赴美污染源在线监控系统培训考察报告

2013-06-20 字数: 8191 阅读: 2002

赴美污染源在线监控系统培训考察报告

为了解美国污染物监控系统情况,借鉴国外先进的管理经验,了解最新的污染源监控新技术和管理方法,我随国家环保总局环境监察局考察团,于2014年2月19日至3月16日赴美国进行了培训考察。其间,在科罗拉多洲的哈希公司总部进行了为期两周的各种在线监测仪器和与在线监测相关的辅助监测仪器的培训;在华盛顿特区对美国国家环保局(简称epa)总部,美国污水处理厂联合会及世界能源研究所进行了考察和交流;我们还与内华达州水务局就污水处理厂排水在线监测使用情况进行了座谈,并对有关在线数据传输问题进行了交流。本次培训考察团成员来自北京、天津、上海、河北、河南、安徽、湖南、云南8个省、直辖市的环境监察人员、监测人员和环境管理人员。在培训考察期间,美国有关接待单位和负责培训的哈希公司都非常重视,在美国哈希公司总部所在地的丹佛市培训时,抽调部门主管作培训师,授课老师作了精心准备,培训内容及考察点都作了精心安排,尤其是哈希公司总裁亲自与我们一起研讨,表现出很高的热情。参加培训的人员以学取真经、不枉此行为己任,听课认真,记得仔细,表现出强烈的求知欲。成员还根据各自单位和自身的环保实践,提出各种问题,与美国有关人员进行了热烈的讨论,使培训工作得到了良性的互动。通过近一个月的培训、考察,基本上了解了美国当前污染物自动监控系统的技术发展、管理实施等情况。现将此次培训的有关情况汇报如下:

一、培训情况

国家环境保护总局环境监察局为切实解决好国内污染源监控装置安装、运营、管理中存在的问题,在组团之初广泛征求各省市环保职能部门的意见,制定了详细的培训计划。到达美国后即按计划开展了培训,培训的主要内容包括国外在线监控仪器的新技术和新仪器;便携式快速监测仪器的新技术、新仪器;实验室分析的新技术及进展;美国国家环保局对排污企业的管理和监督模式;美国对城市及河流污染物进行控制、消减的主要方法;现场参观美国的城市及河流污水监控仪器的运行状况等内容。

(一)在线水质监控仪器

美国hach公司是世界著名的水质监测分析仪器的生产厂商,在线水质监测仪器产品众多,且在技术上处于领先地位。我们主要接受了在线cod、在线流量计、在线氨氮、在线toc、多参数水质分析仪等项目的培训。培训侧重于目前世界上广泛采用的技术原理、每种方法的优缺点及该公司仪器的特点等方面内容。

1、cod max 型水质在线分析仪

美国hach公司生产的cod max 型水质在线分析仪,主要用于企业排放的污水中cod的监测,该仪器采用符合中国国家环保总局确定的cod铬法进行监测,仪器中采用活塞泵代替了传统的及目前国内常用的蠕动泵,解决了目前国内通常所使用的仪器由于泵管的磨损及老化引起的每三~六月需要更换泵管的问题,同时提高了仪器的试剂加注精度。该仪器安装了安全面板,在仪器中试剂不排空的情况下,该面板是不能被打开的,消除了因仪器内含有高浓度硫酸而对操作人员可能造成的伤害,而且仪器在未安装安全面板及关闭面板的情况下是不能开机的。该仪器在分析高浓度氯离子的污水等方面也有优势。

2、在线流量计

对排污企业排放的污水进行准确的计量一直是困扰国内环保部门的难题。hach公司在污水计量方面有许多产品,且有优势。一种是8100、8500型,分固定和便携两种型式,主要用于对污水排放管为满管状态的测量,仪器采用超声波多普勒原理,可方便安装在水泥管、铁管及玻璃钢管外,与污水不直接接触,安装方便,测量精度高,适用范围广;另一种为900型,主要适用于排污管道水平且未充满污水的状态,该类仪器有两个超声波探头,一个竖直安装在管道内侧上壁处,用于对管道液面高度的测量,一个置于水底中,对液体流速进行测量,通过对两个探头所得的数据及已知的管道尺寸参数进行计算就可得到污水流量,仪器分便携式和固定式两种。目前世界上该类仪器普遍采用的是超声波多普勒法,只是各家厂商生产的仪器在安装、使用上有繁有简,使用的方便程度及测量方式不同,广泛地了解每个公司的产品,对我国众多的排污企业及其多变的排污方式的污水测量有较大的帮助。

