背 景
有色金屬工業(yè)是重金屬污染排放重點行業(yè)之一。在原國家環(huán)境保護部公布的《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》中，重有色金屬礦和重有色金屬冶煉業(yè)位居第一和第二，是重金屬污染治理的重中之重。而且，有色金屬礦山開采產(chǎn)生的廢水、選礦廢水以及尾礦壩滲漏水大多呈酸性，以含有大量可溶性離子、重金屬及有毒有害元素為特征，不僅直接影響地表水體的水質(zhì)安全，而且重金屬廢水污染累積會侵入周邊區(qū)域，以持續(xù)性、無序性、發(fā)散性等面源污染模式侵蝕、滲入周邊土壤及地下水體，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大的威脅。此外，重金屬冶煉工業(yè)不僅是典型的高耗水大戶、水資源利用率低，也是環(huán)境重金屬污染的主要來源。重金屬廢水在造成嚴重環(huán)境污染的同時，也導致了重金屬資源本身的極大浪費。因此，加強對重金屬廢水處理技術和資源化利用的研究，已成為當前環(huán)境治理工作開展過程中的首要任務。
由于現(xiàn)有重金屬廢水處理技術種類繁多，技術工藝實施過程多環(huán)節(jié)、多目標，關鍵評價因素難以判別及驗證。在實際的推廣應用重金屬廢水污染治理過程中，由于其技術種類多、水平參差不齊等原因，造成了選擇和應用上的偏差和盲從性，缺乏有效的、系統(tǒng)的評價指標體系和方法，阻礙了高水平重金屬廢水的深度凈化與安全利用集成技術的研發(fā)和推廣應用，成為制約我國水安全利用的重大難題。GB/T38224.1-2019《重金屬廢水處理與回用技術評價第1部分：程序和方法》和GB/T38224.2-2019《重金屬廢水處理與回用技術評價第2部分：指標體系》兩項國家標準的發(fā)布, 解決了我國重金屬廢水處理及回用技術方面缺乏有效的技術評價標準與方法的問題，填補了我國標準領域的空白，為我國重金屬廢水處理與回用技術的選擇、識別和評價提供了科學依據(jù)，能夠有效促進我國重金屬廢水處理與回用技術的開發(fā)和應用。
這兩項國家標準，依據(jù)多技術評價原理，綜合運用并優(yōu)化專家評估法、層次分析法、模糊綜合評判法和灰色綜合評價法，從技術、經(jīng)濟、環(huán)境以及安全等多維度創(chuàng)新性地提煉出了兼具行業(yè)特點、適用性和可操作性的共性方法和指標體系。適用于以重金屬為特征污染物的廢水處理與回用技術的篩選評價和運行效果評價，包括礦山酸性廢水、鉛鋅冶煉廢水、電鍍廢水等。為使相關人員更好地理解、掌握和運用標準，本文對標準的核心內(nèi)容“重金屬廢水處理與回用技術評價指標體系和方法”進行解析。
重金屬廢水評價指標體系
重金屬廢水安全利用是重金屬廢水處理與回用技術評價的總目標，其中的分級子目標是相互獨立、相互補充、隸屬于總目標層的一級指標，它們將從不同的角度、工藝的不同階段對重金屬廢水處理與回用技術的各要素水平進行概況式描述，其中包括技術指標、經(jīng)濟指標、環(huán)境指標以及資源指標四大類一級指標。各一級指標下面又設置了若干二級指標，這些二級指標可以根據(jù)評價需求和實際情況作適當?shù)脑鰷p。
01、技術指標
技術指標反映擬評價技術在技術性能、高效穩(wěn)定、運行管理等技術方面的特征，設置技術先進性、工藝成熟程度、重金屬去除率、抗沖擊負荷能力、操作復雜程度、運行安全性等二級指標。其中，重金屬去除率、其他特征污染物去除率、抗沖擊負荷能力和運行安全性這4個二級指標的設置考慮了水質(zhì)安全、操作工藝安全、環(huán)境和人類健康安全這三方面的安全風險問題。
(1)技術先進性
