总氮、总磷总量减排可行性及对策研究——以浙江省为例

陈　佳, 黄冠中, 卢瑛莹, 冯晓飞

(浙江省环境保护科学设计研究院，杭州　310007)

· 环境对策 ·

总氮、总磷总量减排可行性及对策研究
——以浙江省为例

陈佳, 黄冠中, 卢瑛莹, 冯晓飞

(浙江省环境保护科学设计研究院，杭州310007)

在我国总量控制制度不断推进的过程中，化学需氧量、氨氮排放总量得到有效控制，水环境质量中相应指标的改善也取得了明显成效。当前，总氮、总磷逐渐成为影响水环境质量改善的重要因子，对其采取针对性的总量控制措施十分必要。以浙江省为例，分析总氮、总磷当前污染排放及防治现状，判断现阶段实行总氮、总磷总量减排的可行性，并提出相关对策建议。

总氮; 总磷; 减排; 可行性; 对策

我国对于主要污染物排放总量控制制度的探索与实践已走过数10年的发展历程，目前已逐步形成约束化、量化管理的总量控制体系。在总量控制制度的推动下，化学需氧量和氨氮排放总量大幅下降，相对应的水环境质量指标明显改善。以浙江省为例，根据国家环保部减排核查结果，浙江省2013年化学需氧量和氨氮排放总量分别较2010年下降了10.31%和9.21%；全省8大水系、运河、主要湖库省控以上断面高锰酸盐指数、氨氮达到水环境功能区目标水质要求的比例分别较2010年提高4.4%和2.6%[1，2]。虽然以部分指标衡量的水环境质量呈现改善趋势，但总体情况仍不容乐观。目前浙江省地表水水质总体依然呈轻度污染状态，其中平原河网水质为重度污染，湖库富营养化程度呈现加剧趋势，总氮、总磷日渐成为影响水质的主要污染因子。适时开展总氮、总磷减排，既是水环境质量改善的重要需求，也是总量控制制度发展的大势所趋。因此，本文基于对浙江省总氮、总磷污染排放及防治现状的调查分析，首次对开展总氮、总磷污染物总量减排可行性进行探讨，并提出相应对策措施。

1　总氮、总磷污染排放及防治现状

水体中氮、磷污染的排放来源主要包括生活污水、工业废水，以及农业面源中的畜禽养殖废水、水产养殖废水和种植业氮、磷流失等。总体上来看，地表水中氮、磷污染的主要来源为农业源和生活源[3]，工业源占比相对较小。

1.1生活源方面

根据2013年浙江省环境统计数据，全省城镇生活源总氮、总磷产生量分别约为15.35万吨和1.26万吨。其中，75%以上的城镇生活污水纳入集中式污水处理厂。对经污水处理厂处理后的总氮、总磷排放量和直排环境的生活污水总氮、总磷排放量进行分别测算，得出浙江省城镇生活源总氮、总磷最终排放量约为7.24万吨和0.54万吨，总体削减比例分别约为52.8%和57.1%，削减效果并不理想。

在污染防治措施方面，早在2008年，浙江已率先在全国实现县以上城市污水处理厂全覆盖，截至2013年底，全省已投运各类污水处理厂259座，实际处理能力近900万吨/日。但从整体上看，全省污水收集处理率和已建设施运行负荷率仍显不高，目前浙江省城镇污水平均处理率为75.73%左右，已建污水处理厂平均负荷率为80.6%左右。究其原因，主要是配套收集管网建设进展相对较慢，而某些已铺设的管网由于未考虑地质的影响或者施工质量较差出现渗漏现象而影响集水效果，也有部分地区存在雨污混流，污水混入雨水管排放等现象。同时还存在污水处理厂由于工艺设施、水质波动、运维管理不善等原因造成脱氮除磷效果不足、稳定达标率不够等问题。

1.2工业源方面

由于目前浙江省尚未对工业源的总氮、总磷排放进行系统的监测和统计，因此尚不能较为准确地分析工业源总氮、总磷排放情况。根据对典型污水处理厂的调查和测算，目前浙江省经污水处理厂处理后排放的工业源总氮排放量约为1.8万吨，总磷排放量约为0.097万吨。从排放来源上看，总氮排放主要集中在纺织业、造纸及纸制品业、化学原料及化学制品制造业等，这些行业存在废水排放量大、集中处理率高等特点，因此对于污水处理厂的总氮排放测算对全省工业源总氮排放具有较好表征意义；总磷排放主要集中在水产品加工、有机磷农药、金属表面磷化处理、磷肥工业、合成洗涤剂工业等行业，其行业废水经处理达标后直接排入环境水体较多，纳管企业较少，因此对于污水处理厂的总磷排放测算尚不能较好地体现全省工业源总磷排放。虽然工业源总氮、总磷排放量在数量上占比相对较小，但由于工业废水中总氮、总磷污染具有浓度相对较高、毒性相对较强等特点，依然应作为重要控制对象。

