通过梳理行业21家重点企业的环境影响评价报告得出,新能源汽车产业废水主要由整车制造、储能装置制造等企业产生。从政策层面上看,当新能源汽车产业形成集聚效应和规模效应时,园区建设配套废水处理厂具有必要性。
废水中的重金属离子、表面活化剂等特征污染物需要在预处理阶段重点考虑,提高废水的可生化性,建议尽快将重金属废水处理新技术应用于实际新能源产业废水处理工作中,加大绿色环保型表面活性剂的研发力度。各地需根据园区现状产业及发展规划等,提前做好水质水量分析,有针对性地处置重点污染物,同时也需在园区招商引资、企业废水监管、废水处理收费等方面多加考虑。
随全球能源结构的转变,新能源汽车已成为未来可持续发展的重要方向,受到各国政府和学者的广泛关注。目前,我国新能源汽车产业已经进入规模化快速发展新阶段,成为全球新能源汽车产销量最高、市场推广最好、配套设施最完善的国家,关键核心技术均位于世界前列。
为进一步提高整体产业链水平和实现产业链现代化发展,只有推动产业集群化发展,建立新能源汽车产业园,才能提升产业链供应链韧性与安全水平,加速新能源汽车产业转型和汽车强国建设。
随新能源汽车产业链形成、产业集聚和企业扩张,形成的多层次产业园区面临工业废水处理问题,特别是电池废水中重金属、难降解污染物的治理,成为水污染防治的重点和难点,也一定程度上制约着该产业的发展。
01 废水特征
根据国家统计局下发的《战略性新兴产业分类(2018)》,新能源汽车产业区别于新能源产业单独归类,根据企业产品,可大致分为新能源汽车整车制造、电机及发动机制造、储能装置制造、零部件配件制造等4个类型。
02 废水量预测
2.1 预测方法
工业聚集区废水量预测通常采用园区面积类比法、废水排放系数法、单位产品排污系数法、单位工业总产值废水排放量指标法4种方法。
李伟等综合分析了这4种方法的特点,提出要考虑预测方法带来的偏差,同时在园区污水处理厂初期筹建时应预留远期处理能力。同城市污水处理厂一样,废水处理厂的规模建议适当设置冗余度,提高处置废水能力的韧性。
2.2 水量指标
目前对于新能源汽车各产业门类的废水指标研究较少,本研究通过整理分布在珠三角、长三角、京津冀等发达地区的新能源汽车代表性企业及其所在产业园区,筛选出行业21家重点企业,根据企业环境影响评价报告,梳理其用地面积以及工业废水量,分析其产业废水量特征。
除储能装置制造企业D5由于占地面积小,制造工艺集中导致单位面积废水产生量大以外,由其余企业可以看出整车制造、储能装置制造企业工业废水产生量相对稳定,这部分废水主要来源于涂装工艺(电泳和喷漆)、电池负极清洗工艺、铝壳清洗工艺等,这些工艺是企业生产过程的必要工艺;而电机及发动机制造、零部件配件制造企业产生的废水量较少或者几乎没有,是因其选用制造工艺不同的缘由,如采用激光、焊接等工艺基本不会产生废水,采用电泳和脱脂等工艺时才会产生废水。
03 处理模式
3.1 废水处理要求
《中华人民共和国水污染防治法》《水污染防治行动计划》《城镇污水处理提质增效三年行动方案》《关于进一步规范城镇(园区)污水处理环境管理的通知》《关于推进污水资源化利用的指导意见》等文件明确提出了工业集聚区要按规定建设污水集中处理设施,提高运营管理水平,确保工业废水达标排放。
《住房和城乡建设部 生态环境部 国家发展改革委 水利部关于印发深入打好城市黑臭水体治理攻坚战实施方案的通知》等文件明确重金属、难生化降解废水不得排入城市污水集中收集处理设施。根据文件要求,新能源汽车产业废水不得排入城市污水集中收集处理设施。因此,新能源汽车产业园区有必要建立工业废水处理设施。
3.2 废水处理模式
目前,我国产业园区工业废水处理模式可分为5类。如果园区企业废水量大、水质污染物浓度高、难降解、毒性大,建议选择工业废水处理厂或生活污水+工业废水处理厂处理模式;如果园区企业水质污染物浓度低、毒性小,建议选择接入城市生活污水处理厂共同处理;如果园区企业分散、水量小、处理难度大,建议选择企业自行处理或“零散工业废水”集中处理模式。
由于新能源汽车产业废水多为难降解、具有毒性的废水,当新能源汽车产业形成集聚效应和规模效应时,建议采用工业废水处理厂处理模式。
04 处理标准与方法
4.1 废水处理厂水质标准