3、在线氨氮监测仪

我国对化肥企业、城市污水厂及排放高浓度有机污水的企业都应进行氨氮的监测。hach公司生产的氨氮监测仪采用比色法进行测量,其中对高浓度的采用纳氏比色法,对低浓度的采用水杨酸比色法,符合我国国标的要求。该方法受水中杂质的影响较小,与气敏电极法相比,不需要经常更换电极,不受易挥发有机组份的干扰,测量精度高。与选择电极法相比,当遇到一价阳离子时其测量精度不受较大的影响。该种方法应该说对我国的企业类型众多、污水成分极复杂的现状来说是相当适用的。

4、toc在线监测仪

cod反映的是水中用强氧化剂氧化时有机物的多少,bod反映的是水中生物氧化的有机物的多少。这两种方法所测的耗氧有机物的量均为水中有机物的一部分。toc则测量水中全部有机物的多少。测量方法有高温燃烧法及紫外催化法(湿法)。紫外催化法是首先在水样中加酸,去除水中的有机碳,使其反应生成二氧化碳而消除,再在水样中加入过硫酸盐,用紫外光催化氧化,使水中的含碳有机物生成二氧化碳排出,用非分散红外分光光度计测量所排出的二氧化碳的量,从而得出水中总有机物的含量。高温燃烧法去除无机碳的方法与湿法相同,去除了无机碳的水样在pt催化剂的催化下在氧气中燃烧,有机物与氧反应生成二氧化碳,用非分散红外分光光度计测量该二氧化碳的量,从而得出水中总有机物的含量。两种方法各有优缺点,湿法中,需要加入过硫酸盐,反应时间长;高温燃烧法在水中无机离子较多的情况下,易使催化剂表面产生沉积,降低了催化剂的催化效率。我国在选用toc测量仪时,应根据各地水质的具体情况,考虑这两种方法的仪器的优缺点分别选用。

5、多参数水质分析仪

测量水中的ph值、电导、溶解氧、浊度及温度5个参数是环保部门经常进行的工作。hydrolab 型多参数水质分析仪可进行这5个常规项目的分析,同时还可以扩展到15个参数,其中可进行叶绿素a、蓝绿藻两个项目的监测,这对监测水体的富营养化过程具有重要意义。目前,国内叶绿素a、蓝绿藻监测的常规方法都是在实验室进行,监测周期长。而该仪器可直接将探头插入水中进行现场监测,也可固定在水体中进行长期监测,不需要建设水质自动站房、提水等装置,使用方便,在目前我国的河流、湖库监测中具有较广泛的推广价值。

6、在线总磷监测

我国排污企业众多,对有些企业需要进行总磷监测。目前国内安装总磷在线监测仪的企业为数不多,分析方法及使用经验还不多。hach公司生产的phosphax型总磷在线监测仪使用我国标准的钼蓝比色法,前处理装置是按我国国标标准方法进行样品处理,水样中的颗粒物采用超声波震碎而非过滤式,仪器监测与传统实验室监测方法数据可比性较高。

7、xc-100xc1000在线控制器

传感器所测的监测数据需要传输到数据控制器进行处理。控制器的功能直接影响到测量的方便性。功能强大的而通用的在线数据控制器对提高监测效率、简化实验装置有较好的作用。培训中,专家介绍了目前世界上的多种数据在线控制器,对我们今后的选用有较大的帮助。

(二)便携式现场水质分析技术 (三)其它先进技术

环境监测技术近年来发展很快,新技术、新仪器层出不穷。新的分析方法在原理上不断有创新,有些虽然还没有产品,但充分了解新技术的发展动向对我们在实际工作中具有重要意义。培训还专门安排了新技术发展方向及趋势的内容。主要有荧光法测量溶解氧、现场快速测量叶绿素a、蓝绿藻、紫外杀菌及智能传感器等内容。

1、荧光法测量溶解氧

传统测量水中溶解氧的方法有化学试剂滴定法及膜电极法。使用化学试剂滴定法分析周期长,不适用于现场的快速监测;膜电极法需要定期添加和更换电解液及膜电极,使用中维护量大,耗材消耗多。荧光法测量溶解氧不是电化学法,它使用光膜产品,水中的氧气存在会影响电子的激发时间,从而根据电子激发的状态产生的荧光强度进行测量。仪器不需要化学试剂,荧光膜的更换周期长达一年左右,且不需要定期校准,较传统的膜电极法有明显的优势。该法目前正在申请美国epa认证。