在污染防治措施方面，目前浙江省工业废水纳管率约为61.5%，部分工业废水纳入城镇污水处理厂，同时建有工业污水处理厂56座，主要集中在杭州、嘉兴、宁波等地。鉴于日常监测、考核等原因，目前大多数工业企业对于废水处理的重点仍主要针对化学需氧量和氨氮等污染因子，对于总氮、总磷以及其他尚未纳入总量控制的污染指标总体上还没有形成控制意识，因此对这些污染指标的削减去除和排放控制也相对较为薄弱，部分已有处理设施的脱氮除磷效果并不理想，出水氮、磷浓度难以保证。部分地区的总磷排放特征行业如金属表面磷化处理、水产品加工等，存在大量低小散企业，虽经过多轮整治淘汰但仍有复苏迹象，造成部分地区特征污染。

1.3农业源方面

根据2013年环境统计数据，浙江省农业源总氮、总磷流失量和排放量分别达到9.38万吨、1.06万吨，分别来自种植业、水产养殖业和畜禽养殖业，其中畜禽养殖业排放比重较大，约占全省农业源总氮、总磷排放的54.1%和62.9%，其次为种植业流失量，约占全省农业源总氮、总磷排放的42.3%和31.8%。

在污染防治措施方面，不同类型的农业源总氮、总磷污染防治基础相差较大，但总体上均较为薄弱。畜禽养殖业污染防治方面，近年来浙江省大力推进规模化畜禽养殖场整治提升，截至目前已累计完成50头以上养殖场(户)整治提升19912个，并将部分规模化畜禽养殖场(户)纳入总量减排体系，在主要削减化学需氧量和氨氮的同时，也一定程度上减少了总氮、总磷排放，但总体削减效果并不理想。此外还对全省77个县(市、区)划定畜禽养殖禁限养区，加强了散养畜禽养殖污染防治。种植业污染防治方面基础则更为薄弱，目前尚没有系统化的成熟技术用以防止种植业氮磷流失，只能采用测土配方施肥、推广商品有机肥，以及病虫害绿色防控、统防统治、高效农药替代等方式减少种植业面源污染，但由于缺乏强制手段和监控措施，实际收效难以考量。

2　总氮、总磷污染物总量减排可行性分析

实施排放总量减排的污染物需具备可监测、可统计，以及成熟可行的治理削减技术基础。基于以上几个条件，对浙江省开展总氮、总磷污染物总量减排的可行性进行分析：

2.1监测、统计基础分析

总氮、总磷污染物在监测技术上已经十分成熟，目前对于水体总氮污染物监测执行《水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》(HJ 636—2012)，对于水体总磷污染物监测执行《水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法》(GB 11893-89)，总氮、总磷在线自动监测仪器也已得到广泛应用。但是从浙江省总氮、总磷污染物的监测、统计基础上看，尚不足以支持全面开展总氮、总磷污染物总量减排。“十二五”期间，浙江省环境统计对于总氮的排放量统计，仅从农业源单方面进行；对于总磷的排放统计，仅从农业源和集中式处理设施源两方面进行。目前浙江省已开展对总氮、总磷污染物的排放监测，但监测体系尚不完善，还存在频次较低、覆盖面也不广的问题。一方面，虽然浙江省已对省级以上重点污染源全面安装在线监测设施，但目前已有总氮、总磷在线监测传输数据的仅有100余家集中式污水处理厂，一般工业企业仅安装化学需氧量、氨氮等指标的在线监测设施，对于总氮、总磷指标的在线监测设施安装量还十分少。另一方面，浙江省虽已全面开展总氮、总磷污染指标的监督性监测，但从2013年实施情况来看，集中式污水处理设施情况尚好，有94.2%的集中式污水处理厂均已纳入总氮、总磷监督性监测，而工业企业开展总氮、总磷监督性监测的情况则较不理想，已纳入监督性监测的工业企业中开展总氮监测的企业仅占40.8%，主要为纺织业、造纸及纸制品业、化学原料及化学制品业工业企业；开展总磷监测的企业仅占44.5%，主要为纺织业、造纸及纸制品业、农副食品加工业、饮料制造业、金属制造业等，且监督性监测对于工业企业仅要求一年开展两次监督性监测，其数据代表性不强。此外，部分总磷排放较多的特征行业，鉴于其企业规模等原因尚未纳入监督性监测范围，但其对于区域的总磷排放贡献率是十分可观的。

