我国食品加工制造业水污染物排放标准存在问题及欧盟经验的启示

('我国食品加工制造业水污染物排放标准存在问题及欧盟经验的启示王宏洋;赵鑫;蔡木林;赵丽娜;李敏;周晓松;王海燕【摘要】详细介绍了食品加工制造业的废水来源及特点,系统梳理了我国相关行业已经发布及正在制修订的水污染物排放标准情况,并就标准的适用范围、控制项目及限值进行了讨论.结果表明:我国相关行业水污染物排放标准适用范围覆盖不全面且存在交叉现象;不同标准的控制项目及限值类似,在一定程度影响了食品加工制造业水污染物排放的有效控制.为此,研究了欧盟食品加工制造业污染防治管理制度、产排污分析方法及全过程污染防治的理念;分析了欧盟该行业水污染物的排放控制.提出了我国开展该行业水污染物排放标准制修订工作的建议:强化全过程污染控制理念,增强产排污分析的科学性、系统性和改进水污染物排放标准体系设置.【期刊名称】《环境工程技术学报》【年(卷),期】2016(006)005【总页数】9页(P514-522)【关键词】工业废水;排放标准;食品加工制造业;产排污分析【作者】王宏洋;赵鑫;蔡木林;赵丽娜;李敏;周晓松;王海燕【作者单位】环境基准与风险评估国家重点实验室,中国环境科学研究院,北京100012;环境基准与风险评估国家重点实验室,中国环境科学研究院,北京100012;环境基准与风险评估国家重点实验室,中国环境科学研究院,北京100012;环境基准与风险评估国家重点实验室,中国环境科学研究院,北京100012;环境基准与风险评估国家重点实验室,中国环境科学研究院,北京100012;环境基准与风险评估国家重点实验室,中国环境科学研究院,北京100012;环境基准与风险评估国家重点实验室,中国环境科学研究院,北京100012【正文语种】中文【中图分类】X-651食品加工制造业是国民经济的支柱产业和保障民生的基础性产业，近年来，我国食品加工制造业发展迅猛，2014年全国规模以上食品加工制造业企业累计完成主营业务收入达11万亿元[1]。食品加工制造过程涉及清洗、去壳、去皮、融化、切割、蒸煮、研磨和成型等多种工序，其中部分工序会产生废气、废水或废渣，且废水中COD和NH3-N的排放量巨大，对环境污染十分严重。据2013年《中国环境统计公报》[2]显示，食品加工制造业排放的COD、NH3-N分别占工业总排放量的15%和8%。据《食品工业“十二五”发展规划》[3]，计划到2015年，食品加工制造业主要污染物排放总量减少10%以上，副产品综合利用率提高到80%以上。国务院于2015年4月印发的《水污染防治行动计划》中明确提出要专项整治十大重点行业，而食品加工制造业正是其中之一，需要制定专项治理方案，实施清洁化改造。可见，我国食品工业不仅要重视污染物的排放控制，更要发展循环经济，提高资源综合利用率，继而对相关水污染物排放标准制修订工作提出了更高的要求。笔者分析了食品加工制造业废水的产生原因、水量水质特点，详细介绍了我国现行和正在制修订的该行业的水污染物排放标准，提出了食品加工制造业水污染物排放标准中存在的主要问题。系统总结了欧盟食品加工制造业的污染防治管理情况，并据此提出了对我国食品加工制造业水污染物排放标准制修订的建议。各类食品加工业的废水主要来自原料清洗及输送、生产和成形3个生产工段[4-5]。1.1原料清洗及输送工段该工段包括原料、容器、加工设施清洗及原料在各工序的输送过程。该工段废水产生量最多，甚至超过企业总废水产生量的99%。废水中含有大量砂土杂物、叶、皮、鳞、肉、羽和毛等，致使废水中含有大量悬浮物。1.2生产工段该工段包括解冻、漂白和油品制取等工序。原料和添加剂(如漂白用添加剂、解冻用添加剂)中很多成分在加工过程中不能全部利用，未利用部分进入废水，使废水中含有大量有机物。1.3成形工段该工段包括蒸煮、均质、装罐和灭菌等过程。为增加食品色、香、味，延长保存期使用的各种食品添加剂，其中一部分流失进入废水，使废水化学成分复杂。