环境技术验证评价体系研究与案例应用

刘 平,邵世云,王 睿,易 斌

(中国环境科学学会,北京100082)

环境技术验证评价体系研究与案例应用

刘 平,邵世云*,王 睿,易 斌

(中国环境科学学会,北京100082)

目前,以政府为主导的环境技术评价体系已不能满足新形势下对创新环境技术评价的不同需求,为了适应我国环境技术水平的迅速发展和环境保护的要求,迫切需要建立起一个有效的环境技术评价体系.在对加拿大、美国等推行的环境技术验证(ETV)制度比较研究的基础上,提出了国际等效且符合我国国情的环境技术验证评价程序和测试参数体系,基本流程分为验证申请、验证准备、验证测试、验证评价、验证结果发布5个阶段,研究了测试参数、测试周期、采样频率的设计原则及方法.并以水蚯蚓原位消解污泥技术为例开展应用研究,对该技术的环境保护效果、环境影响以及从其他环境观点出发的重要性能进行了测试和分析.结果显示,通过对环境效果参数、维护管理参数和运行工艺参数的评价,能够客观有效地反映处理技术的真实性能.

环境技术；验证评价；案例应用

目前,随着我国环境问题日益突出,环保科技投入增长较快,大量环保新技术涌现出来.过去主管部门主持或委托有关单位开展的各类成果鉴定、技术评价活动受到评审时间仓促、专家知识面有限、责任不明确、标准不明确等因素的限制,有较大的局限性,而且存在重形式走过场的倾向,影响了评价结果的科学公正性.其结果是科研成果或是经不起实践检验,或是难以在社会上推广,致使国家科技投入大打折扣[1-3].

20世纪90年代,美国、加拿大、日本、韩国等国环保部门先后建立、实施了环境技术验证(ETV)制度[4-9].通过开展ETV,可以定量地了解新的或经改进的环境技术的真实水平,进而提高技术的可信度和市场竞争力,提高环保技术进入国内和国际市场的速度.我国的相关研究较少,多是对国外ETV制度及应用方面的介绍与评价[10-13].本文在系统分析国际经验的基础上,开展环境技术验证评价体系研究,建立国际等效且适合我国国情的环境技术验证评价体系,指导验证评价工作按照规定的程序、方法和标准,对刚刚商业化或具有商业化潜力的各类环境创新技术(包括工艺技术、单元产品和成套设备等)开展实测验证,并综合运用分析测试、数理统计以及专家辅助评价等方法,重点对其环境保护性能、能耗水平、可靠性、经济性、风险性、先进性以及技术持有方自我声明的其他技术性能进行以验证为主的客观评价,为我国环境保护技术的创新发展及市场化、产业化提供技术支撑.

1 环境技术验证评价体系建立

1.1 环境技术验证评价的基本流程

在借鉴国外ETV评价体系发展的经验基础上,确定了我国环境技术验证评价的基本流程,具体的验证评价程序可分为验证申请、验证准备、验证测试、验证评价、验证结果发布5个阶段(图1).

(1) 验证申请阶段:技术持有者向验证办公室申请技术验证,由办公室根据申请技术特点委托相关验证机构开展后续工作.

(2) 验证准备阶段:验证机构对技术资料进行审核.当技术资料满足要求时,由验证机构牵头制订《验证评价计划》.验证机构商技术持有者选定测试机构和验证场所.《验证评价计划》一经确认,技术持有者、验证场所业主及测试机构应按《验证评价计划》要求完成测试工作的各项准备.

(3) 验证测试阶段:验证准备工作完成后,经验证机构确认,开始测试.测试机构应按照《验证评价计划》的规定和要求进行测试.如果对测试过程有重大调整,需经过验证机构、技术持有者及ETV办公室同意.验证机构应对整个测试过程进行监督.测试机构完成测试后,编写《测试报告》(包括测试过程中的各种原始数据记录和相关资料),并提交给验证机构.

(4) 验证评价阶段:验证机构对《测试报告》进行审核,并根据《验证评价计划》、《测试报告》及有关技术资料,通过数理统计方法,对验证结果进行评价,编制《验证评价报告》.

验证机构需依据《验证评价报告》拟写一个验证声明(相当于《验证评价报告》的概要版),同《验证评价报告》一起报给验证办公室审查.

(5) 验证结果发布阶段:验证办公室在验证技术委员会的协助下,审查验证声明、《验证评价报告》、《测试报告》,经审查通过的验证声明及《验证评价报告》是验证的主要结果,正式授予技术持有者,并在ETV网站上公布.原则上《验证评价计划》及《测试报告》也在ETV网站上公布,如果技术持有者认为涉及该技术秘密的除外.验证后,技术持有者拥有 ETV标识(LOGO)的使用权,但需要按照相关规定合理使用.