2.2削减技术基础分析

目前污水中对于总氮、总磷的削减通常采用生物脱氮除磷技术，且技术工艺发展已较为成熟，应用较广的有A2/O、氧化沟、SBR以及相应的改良工艺等，如倒置A2/O、CASS、OCO等[4，5]。从浙江省的应用基础上看，至2013年，全省共建有各类污水处理厂351座，设计处理能力1202.7万吨/日，基础设施建设情况位居全国领先水平。且近年来浙江省大力推进污水处理厂提标改造，不断优化改进污水处理工艺，多数已建大型污水处理厂均具备脱氮除磷工艺设施，其中采用A2/O工艺的污水处理厂约有109家，另有部分污水处理厂采用SBR及其变形工艺、氧化沟等工艺，但乡镇污水处理厂的处理工艺则相对较为简单，一般采取A/O工艺，脱氮除磷效果相对较差。同时，为加强污水处理厂进水水质的管理，浙江省还制定出台了地方标准《工业企业废水氮、磷污染物间接排放限值》(DB33887-2013)，以此强化总氮、总磷污染控制。但是，由于目前总氮、总磷污染指标尚未纳入总量控制体系，部分行业废水排放标准也未对总氮、总磷指标做出要求，因此也存在一些非纳管工业企业缺乏对排放废水总氮、总磷指标的有效管控。对于占农业源总氮、总磷污染排放比重较大的畜禽养殖业，其现行污染物排放标准也尚未对总氮、总磷排放浓度提出明确要求，因而目前大多数规模化畜禽养殖废水处理均采用厌氧生化技术，对于总氮、总磷的去除效果甚微，处理后废水往往采用还田模式最终处置，但实际上农田配套面积往往难以消纳规模化畜禽养殖处理后的废水量，造成一定区域的总氮、总磷污染。

2.3削减费用组成分析

污水处理费用一般包括折旧、财务费用和运行成本，其中运行成本又包含人员费、动力费、维修费、药剂费和其他费用等[6]。在A2/O、氧化沟、SBR等脱氮除磷效果明显的工艺中，总氮、总磷通常能够在污水处理中得到协同削减。若需进一步提高其去除效率，对于总磷削减而言，通常采用深度混凝沉淀的方式去除，则主要增加一定的药剂费用；对于总氮削减而言，水量规模较大的可采用生化法，根据污水水质的不同可能需添加营养剂并增加生化反应停留时间，则主要将增加部分药剂费用和动力费用等；水量规模较小的可采用化学法，如添加次氯酸钠等，主要增加一定量的药剂费用。由于不同水质的污水脱氮除磷采取措施大不相同，因此对于费用具体增加数额难以一概而论。据调查，若将污水处理厂出水水质由《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的二级标准提至一级B标准，其费用约增加0.5～0.9元/m3；从二级标准提高至一级A标准，其费用约增加0.8～1.2元/m3，从一级A标准提高至一级B标准，其费用约增加0.15～0.25元/ m3。就浙江省而言，多数已建大型污水处理厂均具备脱氮除磷工艺设施，且半数以上的城镇污水处理厂执行一级B标准，因此城镇污水厂出水总氮、总磷削减方面的经济可行性较高。而乡镇污水处理厂及畜禽养殖废水处理设施由于基本不具备总氮、总磷去除工艺，若要实现削减则还需投入较大设施改建费用。但总体而言，总氮、总磷污染减排工作将带来十分良好的社会效益和环境效益，对促进区域水环境质量改善、经济社会可持续发展等效果明显，同时也可带动水环境治理技术及产业的发展。

2.4可行性结论

基于上文分析，笔者认为浙江省基本具备开展总氮、总磷污染物总量减排的可行性。首先，水体中总氮、总磷污染物具有较好的可监测、可统计性，目前浙江省对于总氮、总磷污染物的排放也具有一定的监测、统计基础，可以结合目前实际情况逐步推进不同领域的总氮、总磷污染物总量减排工作。同时，浙江省在重点污染源在线监测设施安装覆盖方面具有较好基础，对于下一步全面开展总氮、总磷污染物监测、统计和总量减排工作均十分有利。其次，浙江省对于总氮、总磷污染物的削减治理也具有一定基础，总体上，全省水污染治理基础设施建设相对较为完善，污水处理设施覆盖率、污水收集处理率等均处于全国领先水平，近年来对于污水处理厂脱氮除磷等提标改造的推进力度不断加大，为开展总氮、总磷集中削减奠定较好基础。第三，鉴于目前对于总氮、总磷污染物排放的监测统计基础以及削减费用组成分析，在总氮、总磷污染物总量减排上尚不能同于化学需氧量、氨氮等指标，需采取分步推进、试点先行的总体路径。现阶段建议选取重点流域、重点行业、重点地区开展总氮、总磷污染物排放总量控制试点，试点推进方式上宜采取淡化基数、强化削减效果。