总体来讲，食品加工制造业废水具有以下水量及水质特性：1)企业规模大小不一，原料、工艺、产品种类繁多，单位产品产生的废水量差别很大。据统计，不同食品生产过程中，废水产生量为0.2～60m3t不等[5]。2)部分食品行业生产随季节变化，废水水质水量也随季节变化。如番茄酱全年生产期集中在番茄上市期的7月末—10月初；柑橘罐头生产季节往往是冬季，生产期比较短，废水排放期短而集中[6]。3)食品工业废水基本属于易降解废水。对于一般食品工业，由于原料来源于自然界的有机物，其废水中的成分也以自然有机物为主，不含有毒物，故可生物降解性好，其BOD5COD高达0.84[5]。4)很多食品工业废水中有1种或几种污染物控制指标的浓度偏高。生产废水有机物浓度高，BOD5、COD是普通城市污水的10～100倍。如蜜饯及卤菜加工产生的卤水COD高达85000mgL；橄榄油生产废水COD甚至高达162000mgL[5]。水产品加工废水中动植物油脂浓度高，为46～2500mgL[5]；酱腌榨菜产品废水盐度高达30000～200000mgL[7-8]，TN浓度为100～1000mgL[5]，TP浓度为20～300mgL[5]。5)废水中含有各种微生物。包含致病微生物，废水易腐败发臭。水污染物排放标准是我国进行污染控制的一项基本手段。我国水污染物排放标准包括行业型和综合型2类，有行业排放标准的，优先执行行业排放标准，其他执行污水综合排放标准。以国民经济行业分类标准为基础，对食品加工制造业相关的水污染物排放标准进行分析研究。3.1相关标准介绍在GBT4754—2011《国民经济行业分类》[9]中，食品加工制造业被划分为农副食品加工业，食品制造业，酒、饮料和精制茶制造业三大类，包括18个中类及53个小类，共计数万种产品。我国现行食品加工制造业的相关行业排放标准共有8项，正在制订的行业排放标准11项。这些标准与食品加工制造业行业类别的对比结果见表1。1)副产品加工中还包括骨产品加工、血浆制品加工等未制订任何相关行业标准。由表1可知，现行和正在制订的标准全覆盖的涉及6个中类行业，部分覆盖的涉及6个中类行业，没有制订任何相关行业标准的涉及6个中类行业。在53个小类中，涉及行业已有或者正在制订相关行业排放标准只有31个，但部分标准不能完全覆盖小类涉及的所有行业：如蔬菜加工类仅有《番茄制品工业水污染物排放标准》(制订中)，而其他蔬菜类加工未覆盖；其他调味品、发酵制品制造类仅有GB25462—2010《酵母工业水污染物排放标准》和GB19430—2013《柠檬酸工业污染物排放标准》2项，而该小类涉及的其他行业未覆盖。因此，有多个食品加工制造行业类别的废水没有特定的行业标准进行管控，需要依靠GB8978—1996《污水综合排放标准》[10]进行控制。同时，经比对各行业标准的适用范围，发现部分行业标准存在适用范围交叉的现象。如《水产品加工工业水污染物排放标准》(制订中)和GB13457—1992《肉类加工工业水污染物排放标准》(修订中)[11]中涉及罐头的部分，与《罐头食品加工业污染物排放标准》(制订中)中水产品和肉类罐头部分出现交叉。3.2相关标准的控制项目及限值2008年以前出台的水污染物排放标准仅有直接排放限值，用于管控向环境水体或者没有设置二级污水处理厂的城镇排水系统中排放污染物的行为。对于排入设置二级污水处理厂的城镇排水系统的情况，则要求由企业与污水处理厂根据其污水处理能力商定或执行相关标准，并报当地环境保护主管部门备案。而2008年之后出台的水污染物排放标准的限值包括直接排放限值、间接排放限值和特别排放限值3种，对应于排污单位直接向环境水体排放污染物的限值，排污单位向公共污水处理系统排放污染物时执行的限值和用以控制环境敏感区域的污染物排放而设置的限值。本文仅探讨直接排放标准项目及限值情况，未讨论间接排放限值和特别排放限值的情况。已发布的食品加工制造业相关水污染物排放标准及欧盟相关项目的标准和排放限值列于表2。由表2可知，已发布的各相关标准设定的污染控制项目趋同。