技術先進性泛指與國內(nèi)外同類技術相比，被評價廢水處理和回用技術水平所處的地位?？筛鶕?jù)國家先進污染防治示范技術和國家鼓勵發(fā)展的環(huán)境保護技術目錄中列舉技術、核心技術獲獎數(shù)量、國家發(fā)明專利授權數(shù)量等聯(lián)合評定。按照被評價技術的實際情況，分為優(yōu)(0.80～1.00)、良(0.70～0.80)、中(0.60～0.70)、差(0～0.60)四級。
(2)工藝成熟程度
技術在研發(fā)過程所達到的一般性可用程度?？筛鶕?jù)技術開發(fā)的年代，參考工業(yè)化程度和市場普及率情況等評定。按照被評價技術的實際情況，分為產(chǎn)業(yè)化階段(0.80～1.00)、工程化階段(0.60～0.80)、實驗室階段(0～0.60)三級。
(3)重金屬去除率
廢水處理和回用技術對重金屬污染物指標的去除效率。計算公式如下：
(4)其他特征污染物指標
廢水處理和回用技術對特征污染物(如氟、氯、鈣、鐵等)指標的去除效率。計算公式如下：
(5)抗沖擊負荷能力
當進水水質(zhì)、水量發(fā)生變化時對處理性能的影響以及出水水質(zhì)達標程度的變化情況。按照被評價技術的實際情況，分為優(yōu)(0.80～1.00)、良(0.70～0.80)、中(0.60～0.70)、差(0～0.60)四級。
(6)操作復雜程度
廢水處理技術涉及的自控水平及人工管理的復雜程度。按照被評價技術的實際情況，分為優(yōu)(0.80～1.00)、良(0.70～0.80)、中(0.60～0.70)、差(0～0.60)四級。
(7)運行安全性
包括使用的原材料安全、設備及設施運行的安全性、運行管理過程中的物料使用安全性、產(chǎn)物的毒性及有害性、潛在危險性。按照被評價技術的實際情況，分為優(yōu)(0.80～1.00)、良(0.70～0.80)、中(0.60～0.70)、差(0～0.60)四級。
02、經(jīng)濟指標
經(jīng)濟指標反映擬評價技術在投資成本、運行費用、節(jié)水收益等經(jīng)濟方面的特征，設置單位建設投資、單位運行費用、單位占地面積等二級指標。
(1)單位建設投資
處理1m³廢水建廠平均一次性投資費用，包括土地費用、土建直接建設和安裝工程費用、設備工器具購置費用、管理費用等。計算公式如下：
(2)單位運行費用
處理1m³廢水產(chǎn)生的運行費用，包括人員費、動力費、維修費、藥劑費和其他費用。計算公式如下：
(3)單位占地面積
平均處理1m³廢水所占用的土地面積，不包括遠期預留用地。計算公式如下：
03、環(huán)境指標
環(huán)境指標反映擬評價技術對環(huán)境的正面和負面的影響等環(huán)境方面的特征，設置重金屬削減率、單位危險廢物產(chǎn)生量等二級指標。這兩個二級指標的設置考慮了水質(zhì)安全、環(huán)境及人類健康安全這兩方面的安全風險。
(1)重金屬削減率
廢水中重金屬污染物經(jīng)過處理后被降低的比率。計算公式如下：
(2)單位危險廢物產(chǎn)生量
處理1m³廢水產(chǎn)生的危險廢物的數(shù)量。計算公式如下：
04、資源指標
資源指標反映擬評價技術在回收利用有用和稀缺資源等方面的特征，設置廢水回用率、資源回收率等二級指標。
(1)廢水回用率
處理后回用廢水量占被處理廢水總量的比例。計算公式如下：
(2)重金屬資源回收率
回收的重金屬質(zhì)量占廢水中重金屬總量的比例。計算公式如下：
評價程序與方法
標準規(guī)定了篩選評價和運行評價這兩類技術評價程序與方法。篩選評價程序與方法是指經(jīng)過技術篩選與評價后，確定最佳適用技術，適用于例如新改擴建企業(yè)的建設施工及技術改造等用途。運行評價程序和方法是指經(jīng)過與基準值進行評價對比后，考量被評價技術的實施效果及效益的，適用于例如企業(yè)實施某項重金屬廢水處理與回用技術一段時間后的運行效果綜合評價。
01、篩選評價程序與方法