3　总氮、总磷总量减排的对策建议

3.1建立监测统计体系，为总氮、总磷减排奠定基础

污染物排放监测是制定水环境质量改善政策和实施总量控制的先决条件，基于目前浙江省对于总氮、总磷排放监测的不足，需重点从以下几个方面着手建立完善总氮、总磷的监测、统计体系。一是开展总氮、总磷排放现状的摸底调查，结合现有监测基础，开展总氮、总磷重点排放源的抽样调查，全面掌握浙江省总氮、总磷排放总体情况，系统梳理总氮、总磷重点排放源，补充完善环境统计中对于生活源、工业源等方面的总氮、总磷排放统计信息。二是建立总氮、总磷监测体系。健全规范总氮、总磷日常监测制度，加大从监测覆盖面和监测频率；积极推广总氮、总磷排放在线监测系统建设，以省控以上重点源为重点，分布推进污染源总氮、总磷在线监测设施建设，对于部分企业规模较小但总氮、总磷排放较大的特征污染源也要安装在线监测设施，同时强化在线监测设施运维，提高数据联网比例，进一步提高监测数据的精度和可信度。三是进一步加强排污单位监测能力建设和总氮、总磷标准体系建设。对尚不具备总氮、总磷监测能力的污水处理厂、工业企业等开展相关培训；加快现有总氮、总磷相关质量和排放标准的制定和修订，统筹地表、地下、江河湖海的总氮、总磷质量标准，完善行业废水总氮、总磷排放标准。

3.2完善基础设施建设，推进总氮、总磷集中削减

基础设施建设方面，要在继续加强集中式污水处理厂建设的同时加快建设主干网、二三级支管，尤其是目前城镇污水收集处理率较低的地区如温州、舟山、丽水等地，进一步提高污水收集能力和污水处理厂运行负荷率。进一步推行污水处理厂提标改造，坚持“一厂一策”，强化总氮、总磷达标排放工艺改造，针对性提出改造方案。针对目前污水处理厂进水普遍存在的BOD5偏低、氮磷元素偏高等现象，采取增加碳源投加装置、延长反硝化池停留时间，增设反硝化滤池，增设混凝终沉池等措施，提高生化脱氮效率和除磷效果。加强设施运维管理，积极推行第三方运营模式，加强运行控制优化，提高污水处理厂的自动控制水平和专业化管理水平。加强进出水水质监管，全面实施污水排入排水管网许可证制度，重点加强纳管工业废水的监管力度，严格执行国家、地方及各行业的纳管标准，加大纳管废水执法监察力度。加强污水处理厂关键设备的优化管理，定期对运维管理技术人员安排培训和考核，进一步提升人员专业水平。

3.3加强重点行业治理，减少总氮、总磷工业源头排放

分类推进工业源总氮、总磷源头削减。对于印染、造纸、化工、医药等废水排放总量较大的工业企业，一是要通过积极推广清洁生产技术，采用废水排放量少、污染物产生量少的生产技术；二是加快废水处理设施的精细化管理，严格控制营养盐的投加量；三是加大企业重复用水率，减少源头氮、磷元素排放[7]。对于氮肥、磷肥磷农药、金属表面磷化处理等废水排放特征污染物浓度较高的行业企业，要通过提高原辅料利用效率、加大资源回收力度等方式，减少氮、磷排放。同时结合浙江省重点行业整治提升系列工作，严格按照“关停淘汰一批、整合入园一批、规范提升一批”原则和重点行业整治提升标准，推进工业企业集中入园及环保规范化管理。此外，要进一步加大落后产能淘汰力度，在国家、省级标准基础上，制定行业范围更宽、要求更严的地方性淘汰落后产能标准，坚决关闭能耗高、污染重、治理无望的企业和生产线。严格执行国家环保标准，确保污染物稳定达标排放，并根据地区生态环境承载能力状况，适时提高重点地区、重点流域的环保标准，分流域、分行业制定和实施针对总氮、总磷的特别排放限值。