2、叶绿素a、蓝绿藻的测量

传统的叶绿素a测量前处理繁杂,重现性差,在进行水体富营养化测量中时效性差,新的测量方法是用紫外传感技术,可进行现场的实时监测,且不需要化学试剂;蓝绿藻的测量方法与测量叶绿素a的方法基本相同,该方法对我国需要进行水体富营养化监测的地区具有现实的意义。

3、紫外杀菌技术

传统的饮用水及城市污水杀菌方法为加氯法,氯气在杀死水中细菌的同时也会产生新的污染,一些含氯的有机物有致癌作用,该方法的成本较高,采用紫外杀菌技术,无二次污染,成本低,效果较好,有较好的推广价值。

(四)美国环保总署(environmental protection agency) 1、关于企业管理制度(排污许可证制度)

排污许可证制度是一项在美国广泛推行的环保管理制度。制度要求对每一个排放点源都必须由管理部门颁发的排放许可证,并且要严格依照许可证内容依法排放(但目前在美国对面源污染的控制还未做到许可证管理)。

1)排污许可证的发放管理

排污许可证主要由epa进行发放;

经过epa批准,一些有资质能力的州政府也可发放许可证,但epa有权根据情况随时收回州政府发证权限。

排污许可证的管理一般遵循“谁发证,谁管理”的原则。即由epa发证的企业,由epa进行证照管理,由州政府发证的企业,则由州政府管理。

2)排污许可证内容

以技术和水质量两方面为基础核定的排放限值;

监测因子及其浓度;

监测手段及方法;

排放量;

上报数据时间周期等

3)美国epa目前工作重点

经多年发展,美国境内排污企业的点源污染已经得到了很好的控制,对工业污染的监控已经不再是美国epa的工作重点。这与中国国情有很大不同。美国epa现阶段的工作重点主要有如下三个方面:

大面积场所(如停车场)经暴雨冲洗后可能产生的污染。

雨污混流管的溢流。

畜禽养殖。

2、关于排污企业数据管理制度

1)数据监测情况

美国对点源排污企业没有设置大规模的在线监测网络。监测数据来源主要依靠企业的自我监测上报(点源排污企业由于质量控制和满足达标排放要求自行安装了必要的在线监测设备);epa也可根据情况需要,委托有权威的监测机构进行监测。

监测点的选择由管理部门根据企业的工艺情况确定。

2)数据上报情况

(1)企业经过自我监控监测,按epa要求,并结合排污许可证制度,定期上报排污数据;

(2)epa也可根据情况到现场调取数据。

3、关于公众参与制度

美国全民的环保意识很强,公众参与在很大程度上监督着政府的政策执行,推动着环境保护的发展。

1)举报制度

在美国每一位公民对发现的任何环境违法(包括本单位)行为,有权并且都非常积极地进行举报。

(1)可直接向epa举报

(2)向州政府举报

(3)如果epa不作为,还可向法院起诉。

2)数据共享

美国的每一位公民都享有如下权利:

(1)调看企业排污许可证内容;

(2)查阅企业上报epa的官方排污数据;

(3)甚至可以到企业排污口现场查看排污情况。

4、排污企业处罚制度

1)企业的违法分类(在美国主要有五类违法情况)

(1)没有排污许可证

(2)未及时上报排放污染数据

(3)超标排污

(4)改动排污数据或数据不可靠

(5)在规定时间内未能完成污染限期治理、设施改造升级任务。

2)epa处罚情况

美国的环保法律法规非常严格,致使企业违法成本高昂。epa的主要做法有:

(1)很大程度上,工作内容是帮助企业,告之企业应该如何做。

(2)如发现企业违法行为(非故意性质)——罚款。

(3)如发现企业违法行为(故意性质)——强制关停、企业法人还将承担刑事责任。

企业被关闭时,程序为:由epa先给企业一个通知,要求企业改正,若不改正,epa有权将之关闭。

(五)城市污水处理厂协会及内华达水务局

1、城市污水处理厂协会(association of metropolitan sewerage agencies 简称amsa)

该协会代表300多个大中城市向白宫、议会及epa做沟通工作。

1)主要工作情况

(1)每年召开4次会议,重点关注epa将来动向及可能制订的政策并与市政进行沟通,再将沟通后的信息反馈给epa。同时协调不同城市间的污水处理能力。

(2)协会可制定进入污水处理厂的水质排放标准。根据标准与排放水量,签订协议,对向污水处理厂排水的企业进行收费。排放标准的制定及收费协议的签订是企业与城市污水处理厂协会双方沟通协商的结果。