一般均包括pH、SS浓度、BOD5、COD和氨氮浓度等项目。按照国家的环境保护管理需求，2008年及以后制订的相关标准控制项目增设了总氮、总磷。此外，部分标准中增设了特征污染物，如GB13457—1992对动植物油及大肠菌群项目进行限定；GB25461—2010《淀粉工业水污染物排放标准》对以木薯为原料排放的废水中的总氰化物制定了排放标准限值；酵母工业和柠檬酸工业废水的色度较高，这2个行业标准对色度也有相应的要求。正在制订的食品加工制造业水污染物排放标准的控制项目情况与以上已发布标准类似：如《乳制品工业水污染物排放标准》(制订中)，《罐头食品加工业污染物排放标准》(制订中)，《酿造调味品工业水污染物排放标准—酱、酱油、醋》(制订中)，《食用油工业水污染物排放标准》(制订中)，《明胶、骨胶和皮胶水污染物排放标准》(制订中)，《水产品加工工业水污染物排放标准》(制订中)和《番茄制品工业水污染物排放标准》(制订中)均对pH、SS浓度、BOD5、COD、氨氮浓度、总氮浓度和总磷浓度进行了控制；其中部分标准控制污染物项目还包含一些特征污染物，如《罐头食品加工业污染物排放标准》(制订中)污染物控制项目还包括动植物油浓度，《酿造调味品工业水污染物排放标准—酱、酱油、醋》(制订中)污染物控制项目还包括色度，《食用油工业水污染物排放标准》(制订中)和《水产品加工工业水污染物排放标准》(制订中)污染物控制项目还包括色度和动植物油浓度，《骨胶和皮胶水污染物排放标准》(制订中)还对金属铬浓度进行限制。而综合型排放标准《污水综合排放标准》对大多数污染物均进行了控制，但是缺乏总氮浓度和个别工业废水存在的细菌等指标。从表2所列标准限值分析，2008年以前发布的标准中限值较宽松，明显低于欧盟相关行业最佳可行(BAT)技术指南文件[4-5]的控制要求，与日益提高的污染控制需求不相符合。如GB13457—1992和GB19431—2004《味精工业污染物排放标准》中SS浓度、BOD5和COD及GB19821—2005《啤酒工业污染物排放标准》中的总磷浓度的限值要求偏松，目前已经对这些标准展开修订工作。2008年及以后制订的标准项目限值相近，与BAT技术指南文件[4-5]中给出的污染物排放限值相当，基本能满足我国相应行业水污染控制要求。此外，《污水综合排放标准》中BOD5、COD、动植物油浓度的一级标准限值基本达到相应行业水污染控制水平要求，而SS浓度的限值要求偏宽松，总磷浓度限值要求偏严格。3.3存在问题通过上述分析发现，大量食品加工制造类废水没有特定的行业标准进行管控，只能依靠《污水综合排放标准》进行污染防治。《污水综合排放标准》是在我国特定情况下制订的覆盖面较大的综合性标准，不能反映特定行业生产工艺、处理技术和污染物的特点。因而使用污水综合排放标准进行食品加工制造业废水的污染控制，存在一系列问题：1)污染控制项目缺乏针对性。《污水综合排放标准》中污染物指标无法有效地体现食品加工制造业的污染特征，不便于环境管理部门直接掌握行业废水的主要污染物及其特性。同时该标准中污染物指标过多，地方环境保护部门执法过程选择监测时容易遗漏一些重要指标或者出现选择监测项目偏多问题。2)未设总氮和细菌等与食品加工制造业密切相关的特征指标，可能导致这些污染物排放失控现象。3)现行《污水综合排放标准》中SS浓度限值要求相对较宽泛，总磷浓度限值要求太严格。且污染物浓度限值不能体现食品加工制造业的生产工艺、清洁生产技术和末端治理技术现状与发展趋势。4)《污水综合排放标准》仅针对制糖工业和发酵及酿造工业2种食品加工制造业设置单位产品的最高允许排水量，大部分行业没有排水量的限制，只有浓度标准，很难杜绝稀释排放，从而无法实现对污染物排放总量的有效控制。同时还发现，正在执行的标准及正在制修订的相关标准在适用范围上存在的交叉现象导致部分行业废水排放执行标准不明确，基层环境保护部门在选择标准执法的过程中存在较大的主观因素，也会出现部分行业废水排放控制要求就低不就高的现象，从而影响标准的实施与执法效果。