與科學技術管理,2006,27(7):26.

[4] Verification Protocols [EB/Z]. http://www.epa.gov/nrmrl/std/ etv/vp.Html,2013-10-22.

[5] 過 去 の 実 証済 の 技 術 一覧 は こ ち ら [EB/Z].http: //www.env.go.jp/policy/etv/s02_c1.html#02,2013-10-20.

[6] Environmental Technology Verification Program [EB/Z] http://www.epa.gov/etv/,2013-08-21.

[7] ETV Canada[EB/Z]. http://etvcanada.ca/,2013-10-09

[8] EU Environmental Technology Verificationprogramme[EB/Z]. http:// ec.europa.eu/environment/etv/index.htm,2013-08-13.

[9] Danish Centre for Verification of Climate and Environmental Technologies [EB/Z]. http://www.etv-denmark.com/,2013-10-20.

[10] 田艷麗,許春蓮,李 朋,等.國外ETV制度對我國環境技術管理的啟示 [J]. 環境工程與技術,2012,35(6I):419-422.

[11] 李 瑩,王學軍.美國環境技術認證(ETV)計劃簡介 [J]. 中國人口?資源與環境,2001,11(3):121-122.

[12] 王凱軍.國外環境技術管理對我國的啟示 [J]. 環境保護,2007,(8):32-36.

[13] 秦海巖,王 磊,孫天晴.歐洲環境技術驗證制度對中國碳減排技術認證的啟示 [J]. 中國人口.資源與環境,2012,22(11):26-30.

[14] GB18918-2002 城鎮污水處理廠污染物排放標準 [S].

Study of environmental technology verification assessment system and case application.

LIU Ping, SHAO Shi-yun*, WANG Rui, Yi Bin
(Chinese Society for Environmental Sciences, Beijing100082, China). China Environmental Science,2014,34(8)：2161～2166

At present, environmental technology assessment system dominated by the government has been unable to meet the different needs of environmental technology innovation under the new situation, in order to adapt to the rapid development of China's environmental technology and environmental protection requirements, the urgent need to establish an effective environmental technology assessment system. Based on the comparative study of the environmental technology verification (ETV) system in Canada, American etc., the international equivalent with the national conditions of China Environmental Technology Verification evaluation procedures and test parameters of the system was put forward, the basic process is divided into the verification, validation, verification and test application for verification, validation, evaluation results released in5 stages, the design principle and method of testing parameters, test cycle, the sampling frequency was studied. And the water earthworm in situ digestion sludge technology as an example of application, the environmental protection effects of the technology, the environmental impact and important performance from the point of view of other environmental point of view was tested and analyzed. The results showed, the environmental effect parameters, maintenance management and evaluation parameters the operation parameters, the real performance can be objectively and effectively reflect the processing technology. ETV procedures and methods to establish an important complement and innovation of existing environmental protection science and technology evaluation system.

t：environmental technology；evaluation；application

X820.6

：A

：1000-6923(2014)08-2161-06

劉 平(1973-),女,山西長治人,高級工程師,博士,主要從事環境技術評價、環境與健康等方面的研究.發表論文10余篇.

2013-12-20

國家水體污染控制與治理科技重大專項(2009ZX07529 -007)

* 責任作者, 工程師, shiyunshao@163.com