(3)经市政委托,美国的城市污水处理厂协会拥有执法权。如发现偷排或超过污水处理厂进水标准的企业,epa将对协会进行增量收费,协会可以依据签订的协议对超标排入的企业进行加倍收费,也可依法向法院起诉对其进行处罚。

2)管理模式

1、内华达水务局(nevada water authority)

内华达水务局主要职责可概括为:寻找水、处理水、供应水。

(1)水处理情况

其主要水源来自克罗拉多河。城市污水处理回用率非常高,处理效果可达到再饮用水标准。

工业与农业对湖区带来的污染很小,湖区水质主要还是来自泥沙问题。为最大程度地处理并回用极其宝贵的水资源,共建有2个城市污水处理厂,每个污水处理厂处理规模为24万立方米/天。

经了解,湖区也存在蓝藻污染,2014年还发生过一次“水华”,主要原因是n、p含量过高。为解决污染,内华达水务局采取如下措施:

(1)增强污水处理厂处理效果,减少n、p排放。

(2)建设了22个缓流坝。主要目的是降低水流速,使泥沙自动沉积,吸附n、p,最大限度的减少n、p的排放。

3)实时水质监测程序(real-time wq monitoring program)

为加强对水质监测、监控力度,内华达水务局从2014年开始建立了一套实时水质监测系统,取得了较好效果。共购买了10套hach公司的多参数水质监测仪。安装了7个在线监测点,主要监测指标有:ph、温度、do、电导率。

该系统利用cdma网络,采取无线传输方式进行数据传输:

(1)有信号覆盖区

数据传输下载——去除无效及非法数据 整理分析——数据上传至内华达水务局水质监测网站。可供社会上所有人在线查询。

(2)无信号覆盖区或数据传输丢失

仍采用人工方式,到现场调取下载数据。该系统数据采用双备份,有效地保留了存储数据。

网络系统运营费用:每个监测点,包月40美元。

(六)世界能源研究所(world resource institute)

world resource institute是一个环保政策的研究机构,在很大程度上影响着美国的环境保护政策的制定。

1、排污权交易

排污权交易是在美国推行的一项比较成熟的环保管理制度。主要描述为:在一个特定的污染控制区以内,经过科学的评估,首先确定一个总量排放控制指标,在这个核定的总量下,各个排污单位可以将排污权进行交易。其前提是:

在一定需要控制、考核的区域范围内

经科学的监测、评估,确定一个总的环境容量,即排放总量

各排污单位均按排污许可证制度管理,严格执行各自的总量控制(消减)指标

其效果是:

区域控制总量得到消减

整体治理成本得到降低

2、磷、氮的控制

从点源的控制转向划定面源的总体控制,例如,对农场主,通过搭建好的网络平台,进行排污权交易,使区域内的整体磷、氮得到消减,成本大大降低,磷的消减价格可以从10美元/磅下降为8美分/磅。

二、收获和体会

通过在美期间执行在线监测培训任务的学习考察,结合国内的环境保护现状、在线监测安装使用和运行管理情况,经过对比分析,有如下收获和体会:

1、健全的法律制度是根本

美国在环境保护法律规章制度的建设方面体系健全,处罚手段完备。在线监测设备的安装和使用有充分的法律依据,有明确的法律地位,在线监测数据广泛应用于环境管理,如排污许可证的发放和污染源的监控等;排污企业有较高的环保意识,自觉接受环保部门的监督管理,对于在线监测设备的安装有较高的积极性。在美国,在线监测设备一般由企业自己安装,自己运行管理,在线监测数据一般由企业自己保存,环保部门对在线监测数据随时可以查用,并实施排污情况公告制度,接受环保部门和社会的监督,企业实施在线监测并按时上报数据是企业应尽的法律义务,对于不按时上报或者瞒报谎报者,美国epa将追究企业的法律责任。

2、先进的环保理念是基础

美国非常重视对公众进行环境保护工作的宣传和教育,企业和公众具有较强的环境保护意识,保护环境已成为全民的自觉行动和社会公德。排污单位自觉按照epa或者州政府的规定实施污染物的达标排放,接受监督管理,政府和企业之间不再是管与被管的被动模式,二者之间是一种诚信、互信、互动关系。全民把保护环境作为维护自身权益的一种自觉行动,公民可以随时调用环境监测数据,对违法排污企业及时进行举报,并且随时可向环境保护部门咨询排污企业的有关情况,全社会形成了一种人人保护环境的良好氛围。