重金屬廢水處理與回用技術篩選評價是通過對不同類別的技術以及不同所屬的同類技術按照標準確定的程序和方法進行分析比較，從而確定最佳適用技術。主要分為以下幾個步驟：
(1)篩選技術清單
首先，根據(jù)重金屬廢水的來源和特點，對國內(nèi)外現(xiàn)有處理和回用技術進行分析總結(jié)，初步確定擬評價的若干技術。
其次，對確定的擬評價技術進行初步篩選?？紤]的因素包括但不限于：a) 依據(jù)GB 8978-1996《污水綜合排放標準》、GB 20426-2006《煤炭工業(yè)污染物排放標準》、GB 25466-2010《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標準》、GB25467-2010《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標準》、GB31574-2015《再生銅、鋁、鉛、鋅工業(yè)污染物排放標準》、GB/T 27678-2011《濕法煉鋅企業(yè)廢水循環(huán)利用技術規(guī)范》、GB/T 29773-2013《銅選礦廠廢水回收利用規(guī)范》、GB/T 29999-2013《銅礦山酸性廢水綜合處理規(guī)范》、SL368-2006《再生水水質(zhì)標準》以及HG-T3923-2007《循環(huán)冷卻水用再生水標準》，判斷技術能否滿足其相應的達標排放或回用要求;b) 是否在現(xiàn)有的場地、公用設施等條件或稍作改進即可實施;c) 其他必要條件。
最后，討論確定擬評價技術清單。
(2)收集信息和數(shù)據(jù)
針對擬評價技術清單中的每項技術收集信息和數(shù)據(jù)，包括但不限于以下：a)技術案例所處地理位置;b) 實際接收廢水的水質(zhì)、水量長周期統(tǒng)計情況;c) 處理與回用技術中各工段的實際工況及設備;d) 廢水排放量;e) 主要污染物排放測試、統(tǒng)計數(shù)據(jù)及其記錄文件;f) 資源、能源消耗計量統(tǒng)計數(shù)據(jù)及其記錄文件;g) 環(huán)境影響評價報告;h) 投資運行成本分析數(shù)據(jù);i) 其他必要文件資料。
對于無法收集到的必要的評價信息和數(shù)據(jù)，可以采取必要的測試、計算和估算等手段獲取。
(3)確定評價指標體系
根據(jù)評價需求以及相關信息和數(shù)據(jù)收集情況，提煉技術清單中各項擬評價技術的共性和特性，選擇并確定重金屬廢水處理與回用的評價指標體系。
(4)計算各級指標的單項指標值
結(jié)合收集的信息和數(shù)據(jù)，對每個單項評價指標依據(jù)標準中給出的方法進行賦值，得出單項指標值。其中，各級指標的權重值可采用平均權重法、專家咨詢法以及相關系數(shù)矩陣法確定。
(5)計算各級指標的評價指數(shù)
從最低一級指標開始逐級計算，計算每一個上級指標所包含的全部下級指標。最后得到擬評價技術清單中某一項擬評價技術的綜合評價指數(shù)。
正向指標按公式(1)計算其評價指數(shù)：
負向指標按公式(2)計算其評價指數(shù)：
式中：
Itij—第t項擬評價技術的第i項一級指標中的第j項二級指標的評價指數(shù);
Stij—第t項擬評價技術的第i項一級指標中的第j項二級指標的指標值;
Sijmax—擬評價技術中第i項一級指標中的第j項二級指標的最大值;
Sijmin—擬評價技術中第i項一級指標中的第j項二級指標的最小值。
一級指標的評價指數(shù)按公式(3)計算：
式中：
Iti—第t項擬評價技術的第i項一級指標的評價指數(shù);
Wtij—第t項擬評價技術的第i項一級指標中的第j項二級指標權重;
m—第i項一級指標中的二級指標個數(shù)。
綜合評價指數(shù)按公式(4)計算：
式中：
