劉 平,邵世云,王 睿,易 斌

(中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會,北京100082)

環(huán)境技術(shù)驗證評價體系研究與案例應(yīng)用

劉 平,邵世云*,王 睿,易 斌

(中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會,北京100082)

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

環(huán)境技術(shù)；驗證評價；案例應(yīng)用

目前,隨著我國環(huán)境問題日益突出,環(huán)?？萍纪度朐鲩L較快,大量環(huán)保新技術(shù)涌現(xiàn)出來.過去主管部門主持或委托有關(guān)單位開展的各類成果鑒定、技術(shù)評價活動受到評審時間倉促、專家知識面有限、責(zé)任不明確、標(biāo)準(zhǔn)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(jié)果的科學(xué)公正性.其結(jié)果是科研成果或是經(jīng)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(jì)90年代,美國、加拿大、日本、韓國等國環(huán)保部門先后建立、實施了環(huán)境技術(shù)驗證(ETV)制度[4-9].通過開展ETV,可以定量地了解新的或經(jīng)改進的環(huán)境技術(shù)的真實水平,進而提高技術(shù)的可信度和市場競爭力,提高環(huán)保技術(shù)進入國內(nèi)和國際市場的速度.我國的相關(guān)研究較少,多是對國外ETV制度及應(yīng)用方面的介紹與評價[10-13].本文在系統(tǒng)分析國際經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,開展環(huán)境技術(shù)驗證評價體系研究,建立國際等效且適合我國國情的環(huán)境技術(shù)驗證評價體系,指導(dǎo)驗證評價工作按照規(guī)定的程序、方法和標(biāo)準(zhǔn),對剛剛商業(yè)化或具有商業(yè)化潛力的各類環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)(包括工藝技術(shù)、單元產(chǎn)品和成套設(shè)備等)開展實測驗證,并綜合運用分析測試、數(shù)理統(tǒng)計以及專家輔助評價等方法,重點對其環(huán)境保護性能、能耗水平、可靠性、經(jīng)濟性、風(fēng)險性、先進性以及技術(shù)持有方自我聲明的其他技術(shù)性能進行以驗證為主的客觀評價,為我國環(huán)境保護技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展及市場化、產(chǎn)業(yè)化提供技術(shù)支撐.

1 環(huán)境技術(shù)驗證評價體系建立

1.1 環(huán)境技術(shù)驗證評價的基本流程

在借鑒國外ETV評價體系發(fā)展的經(jīng)驗基礎(chǔ)上,確定了我國環(huán)境技術(shù)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(zhǔn)備、驗證測試、驗證評價、驗證結(jié)果發(fā)布5個階段(圖1).

(1) 驗證申請階段:技術(shù)持有者向驗證辦公室申請技術(shù)驗證,由辦公室根據(jù)申請技術(shù)特點委托相關(guān)驗證機構(gòu)開展后續(xù)工作.

(2) 驗證準(zhǔn)備階段:驗證機構(gòu)對技術(shù)資料進行審核.當(dāng)技術(shù)資料滿足要求時,由驗證機構(gòu)牽頭制訂《驗證評價計劃》.驗證機構(gòu)商技術(shù)持有者選定測試機構(gòu)和驗證場所.《驗證評價計劃》一經(jīng)確認,技術(shù)持有者、驗證場所業(yè)主及測試機構(gòu)應(yīng)按《驗證評價計劃》要求完成測試工作的各項準(zhǔn)備.

(3) 驗證測試階段:驗證準(zhǔn)備工作完成后,經(jīng)驗證機構(gòu)確認,開始測試.測試機構(gòu)應(yīng)按照《驗證評價計劃》的規(guī)定和要求進行測試.如果對測試過程有重大調(diào)整,需經(jīng)過驗證機構(gòu)、技術(shù)持有者及ETV辦公室同意.驗證機構(gòu)應(yīng)對整個測試過程進行監(jiān)督.測試機構(gòu)完成測試后,編寫《測試報告》(包括測試過程中的各種原始數(shù)據(jù)記錄和相關(guān)資料),并提交給驗證機構(gòu).

(4) 驗證評價階段:驗證機構(gòu)對《測試報告》進行審核,并根據(jù)《驗證評價計劃》、《測試報告》及有關(guān)技術(shù)資料,通過數(shù)理統(tǒng)計方法,對驗證結(jié)果進行評價,編制《驗證評價報告》.

驗證機構(gòu)需依據(jù)《驗證評價報告》擬寫一個驗證聲明(相當(dāng)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(jié)果發(fā)布階段:驗證辦公室在驗證技術(shù)委員會的協(xié)助下,審查驗證聲明、《驗證評價報告》、《測試報告》,經(jīng)審查通過的驗證聲明及《驗證評價報告》是驗證的主要結(jié)果,正式授予技術(shù)持有者,并在ETV網(wǎng)站上公布.原則上《驗證評價計劃》及《測試報告》也在ETV網(wǎng)站上公布,如果技術(shù)持有者認為涉及該技術(shù)秘密的除外.驗證后,技術(shù)持有者擁有 ETV標(biāo)識(LOGO)的使用權(quán),但需要按照相關(guān)規(guī)定合理使用.