另外，分析发现各相关行业排放标准控制的污染物项目趋同，排放限值相近甚至相同。同时各标准适用范围均为食品加工制造业废水，由此考虑到各类标准有合并整合发布的预期，以便解决标准数量繁多，进而减轻基层环境保护部门的工作量。综上所述，在当前严峻的环保形势下，现行标准已不能有效控制食品加工制造业的污染排放行为。为了促进食品加工制造业的技术升级，优化产业结构，有效控制企业污染物排放行为，增强企业的核心竞争力，提高基层环境保护部门的工作效率，有必要参考学习国外水污染物排放标准的相关规定，借鉴其有益的制订经验，研究解决现有标准存在的问题。在20世纪80年代我国对水污染物排放标准体系进行调整的过程中，更多的是借鉴了欧盟的体系和方法学，建立了“综合+行业”的水污染物排放标准体系[12]。同时，欧盟工业污染防治最佳可行技术文件与我国排放标准均采取基于技术及经济可行性制订限值的思路，因此，有必要研究欧盟对食品加工制造业水污染物排放的控制管理情况，以期为我国的相关标准制修订提供借鉴。4.1污染防治相关文件介绍欧盟通过综合污染防预与控制(IPPC)指令对工业污染源排放进行管理控制。该指令规定了工业源对空气、水和土壤的污染物排放的防治及事故防止等内容。自从1996年颁布了第一版的IPPC指令9661EC[13]起，先后经历4次修订，2010年11月24日，该指令升级为工业排放指令(IED)201075EU[14]，并于2013年1月7日起正式实施。IED201075EU覆盖了能源、金属制造加工、矿业、化学工业、废物管理及其他工业类型，其中屠宰、食品及乳制品工业等11种较小规模的行业归属在其他工业类型中。指令要求为这些行业制定最佳可行技术参考文件(BATBREF)，作为制订排污许可的重要参考，进而用于水污染物排放控制。目前欧盟已发布了33个BATBREF，其中涉及到食品行业的BATBEFF有2个：屠宰和动物副产品工业BATBEFF[4]；食品、饮料和牛奶行业BATBEFF[5]。这2个技术参考文件的适用范围见表3，二者适用范围界限较为明显：前者适用于以动物、家禽经过简单处理(屠宰、脱毛、除皮及切割)生产冷鲜肉过程及屠宰业产生副产品的加工工业；后者则适用于以动物、植物来源为原材料进行加工制造生产食物的工业，该过程可能涉及添加调料、防腐剂，蒸煮等较为复杂的工艺，此外后者还涵盖了奶制品加工制造业。可见这2个技术参考文件基本覆盖了食品加工制造业的全部行业。4.2加工工艺及产排污分析方法食品加工制造类工业具有多样性的特点，涉及多种多样的处理技术。尽管进行同类产品的生产，加工技术也可有较大差异。欧盟采取聚类、全面和系统分析的方法，即以技术的目的为主要依据将加工技术聚类成9类工艺单元，各工艺单元包含2～13个具体加工技术，总计56种食品加工制造技术。全面分析各技术产生的大气、水、固体污染物。任意食品加工制造业的工艺均可被分解为数种具体加工技术的组合，根据单独技术的产排污分析结果，进而可以系统地进行该工艺、该行业的产排污分析。4.3污染防治理念及方法欧盟在考虑减少食品加工业对环境造成的污染时，坚持全过程污染防治的理念。通过从规划、设计等源头进行预防，开展培训，从而依托员工进行污染防治；通过采用清洁生产技术及预防事故性泄露减少污染物的产生量；通过适当的末端处理技术减少污染物向环境中的排放量等来加强环境管理。如位于智利的6家大规模鱼产品加工厂实施为期2年的清洁生产项目，在食品加工制造业开展污染预防研究，结果表明，通过原料接收、筛选、加工和冷冻全过程的清洁生产改造，可大幅度减少废物的产生和排放，用水量可以削减28%，减少BOD5排放量达47.3%，减少有机废物(鱼头、鱼尾等)和无机废物(纸张、金属、塑料等)产生量达31%和50.4%，同时降低能耗比例为24.5%[15]。可见，坚持全过程污染防治理念，依靠加强内部管理，增设工艺设计、设备、工艺操作或运行维护等相关技术规定，能获得良好的污染物减排效果。欧盟通过制订实施BAT技术具体落实该理念。