It—第t項擬評價技術的綜合評價指數(shù);
Wti—第t項擬評價技術的第i項一級指標的權重;
n 一第t項擬評價技術的一級指標個數(shù)。
(6)分析判定
根據(jù)各項擬評價技術的綜合評價指數(shù)，按從大到小的順序排列，綜合評價指數(shù)最高的技術為最佳適用技術。
02、運行評價程序和方法
重金屬廢水處理與回用技術的運行效果評價是對已經(jīng)投入運行的技術按照標準確定的程序和方法進行分析比較，從而確定其達到設計指標的程度或在同類技術中的水平。在進行重金屬廢水處理與回用技術運行綜合評價時，首先應選擇比較的基準技術。具體步驟如下：
(1)選擇基準技術
首先，根據(jù)組織自身對其產(chǎn)生的重金屬廢水的實際處理和回用需求，圍繞廢水處理后的收納水體、回用環(huán)節(jié)或工藝的水質(zhì)要求等，對國內(nèi)外現(xiàn)有的可以達到目前所使用技術處理要求的、成熟的重金屬廢水處理與回用技術進行篩選，確定比較的基準技術。基準技術是分析比較技術運行效果的基礎，可以采用如下方法進行確定：a) 同類技術的最佳案例;b) 同類技術的平均水平;c) 設計指標;d) 其他。
(2)收集信息和數(shù)據(jù)
根據(jù)評價需求，針對擬評價技術和基準技術，對照標準給出的相應指標體系中各二級指標收集相關的信息和數(shù)據(jù)，包括但不限于以下：a) 技術案例所處地理位置;b) 實際接收廢水的水質(zhì)、水量長周期統(tǒng)計情況;c) 處理與回用技術中各工段的實際工況及設備;d) 廢水排放量;e) 主要污染物排放測試、統(tǒng)計數(shù)據(jù)及其記錄文件;f) 資源、能源消耗計量統(tǒng)計數(shù)據(jù)及其記錄文件;g) 環(huán)境影響評價報告;h) 投資運行成本分析數(shù)據(jù);i) 其他必要文件資料。
對于無法收集到的必要的評價信息和數(shù)據(jù)，可以采取必要的測試、計算和估算等手段獲取。
(3)確定評價指標體系
根據(jù)各二級指標的信息和數(shù)據(jù)收集情況，結(jié)合實際評價需要，完善各指標的信息和數(shù)據(jù)，最終選擇并確定重金屬廢水處理與回用的評價指標體系。
(4)計算各級指標的單項指標值
結(jié)合收集的信息和數(shù)據(jù)，對每個單項評價指標依據(jù)標準中給出的計算方法進行賦值，得出單項指標值。
(5)計算各級指標的評價指數(shù)
從最低一級指標開始逐級計算，計算每一個上級指標所包含的全部下級指標。最后得到擬評價技術清單中某一項擬評價技術的綜合評價指數(shù)。
正向指標按公式(5)計算其評價指數(shù)：
負向指標按公式(6)計算其評價指數(shù)：
式中：
Iij—擬評價技術的第i項一級指標中的第j項二級指標的評價指數(shù);
Sij—擬評價技術的第i項一級指標中的第j項二級指標的指標值;
Sbij—基準技術的第i項一級指標中的第j項二級指標的基準值。
一級指標的評價指數(shù)按公式(7)計算：
式中：
Ii—擬評價技術的第i項一級指標的評價指數(shù);
Wij—擬評價技術的第i項一級指標中的第j項二級指標的權重;
m—擬評價技術的第i項一級指標中的二級指標個數(shù)。
綜合評價指數(shù)按公式(8)計算：
式中：
I—擬評價技術的綜合評價指數(shù);
W i—擬評價技術的第i項一級指標的權重;
n —擬評價技術的一級指標個數(shù)。
(6)分析判定
擬評價技術的綜合評價指數(shù)大于1.可判定運行效果好于比較基準;擬評價技術的綜合評價指數(shù)等于1.可判定運行效果與比較基準水平相同;擬評價技術的綜合評價指數(shù)小于1.可判定運行效果與比較基準有差距。
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