1.2 測試參數(shù)體系設(shè)計

環(huán)境保護技術(shù)在進行驗證測試之前,必須確定驗證測試的參數(shù).根據(jù)環(huán)境技術(shù)驗證測試目標(biāo),測試參數(shù)應(yīng)以環(huán)境效果參數(shù)、運行維護參數(shù)、運行工藝參數(shù)等可以測量的參數(shù)為主.綜合考慮,我國環(huán)境保護技術(shù)驗證測試的參數(shù)包括3類(圖2).

環(huán)境效果參數(shù)是用來表征環(huán)境保護技術(shù)的污染物處理效果的參數(shù),是環(huán)境保護技術(shù)驗證測試的主要內(nèi)容.對于污染治理技術(shù),環(huán)境效果參數(shù)一般是污染物去除效果參數(shù),對于監(jiān)測技術(shù),一般是準(zhǔn)確度、精密度及被測污染物參數(shù)等.環(huán)境效果參數(shù)是必須驗證的測試參數(shù),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(shù),更為關(guān)鍵的是,測試參數(shù)應(yīng)能反映技術(shù)的特點,檢驗技術(shù)聲明的可靠性.環(huán)境效果參數(shù)分為通用參數(shù)和特征參數(shù)兩類.通用參數(shù)可以證明技術(shù)的基本性能.即對于某一類環(huán)境保護技術(shù),表征其環(huán)境處理效果共同性的環(huán)境效果參數(shù),如污水處理技術(shù)中的BOD5、CODCr參數(shù),汽車尾氣處理技術(shù)中的 NOχ、顆粒物參數(shù)等.特征參數(shù)反映技術(shù)特征、應(yīng)用行業(yè)的特征以及其它特異性的技術(shù)效果.對于某一項具體的環(huán)境保護技術(shù),由技術(shù)持有者自我聲明的,表征該項技術(shù)特異性處理效果的環(huán)境效果參數(shù)即為特征參數(shù).通用參數(shù)和特征參數(shù)由技術(shù)持有者和驗證機構(gòu)協(xié)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(shù)是維持環(huán)境保護技術(shù)正常運行及日常維護的參數(shù),如能源資源消耗(如水、電和藥劑等)、經(jīng)濟成本、操作的難易程度等,主要用來衡量技術(shù)的運營和維護性能.維護管理參數(shù)屬于必須驗證的測試參數(shù),此類參數(shù)的獲取主要通過記錄和統(tǒng)計方式獲取.維護管理參數(shù)由測試機構(gòu)與技術(shù)持有者協(xié)商確定.

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

圖2 我國環(huán)境驗證測試的參數(shù)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(shù)測試周期的選取原則,參考我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,本課題認為應(yīng)由驗證機構(gòu)、測試機構(gòu)、專家組結(jié)合實際情況確定測試周期,并滿足如下要求:(1) 應(yīng)滿足驗證技術(shù)性能的有效性和可靠性、運營維護管理的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性,以及操作難易程度的要求;(2) 應(yīng)反映被驗證技術(shù)對環(huán)境條件的適應(yīng)性,例如:低溫條件對某污水生物處理技術(shù)運行穩(wěn)定性影響較大,測試周期應(yīng)至少涵蓋1個月低溫期;(3) 應(yīng)反映被驗證技術(shù)對特征污染物的去除效果;(4) 應(yīng)反映污染物負荷周期變化和抗沖擊能力;(5) 對于工業(yè)行業(yè),應(yīng)反映生產(chǎn)周期特點,針對連續(xù)生產(chǎn)和間歇生產(chǎn)分別設(shè)定測試周期.其中,對生產(chǎn)周期小于2d的行業(yè)或企業(yè),測試周期不能少于14d;(6) 在考慮科學(xué)合理采樣頻率的條件下,應(yīng)滿足數(shù)據(jù)評價最低樣本數(shù)要求.常見技術(shù)類別測試周期的推薦值見表1.