为形成BAT技术，欧盟IPPC机构及相关技术工作组根据成本及技术产生效益平衡的筛选原则，需要循环迭代以下5个步骤：1)识别主要环境问题，包括用水、耗能、废水产生、固体废物产生及臭味产生；2)调研为解决以上环境问题涉及的相关技术；3)根据已有数据，提出各种技术的最好处理水平；4)研究各种技术达到最好处理水平时的设计参数和其他影响因素；5)提出BAT及相应的能源、水等消耗水平和或污染物排放水平。食品加工业涉及原料、产品多样，产生的污染物差异性大，带来的环境问题不一，同时加工工艺种类繁多，制订出具体的BAT是不现实的。因此，欧盟针对环境管理、上下游协作、设备清洗、适用于部分行业的技术、减少大气污染排放、污水处理及预防事故性泄露这7部分给出了各种BAT的原则性特点。此外，根据部分具体行业的产排污特点给出了特定的BAT。最后提出了采用BAT技术后各污染物的排放水平(表2)，具有借鉴意义。欧盟食品、饮料和牛奶行业BATBEFF及屠宰和动物副产品工业BATBEFF提供了大量详实的行业背景数据及信息，为我国相关水污染物排放标准制修订工作提供了基础素材。最为重要的是欧盟的全过程污染控制的管理及产排污分析思路值得学习、借鉴及参考。5.1强化全过程污染控制理念近年来，虽然逐渐开始重视清洁生产的作用，但是国内依旧偏重于末端排放控制，水污染物排放标准中污染物限值的制订还是以末端处理对污染物的削减作用为主要依据。鉴于全过程污染防治的显著效果，同时考虑到《食品工业“十二五”发展规划》提高副产品综合利用率降低污染物排放量的要求，食品工业水污染物排放标准制订思路需要强化全过程污染控制理念，重视清洁生产、预防事故性泄露、环境管理等源头预防的作用，可以考虑在标准中引入相关的技术性、管理性规定。5.2提升产排污分析的科学性、系统性大多数国内水污染物排放标准制订过程中的产排污分析方法为部分穷举法，即调研部分典型企业的生产工艺流程进行逐个分析。这一工作思路导致以下2个问题：1)工艺流程及产排污分析不全面；2)同一行业中不同工艺采用的技术单元及产排污分析类似，导致重复工作。而欧盟采取了首先系统分类归纳工艺单元，然后对各工艺单元进行产排污分析，随后由下而上利用单个工艺单元的信息推衍具体的食品加工工艺的产排污情况，避免了分析遗漏及重复工作的现象。参照欧盟这一工作思路可以明显增强我国水污染物排放标准制订的科学性及系统性。5.3完善水污染物排放标准体系《国家环境保护标准“十二五”发展规划》[16]明确提出增加标准协调性，优化体系，避免重复、交叉和矛盾；提高标准完整性，解决部分标准缺失问题的要求。目前我国已发布标准和正在制修订的标准存在适用范围交叉、排放限值相近等问题，亟待研究健全水污染物排放标准体系。合并适用范围重叠、污染物项目及限值等内容类似的标准，同时适时研究小规模行业并入相似行业中进行统一管理控制的可行性。对于食品加工制造业，鉴于产排污情况、污染物项目及处理后污染物排放水平类似，建议研究制订食品加工制造业水污染物排放标准，以整合现有及正在制修订的相关标准，同时纳入该领域目前没有特定排放标准进行管控的行业水污染物排放控制要求。欧盟将食品加工制造业分为屠宰和动物副产品工业，食品、饮料和牛奶行业两大类，该分类方式具有一定的合理性：二者适用范围界限较为清晰；各自适用的加工工艺及产生的废水具有鲜明的特点，如屠宰和动物副产品工业需要回收血液，分离清洗内脏等工艺，产生废水中存在的一定量血液、粪便，导致废水有机物、致病原菌含量高，故需采取的清洁生产和末端处理技术不同[4-5]。这一分类方式为我国进行该行业水污染物排放标准体系设置提供了参考借鉴。责任作者：王海燕(1976—)，女，副研究员，博士，主要从事环境保护标准、政策，环境管理研究，wanghaiyan@craes.org.cn【相关文献】[1]国家统计局.国家数据:按行业分规模以上工业企业主要经济指标:食品加工制造业相关工业主营业务收入:2014年[ABOL].[2016-01-30].http:data.stats.gov.cneasyquery.htm?cn=C01.