1.2 测试参数体系设计

环境保护技术在进行验证测试之前,必须确定验证测试的参数.根据环境技术验证测试目标,测试参数应以环境效果参数、运行维护参数、运行工艺参数等可以测量的参数为主.综合考虑,我国环境保护技术验证测试的参数包括3类(图2).

环境效果参数是用来表征环境保护技术的污染物处理效果的参数,是环境保护技术验证测试的主要内容.对于污染治理技术,环境效果参数一般是污染物去除效果参数,对于监测技术,一般是准确度、精密度及被测污染物参数等.环境效果参数是必须验证的测试参数,而且是必须通过验证测试获得的.

在进行验证测试时,除了要考虑一般的测试参数,更为关键的是,测试参数应能反映技术的特点,检验技术声明的可靠性.环境效果参数分为通用参数和特征参数两类.通用参数可以证明技术的基本性能.即对于某一类环境保护技术,表征其环境处理效果共同性的环境效果参数,如污水处理技术中的BOD5、CODCr参数,汽车尾气处理技术中的 NOχ、颗粒物参数等.特征参数反映技术特征、应用行业的特征以及其它特异性的技术效果.对于某一项具体的环境保护技术,由技术持有者自我声明的,表征该项技术特异性处理效果的环境效果参数即为特征参数.通用参数和特征参数由技术持有者和验证机构协商确定.

图1 验证评价一般流程示意Fig.1 Sketch Map of environmental technology verification

维护管理参数是维持环境保护技术正常运行及日常维护的参数,如能源资源消耗(如水、电和药剂等)、经济成本、操作的难易程度等,主要用来衡量技术的运营和维护性能.维护管理参数属于必须验证的测试参数,此类参数的获取主要通过记录和统计方式获取.维护管理参数由测试机构与技术持有者协商确定.

运行工艺参数是直接对环境保护技术稳定运行及污染物处理效果产生影响的工艺参数,如污水处理技术中的污泥回流比、水力停留时间等.运行工艺参数是必须验证的测试参数,且一般不少于两项,主要通过测试的方式获取.

图2 我国环境验证测试的参数体系分类Fig.2 The classification system of environment technology verification

1.3 测试周期的确定

借鉴国外验证技术测试周期的选取原则,参考我国有关标准规范,本课题认为应由验证机构、测试机构、专家组结合实际情况确定测试周期,并满足如下要求:(1) 应满足验证技术性能的有效性和可靠性、运营维护管理的稳定性和经济性,以及操作难易程度的要求;(2) 应反映被验证技术对环境条件的适应性,例如:低温条件对某污水生物处理技术运行稳定性影响较大,测试周期应至少涵盖1个月低温期;(3) 应反映被验证技术对特征污染物的去除效果;(4) 应反映污染物负荷周期变化和抗冲击能力;(5) 对于工业行业,应反映生产周期特点,针对连续生产和间歇生产分别设定测试周期.其中,对生产周期小于2d的行业或企业,测试周期不能少于14d;(6) 在考虑科学合理采样频率的条件下,应满足数据评价最低样本数要求.常见技术类别测试周期的推荐值见表1.

表1 常见技术类别测试周期推荐值Table1 Common technical category test cycle recommended values

1.4 采样频率的确定

采样频率和采样时间应考虑生产周期、污染负荷变化、流量负荷变化、环境条件变化等因素,并结合样本数的要求确定.采样频率、采样时间点的确定应遵循以下原则:(1) 应考虑不同的生产方式.对于连续生产,应反映日变化和周变化趋势;对于间歇生产,采样频率应与生产周期一致,并反映小时变化趋势;(2) 应考虑节假日、夜间、生产间隙;(3) 在极端运行和环境条件下,应适当加大采样频率;(4) 技术设施运行稳定时,可以适当减少采样频率,污染负荷或技术设施运行不稳定时,应适当加大采样频率.

2 案例应用

为验证完善研究成果,本课题组开展了某公司自主研发的“水蚯蚓原位消解污泥技术”案例研究.该技术在传统污水处理系统生化池中引入更高营养级的后生动物水蚯蚓,利用水蚯蚓和微生物的协同作用原位消解污泥,实现污泥过程减量.中国环境科学学会作为验证机构,清华大学环境质量检测中心作为测试机构,通过现场及实验室测试,对数据进行分析和评价,验证了该技术的污泥减量效果及相关环境性能,验证测试周期为213d.