表1 常見技術(shù)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(yīng)考慮生產(chǎn)周期、污染負荷變化、流量負荷變化、環(huán)境條件變化等因素,并結(jié)合樣本數(shù)的要求確定.采樣頻率、采樣時間點的確定應(yīng)遵循以下原則:(1) 應(yīng)考慮不同的生產(chǎn)方式.對于連續(xù)生產(chǎn),應(yīng)反映日變化和周變化趨勢;對于間歇生產(chǎn),采樣頻率應(yīng)與生產(chǎn)周期一致,并反映小時變化趨勢;(2) 應(yīng)考慮節(jié)假日、夜間、生產(chǎn)間隙;(3) 在極端運行和環(huán)境條件下,應(yīng)適當(dāng)加大采樣頻率;(4) 技術(shù)設(shè)施運行穩(wěn)定時,可以適當(dāng)減少采樣頻率,污染負荷或技術(shù)設(shè)施運行不穩(wěn)定時,應(yīng)適當(dāng)加大采樣頻率.

2 案例應(yīng)用

為驗證完善研究成果,本課題組開展了某公司自主研發(fā)的“水蚯蚓原位消解污泥技術(shù)”案例研究.該技術(shù)在傳統(tǒng)污水處理系統(tǒng)生化池中引入更高營養(yǎng)級的后生動物水蚯蚓,利用水蚯蚓和微生物的協(xié)同作用原位消解污泥,實現(xiàn)污泥過程減量.中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會作為驗證機構(gòu),清華大學(xué)環(huán)境質(zhì)量檢測中心作為測試機構(gòu),通過現(xiàn)場及實驗室測試,對數(shù)據(jù)進行分析和評價,驗證了該技術(shù)的污泥減量效果及相關(guān)環(huán)境性能,驗證測試周期為213d.

2.1 驗證內(nèi)容

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

2.2 測試條件

表2 測試期間進水水質(zhì)(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(zhì)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(shù)

根據(jù)水蚯蚓原位消解污泥技術(shù)的特點和驗證目標(biāo),確定了測試參數(shù)(表3).

在充分調(diào)查并搜集驗證工藝技術(shù)工程的工藝流程、設(shè)計參數(shù)、運行參數(shù)、技術(shù)特點等基本資料的基礎(chǔ)上,共設(shè)置了7個采樣點,不同指標(biāo)的測試方法及測試頻率如表4所示.

維護管理參數(shù):水量主要根據(jù)水表數(shù)據(jù)來核定.現(xiàn)場監(jiān)控人員每日記錄水量數(shù)據(jù).耗電量主要根據(jù)電表數(shù)據(jù)來核定.現(xiàn)場監(jiān)控人員每日記錄電表數(shù)據(jù),核算測試期間萬t污水耗電量.

2.4 驗證結(jié)果

通過現(xiàn)場測試和數(shù)據(jù)分析,該技術(shù)驗證結(jié)果如下:水蚯蚓原位消解污泥技術(shù)是一種污泥減量技術(shù).

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

(2) 由表6可知,采用水蚯蚓工藝后,產(chǎn)泥系數(shù)為0.248,產(chǎn)泥系數(shù)降低了75.3%.

(3) 測試期間,系統(tǒng)各月電耗基本穩(wěn)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(tǒng)運行平穩(wěn),未出現(xiàn)影響工藝正常運行及出水水質(zhì)的重大故障.

表3 測試參數(shù)匯總Table3 Test parameters

表4 不同指標(biāo)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(zhì)各指標(biāo)達標(biāo)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(chǎn)量及產(chǎn)泥系數(shù)比較Table6 Sludge production and surplus sludge yield coefficient before and after the technological transformation of water earthworm

3 結(jié)語

在借鑒國外環(huán)境技術(shù)驗證評價體系發(fā)展的經(jīng)驗基礎(chǔ)上,確定了我國環(huán)境技術(shù)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(zhǔn)備、驗證測試、驗證評價、驗證結(jié)果發(fā)布5個階段.驗證評價是環(huán)境保護技術(shù)管理體系的重要組成部分,從案例應(yīng)用來看,能夠客觀反映技術(shù)的各項性能指標(biāo),是現(xiàn)有環(huán)?？茖W(xué)技術(shù)評價體系的重要補充和創(chuàng)新.

我國環(huán)境技術(shù)驗證評價尚處于初步探索研究階段,應(yīng)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(xiàn)行環(huán)境管理制度的結(jié)合,為環(huán)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(biāo)志性產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用新技術(shù)成果,開展驗證工作,對驗證效果好的技術(shù),向社會推廣應(yīng)用.

[1] 易 斌,楊 艷.中國環(huán)境保護技術(shù)評價體系發(fā)展概況 [J]. 中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2003,(6):30-32.

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

[3] 王海政.面向公共決策技術(shù)評價的多維融合方法體系 [J]. 科學(xué)與科學(xué)技術(shù)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(shù) 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(huán)境技術(shù)管理的啟示 [J]. 環(huán)境工程與技術(shù),2012,35(6I):419-422.

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

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

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

[14] GB18918-2002 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn) [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(huán)境技術(shù)評價、環(huán)境與健康等方面的研究.發(fā)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(zé)任作者, 工程師, shiyunshao@163.com