[2]环境保护部.中国环境统计年报2013[M].北京:中国环境出版社,2013.[3]国家发展和改革委员会,工业和信息化部.食品工业“十二五”发展规划[A].北京:国家发展和改革委员会,工业和信息化部,2011.[4]EuropeanCommission.Integratedpollutionpreventionandcontrol(IPPC)referencedocumentonbestavailabletechniquesintheslaugterhousesandanimalby-productsindustries[A].Seville:EuropeanIPPCBureau,2005.[5]EuropeanCommission.Integratedpollutionpreventionandcontrol(IPPC)referencedocumentonbestavailabletechniquesinfood,drinkandmilkindustries[A].Seville:EuropeanIPPCBureau,2006.[6]王晨.柑橘罐头加工废水处理研究[D].杭州:浙江工业大学,2006.[7]高世阳.乳酸菌应用榨菜腌制工艺研究[D].杭州:浙江大学,2014.[8]渠光华,张智,郑海领.活性炭三维电极法处理超高盐榨菜腌制废水[J].环境工程学报,2012,6(12):4361-4366.QUGH,ZHANGZ,ZHENGHL.Treatingpicklewastewaterwithhighsalinitybymethodofthree-dimensionalelectrodeofactivatedcarbon[J].ChineseJournalofEnvironmentalEngineering,2012,6(12):4361-4366.[9]国家统计局.国民经济行业分类:GBT4754—2011[S].北京:中国标准出版社,2011.[10]国家环境保护局.污水综合排放标准:GB8978—1996[S].北京:中国标准出版社,1996.[11]国家环境保护局.肉类加工工业水污染物排放标准：GB13457—92[S].北京:中国标准出版社,1992.[12]周羽化,原霞,宫玥,等.美国水污染物排放标准制订方法研究与启示[J].环境科学与技术,2013,36(11):175-180.ZHOUYH,YUANX,GONGY,etal.StudyandrevelationonmethodofdrawingupwaterpollutantsdischargestandardintheUnitedStates[J].EnvironmentalScience&Technology,2013,36(11):175-180.[13]EuropeanCommission.Concerningintegratedpollutionpreventionandcontrol:Directive9661EC[S].Seville:EuropeanIPPCBureau,1996.[14]EuropeanCommission.Concerningintegratedpollutionpreventionandcontrol:Directive201075EU[S].Seville:EuropeanIPPCBureau,2010.[15]BEZAMAA,VALERIAH,CORREAM,etal.EvaluationoftheenvironmentalimpactsofacleanerproductionagreementbyfrozenfishfacilitiesintheBiobíoRegion,Chile[J].JournalofCleanerProd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