3.4强化畜禽养殖治理，降低农业源总氮、总磷排放

重点加强畜禽养殖污染控制，调整优化畜禽养殖业布局，尤其对于衢州、杭州、嘉兴、金华等畜禽养殖总氮、总磷排放较大的地区，需采取养殖量调减措施，适当减少畜禽养殖总体规模；进一步加强规模化畜禽养殖场污染处理设施改造提升，对已有污水治理设施的，要增设或完善总氮、总磷去除工艺，确保治理设施配备和运行全到位，并大力发展农牧紧密结合的生态畜牧业[8]。积极推进种植业总氮、总磷流失削减，大力发展生态循环农业，积极开展农业废弃物资源化利用；进一步推广应用测土配方施肥技术，引导农民科学施肥，在政策上鼓励施用有机肥，减少农田化肥氮磷流失；大力推广运用病虫害综合防治、生物防治和精准施药等技术，引导农民使用生物农药或高效、低毒、低残留农药，切实降低农药对土壤和水环境的影响。水产养殖总氮、总磷削减方面，要坚持生态优先，加快现代生态渔业建设，着力构建环境友好型的水产养殖业，水产养殖集中区域必须实行水环境监测，并按照不同养殖区域的生态环境状况、水体功能和水体承载能力，科学划定禁养区、限养区，确定合理的养殖种类、容量和方式，严格控制水库、湖泊和滩涂养殖规模。深化水产养殖水污染治理，全面开展渔业养殖园区和特种水产养殖场养殖尾水污染治理，减少水产养殖氮、磷污染。

4　结　语

当前，总氮、总磷已日渐成为影响浙江省水体水质的主要污染因子，从环境质量改善需求角度出发，宜开展总氮、总磷总量减排，采取针对性的控制措施，切实改善水环境中总氮、总磷污染现状。结合目前浙江省总氮、总磷污染物监测统计及治理削减基础，宜采取分步推进、试点先行的总体路径，重点加强总氮、总磷监测统计体系建设，完善总氮、总磷集中处理的基础设施，强化总氮、总磷排放重点行业源头污染控制，突出畜禽养殖业等农业源总氮、总磷污染防治。此外，还需进一步完善总氮、总磷污染控制相关法规、政策和标准规范，加大环保执法监管力度，强化监测、治理等各类科技支撑，逐步实现总氮、总磷污染物精细化总量控制。

[1]浙江省环境监测中心.浙江省环境质量报告书(2010)[R].杭州：浙江省环境监测中心，2011.

[2]浙江省环境监测中心.浙江省环境质量报告书(2013)[R].杭州：浙江省环境监测中心，2014.

[3]马蕊,林英,牛翠娟. 淡水水域富营养化及其治理[J]. 生物学通报,2003,(11):5-9.

[4]龚云华.污水生物脱氮除磷技术的现状与发展[J]. 环境保护,2000,(7):23-25.

[5]李楠,王秀衡,任南琪,等. 我国城镇污水处理厂脱氮除磷工艺的应用现状[J]. 给水排水,2008,(3):39-42.

[6]原培胜.污水处理厂处理成本分析[J].环境工程，2008，26(2)：55-58.

[7]张利民，王水，韩敏,等.太湖流域望虞河西岸地区氮磷污染来源解析及控制对策[J].湖泊科学，2010,22(3)：315-320.

[8]高定,陈同斌,刘斌,等. 我国畜禽养殖业粪便污染风险与控制策略[J]. 地理研究,2006,(2):311-319.

Study of the Feasibility and Countermeasures in Total Pollutant Load Reduction for Total Nitrogen and Total Phosphorus: The Case of Zhejiang

CHEN Jia ，HUANG Guan-zhong，LU Ying-ying ，FENG Xiao-fei

(EnvironmentalProtectionScienceResearch&DesignInstituteofZhejiangProvince，Hangzhou310007，China)

With the constantly advancing of total pollutant load control system in China, COD and NH3-N were controlled effectively and the corresponding indicators for water quality were obviously improved. Meanwhile, total nitrogen and total phosphorus had become the important factors which affecting water quality. Thus, the control measures of their total load in water were extremely necessary. This article has taken Zhejiang as an example, described the current situation of total nitrogen and total phosphorus pollution, analyzed the problems of total nitrogen and total phosphorus reduction, discussed the feasibility of implementing total load reduction for total nitrogen and total phosphorus, and proposed the countermeasures and suggestions.

Total nitrogen; total phosphorus; pollution reduction; feasibility; countermeasures

2014-12-29

浙江省环保厅2014年度科研立项项目(2014A010)。

陈佳(1984-)，女，浙江兰溪人，2004年毕业于武汉工程大学环境工程专业，工程师，研究方向为环境管理政策、环境保护规划等。

X703

A

1001-3644(2015)04-0160-05