2.1 验证内容

本次技术验证的目标是:在出水水质达标的条件下,评估水蚯蚓原位消解污泥技术(以下亦简称“水蚯蚓工艺”)的污泥减量效果.验证内容如下:(1) 出水水质是否能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918-2002》[14]中一级 B的要求,以 CODcr、BOD5、TP、TN、NH3-N、SS、pH值7个常规水质指标和铜、镍、铅、铬、镉、锌、汞、砷8个重金属指标来评价;(2) 记录新技术采用后的产泥量,并与理论产泥量、新技术采用前的产泥量进行对比,评估新技术的污泥减量效果;(3) 污水处理工艺电耗;(4) 水蚯蚓原位消解污泥技术的运行维护情况.

2.2 测试条件

表2 测试期间进水水质(mg/L)Table2 The inlet water quality during the test (mg/L)

测试期间,实际测试条件如下:

(1) 进水水量范围:7.27×103～1.28×104t/d;

(2) 进水水质条件:见表2

(3) 氧化沟混合液污泥浓度(MLSS):3.75×103～5.59×103mg/L.

2.3 测试参数

根据水蚯蚓原位消解污泥技术的特点和验证目标,确定了测试参数(表3).

在充分调查并搜集验证工艺技术工程的工艺流程、设计参数、运行参数、技术特点等基本资料的基础上,共设置了7个采样点,不同指标的测试方法及测试频率如表4所示.

维护管理参数:水量主要根据水表数据来核定.现场监控人员每日记录水量数据.耗电量主要根据电表数据来核定.现场监控人员每日记录电表数据,核算测试期间万t污水耗电量.

2.4 验证结果

通过现场测试和数据分析,该技术验证结果如下:水蚯蚓原位消解污泥技术是一种污泥减量技术.

(1) 验证测试期间,在正常进水条件下,以《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》[14]一级B的要求为标准.由表5可知,常规水质指标中的TP、NH3-N、SS以及重金属指标中的镍存在一定程度的超标现象;其余均100%达标.

(2) 由表6可知,采用水蚯蚓工艺后,产泥系数为0.248,产泥系数降低了75.3%.

(3) 测试期间,系统各月电耗基本稳定,采用前2009,2010年耗电分别为0.304,0.334kW⋅h/t水.采用水蚯蚓工艺后耗电量为0.339kW⋅h/t水,吨水耗电量无明显增加.

(4) 验证测试期间,系统运行平稳,未出现影响工艺正常运行及出水水质的重大故障.

表3 测试参数汇总Table3 Test parameters

表4 不同指标的测试方法及测试频率Table4 Different test methods and test frequency index

表5 测试期间出水水质各指标达标率(%)Table5 The outlet water quality compliance rate during the test (%)

表6 水蚯蚓工艺采用前后剩余污泥产量及产泥系数比较Table6 Sludge production and surplus sludge yield coefficient before and after the technological transformation of water earthworm

3 结语

在借鉴国外环境技术验证评价体系发展的经验基础上,确定了我国环境技术验证评价的基本流程,具体的验证评价程序可分为验证申请、验证准备、验证测试、验证评价、验证结果发布5个阶段.验证评价是环境保护技术管理体系的重要组成部分,从案例应用来看,能够客观反映技术的各项性能指标,是现有环保科学技术评价体系的重要补充和创新.

我国环境技术验证评价尚处于初步探索研究阶段,应按照突出重点、分步实施的要求开展试点工作,积极探索与现行环境管理制度的结合,为环境保护工作提供有效的支持.建议选取“十一五”及“十二五”期间所取得的部分标志性产业化应用新技术成果,开展验证工作,对验证效果好的技术,向社会推广应用.

[1] 易 斌,杨 艳.中国环境保护技术评价体系发展概况 [J]. 中国环保产业,2003,(6):30-32.

[2] 孙 宁,蒋国华,吴舜泽.国家环境技术管理体系实施现状与政策建议 [J]. 环境保护,2010(8):36-38.

[3] 王海政.面向公共决策技术评价的多维融合方法体系 [J]. 科学与科学技术管理,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] 田艳丽,许春莲,李 朋,等.国外ETV制度对我国环境技术管理的启示 [J]. 环境工程与技术,2012,35(6I):419-422.

[11] 李 莹,王学军.美国环境技术认证(ETV)计划简介 [J]. 中国人口⋅资源与环境,2001,11(3):121-122.

[12] 王凯军.国外环境技术管理对我国的启示 [J]. 环境保护,2007,(8):32-36.

[13] 秦海岩,王 磊,孙天晴.欧洲环境技术验证制度对中国碳减排技术认证的启示 [J]. 中国人口.资源与环境,2012,22(11):26-30.

[14] GB18918-2002 城镇污水处理厂污染物排放标准 [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

刘 平(1973-),女,山西长治人,高级工程师,博士,主要从事环境技术评价、环境与健康等方面的研究.发表论文10余篇.

2013-12-20

国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07529 -007)

* 责任作者, 工程师, shiyunshao@163.com