4.1.1 企业废水纳管标准
《江苏省工业废水与生活污水分质处理工作推进方案》提出纳管工业废水常规污染物和特征污染物需达到相应的纳管标准和协议要求。由于工业废水处理厂具有准公共产品的性质,为了更合理、高效地做好废水处置工作,建议工业园区管理部门与企业协商确定纳管标准范围、细化污染物指标,实现企业废水排放与废水处理厂处理之间的动态平衡。
4.1.2 废水处理厂排放标准
需结合国家、地方污水处理厂污染物排放标准和所在流域对污水处理厂水质指标排放的环保要求,建议从严执行。
4.2 主要污染物处理方法
园区废水处理厂应按照严控第一类污染物和特征污染物的原则,筛选需严格控制的新能源汽车产业废水污染物。相较于生活污水,新能源汽车产业废水中的重金属是第一类污染物,表面活性剂是其主要特征污染物,为降低污染物对污水处理生化系统的影响,应当进行预处理。
4.2.1 重金属废水处理
重金属为第一类污染物,也是新能源汽车产业最为突出的污染物,具有长期毒性和难降解特征。
高利亚总结了处理重金属污染的化学沉淀法、电化学法、膜分离法、混凝/絮凝法等常规方法,常规方法操作简单、去除效率高,但存在二次污染风险;总结了包括吸附法、纳米技术、微生物燃料电池和植物修复法等更为环保的非常规处理方法,非常规方法环保高效,但存在实施成本较高等缺点。樊小磊等分析了稀释法、化学沉淀法、混凝絮凝法、吸附法4种技术应用于处理重金属废水的优缺点。石勇等提出低浓度重金属废水往往能够促进微生物燃料电池中微生物的生长,当浓度超出一定阈值时,微生物的生长则会被抑制。张林芸等分析了微生物燃料电池处理重金属废水的工作原理、研究现状及实际应用展望。
目前实际工作中重金属废水处理还是以常规方法为主,微生物燃料电池等新技术仍存在研究停留在实验室阶段的问题,为落实“双碳”政策,推动园区产业绿色发展,要尽快在实际工业水处理工作中开展新技术试验,发挥新方法“新质生产力”的效能优势。
4.2.2 表面活性剂废水处理
表面活性剂属于生物难降解物质,为第二类污染物,被广泛用于金属清洗、酸洗、磷化处理和金属的车、铣、刨、磨、钻、压、拔、抛光、铸造,以及电镀和防腐蚀等工艺中。表面活性剂以分散和胶粒表面吸附形式存在,对废水的物化、生化性能有很大影响。
那仁格日勒等分析了光催化氧化法、膜分离法、吸附法和生物降解法对非离子表面活性剂污水的处理效果,提出上述方法都只是适合处理低浓度的非离子表面活性剂废水,对于高浓度非离子表面活性剂废水不能取得很好的效果。黄七梅等采用微动力曝气SBR工艺实现了对阴离子表面活性剂的降解率达到81.3%。陈顺权等采用“电絮凝耦合电催化”工艺对高浓度表面活性剂废水进行预处理,整体去除率可达86.24%。
目前进入污水处理厂的表面活性剂废水多为低浓度表面活性剂废水,而对于高浓度表面活性剂废水的处理主要集中在实验室阶段。由于表面活性剂的产品可选择性较多,建议加大绿色环保表面活性剂的研发,并通过政策层面引导、强制企业采用对人体刺激性小和易生物降解的绿色表面活性剂等,以减轻含表面活性剂废水的处理难题。
05 结语与建议
新能源汽车产业高速发展带来的废水处理问题不容忽视,各地需根据园区现状产业以及发展规划等,提前做好水质水量分析,有针对性地处置重点污染物,比选废水处理模式。
但同时也要注意,产业园区的废水处理不仅仅局限于以上研究分析,各地需在园区招商引资、企业废水监管、废水处理收费等方面多加考虑,建议:
1)不同企业工业废水有其水质、水量特点,需建立废水“分类收集、分质处理、一企一管、一园一策”的精细化与模式化管理体系;
2)因园区入驻企业行业类别、生产工艺以及生产周期等各不相同,园区综合废水的水质、水量、处理费用会产生较大变化,在引进企业时需考虑类似产业、废水污染物的关联性,在预处理阶段需严控第一类污染物和特征污染物;
3)现实中易降解的污染物企业自行处理了,排入园区工业废水处理厂的多为难降解污染物,大大增加了处理厂运行负荷,可能会出现部分指标难以达标的情况,因此园区管理部门需要建立起园区(政府)、企业和废水处理厂设计运维等单位的统筹协调机制,共同协商包括细化入厂水质污染物指标、处理工艺、近远期处理规模衔接等工作。
原标题:《工业水处理》:新能源汽车产业园区工业废水特征及处理模式