3、优良的技术支撑是手段

经过几十年的实践研究和应用,美国针对不同的排污类型企业有不同的监测手段,如对于大型企业实施在线监测,对于小型企业实施人工采样监测。在线监测仪器、监察装备的研究和应用均处于领先地位。

4、严格的执法环境是保障

美国环保部门的执法地位独立,执法主体明确,处罚严厉。美国epa和州政府环保部门对违法排污企业可以直接查处,环境执法工作不受地方政府干预;美国epa和州政府环保部门直接对向环境水体排放污染物的企业进行监督管理,对于排入污水处理厂的企业由污水处理厂进行监督管理;环保部门对于排污单位的违法排污行为有着非常严厉的处罚措施,对于超标排放企业和污染治理设施不健全的企业,除进行高额罚款外,还要进行限期改正,逾期未达到相关要求的,美国epa或者州政府环保部门可以直接对其进行关闭,对于偷排直排的企业,美国epa或者州政府环保部门除进行高额罚款外,还要追究企业责任人的刑事责任,甚至关闭该企业,充分运用法律手段和经济手段有效控制污染物的达标排放,完全不存在“企业守法成本高、违法成本低”的问题。

三、对策与思考

根据这次在美国哈希公司和美国epa等单位进行污染源在线监测培训和交流,并结合目前我国污染源管理现状以及污染源在线监测设施建设的实际情况,对污染源在线监测建设及管理工作提出如下对策:

1、对有关废水、废气污染源在线监测建设提出规划要求,加快重点污染源在线监测建设进度。

①各省、市尽快组织制定本省、市范围内的污染源在线监测设施建设规划,按照国家环保总局确定的废水、废气排放安装在线的标准,对要求安装污染源排放在线监测设施的排污企业,加强督促,确保安装到位。

②明确将污染源在线监测设施作为环保治理设施的一部分。对新扩、改、建项目必须安装污染源在线监测设施的,应与主体工程同时规划、同时建设、同时竣工和组织验收;对老污染源限期完成安装在线监测设施,逾期完不成建设任务的予以处罚。

③建立污染源在线监测建设考核制度,对污染源在线监测设施建设进展较快,管理、运行规范的省、市进行考核奖励,

2、尽快出台污染源在线监控设施管理办法,并在经费安排上给以扶持。

目前在国内还没有一部完整的有关污染源在线监测设施建设及运行管理的法规,各省、市在建设和运行管理方面政策要求不一,管理较为混乱。为使污染源在线建设规范、有序推进,亟待做以下工作:

①以行政规章的形式尽快出台《污染源在线监控设施管理办法》,对污染源在线监控设施的建设主体、建设要求、安装、使用、维护管理、数据报送以及相关的技术规范(包括数据传输方式及标准接口等),做出明确规定;

②对在污染源在线监测设施运行及数据报送等方面出现的违法违规行为的处理处罚等方面,提出统一的要求和处理处罚标准依据。

3、国家和省应分别设立污染源在线监测设施建设基金。

根据有关法规和《排污费征收使用管理条例》,污染源在线监测设施属污染治理设施的一部分,符合《排污费征收使用管理条例》中有关环境保护专项资金的使用方向和要求,国家在上缴的排污费中,每年提取5%,设立污染源在线监测设施建设基金,对污染源在线监测设施的建设、运行管理、技术和政策研究、相关培训进行补助。

4、统一规范全国污染源在线监测数据传输技术标准和数据报送格式方法。

制定规范的污染源在线监测数据传输技术办法(淘汰传输数据不可靠、技术落后的点对点数据传输方式),统一数据传送的标准;建立分级报送在线污染源监测数据的有关管理制度,做到各级环保部门通讯格式和接口统一,污染源信息共享。

5、进一步加强污染源在线监测技术和管理方面人员的培训

为了及时了解国内外在线监测发展的方向和动态,掌握环境管理的新技术和先进的管理经验,建议总局和国家外国专家局进一步加强污染源在线监测技术和管理方面的人员培训,定期组织交流在线监测使用管理经验。

这次赴美培训取虽然得了一定的成果,但因时间短促,需要了解和学习的内容太多,比如,排污企业自我监控、数据定期报送方式、城市污水处理厂出水排口的排污监控等方面均无法开展较深入的了解及现场考察,参加培训的人员均感到开拓了视野,看到了差距,有了新的奋斗目标。 (淮南市环境监察支队 雅军)

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