基于不同减排情景的印染行业许可排放量核定方法探究——以江苏南通市为例

李雪萍，王晓慧，吴鹏，姜蓉蓉，张婷婷，白贞智，柴西龙*

1.北京化工大学化学工程学院

2.生态环境部环境工程评估中心

3.通州湾示范区生态环境局

4.通州湾现代纺织产业园发展服务办公室

目前我国排污许可基本建立了以排放标准为基础的分行业核算方法体系[1]，55 个排污许可证申请与核发技术规范中规定了废水污染物许可量核算方法，并且规定了要从技术规范核算量、总量控制指标中严格取值确定许可排放量。2015 年1 月1 日及以后取得环境影响审批意见的排污单位还应满足环境影响评价书（表）和审批文件确定的污染物排放量的要求。许可排放量即在排污许可证中记载的重点污染物的总量指标，以期达到限制污染物排放、改善生态环境质量的目标。但基于国家或地方污染物排放标准的许可排放量一般只考虑行业技术可达和相对经济的水平，未考虑与水环境质量衔接[2]。为此，开展基于地区行业实际排放水平的排放绩效核算[3-4]，进一步降低企业许可排放量，可以更好地满足水环境质量目标要求和水环境质量管理需求[5-6]。

长江流域覆盖全国11 个省（区、市），人口和国内生产总值均超过全国的40%[7]。沿江各地区经济快速发展的同时也给环境保护带来巨大压力。尽管“十三五”时期取得较好工作成效，但仍然存在断面水质不能稳定达标现象，如位于长江流域的通扬运河勇敢大桥断面在2020 年7 月出现了GB 3838—2002《地表水环境质量标准》劣Ⅴ类水质。南通市毗邻长江，《南通市重点流域水生态环境保护“十四五”规划》（简称《“十四五”规划》）中提出全市达到GB 3838—2002 优Ⅲ类水质的比例由93.5%提高到96.4%（国考断面是100%），同时提出CODCr、NH3-N、TN、TP 分别减排14 483、785、1 997、249 t，减排压力较大。印染行业主要包括棉印染、毛印染、麻印染、化纤印染及丝绢印染等[8]，印染废水具有污染物产生量和排放量大、水质变化大、水质成分复杂等特点，一直是国家重点监管和整治的行业之一。而南通市印染行业占其纺织行业比例达35.17%，其作为南通市工业废水排放量较大的行业，研究其主要水污染物许可排放限值[9-10]，是满足《“十四五”规划》要求的必然路径，印染行业的减排能够在很大程度上减轻水质达标压力，对于实现长江水质稳定达标、促进水生态环境改善具有重要意义。

笔者采用传统的污染物排放绩效核算方法及基于数据分位值法和正态分布分析法的基准线设定方法，以南通市典型印染企业棉、麻、化纤及混纺机织物产品为研究对象，确定基于实际排放水平的污染物许可排放限值，同时设定3 种不同减排情景，计算88 家印染企业在3 种不同减排情景下的许可限值，并分析预计减排量，以期为印染行业的许可排放量核定提供科学依据，为当地水环境管理提供管控思路。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

南通市（120°11'47''E~121°54'33''E，31°41'06''N~32°42'44''N）位于江苏省东南部，地处长江入海口，南邻长江，东至黄海，北与苏北平原接壤。南通市印染行业历史悠久，依据排污许可管理平台统计数据，其规模总量约占全省的1/6，占全国的3%以上。本研究中88 家印染企业（间排企业）生产规模从80 多t/a 到5 万多t/a，其中，38 家企业生产规模在0.6 万t/a以下，27 家企业生产规模为0.6 万~1.2 万t/a，15 家企业生产规模为1.2 万~1.8 万t/a，6 家企业生产规模为1.8 万~2.4 万t/a，2 家企业生产规模在2.4 万t/a以上。经过百年发展，印染业已成为南通市最具标志性和标识度的支柱性产业，目前已形成集棉、化纤、服装、丝绸等完善的现代印染工业配套体系。但随着印染行业的发展，其印染废水和污染物排放量占纺织行业的80%以上，带来的环境污染问题不容忽视。当前南通市正开展各项污染物许可排放量核定试点研究工作，以推进水环境质量改善，但都还处于初步研究阶段。

1.2 研究方法

1.2.1 排放绩效核算方法

污染物的排放绩效是指企业在单位产品生产过程中污染物的排放量，美国最早将该方法应用于火电行业NOx排污权的初始分配中并且取得显著成效[11]。目前排放绩效主要应用于总量控制工作中[12]，自上而下对各行政区和排放源分配污染物排放指标，如火电厂大气污染物的配额分配。排放绩效反映了单位产品的污染物排放强度[13]，可以用于从微观到宏观比较不同行业类别、所用技术以及生产工段的污染物排放情况。

1.2.1 .1 单位产品污染物实际排放绩效

通过排污许可证管理信息平台，调查、收集并分析88 家印染企业主要生产设施、设计产能及水污染物种类、产生工序、排放口情况，并将88 家企业2022年度产品产量与4 种污染物实际排放量进行处理，得到4 种污染物的实际排放绩效。具体计算公式如下：

式中：δi为 企业 年度 水污 染物i（CODCr、NH3-N、TN、TP）排放绩效，kg/t（以产品计，全文同）；Qj为企业水污染物第j年的排放量，kg/a；m为企业年度产品产量，t/a。

1.2.1.2 单位产品水污染物许可排放量（标准绩效）

GB 4287—2012《纺织染整工业水污染物排放标准》对印染行业的CODCr、NH3-N、TN、TP 4 种污染物规定了排放浓度限值（包括直接排放、间接排放），并规定了单位产品基准排水量，基于排放标准的单位产品水污染物许可排放量即标准绩效按下式计算：

式中：E为单位产品水污染物许可排放量，kg/t；Q为单位产品基准排水量，m3/t；C为水污染物许可排放浓度，mg/L。

棉、麻、化纤及混纺机织物单位产品基准排水量为140 m3/t（以标准品计），该产品4 种污染物的GB 4287—2012 间接排放浓度限值及标准绩效见表1。

表1 污染物排放限值及标准绩效Table 1 Pollutant discharge limits and standard performances

1.2.2 基准线设定方法

通常情况下，将最佳可获得技术法[14]和最佳实践法作为基准线设定的主要依据。典型的基准线法主要是基于最佳实践法的原则，通常将同一行业不同企业同种产品的单位产品排放绩效由小到大进行排序，选择其中前10%或者行业平均值作为排放基准线。美国加州碳交易市场的免费配额以及欧盟碳交易系统等都采用了基于最佳实践法的基准线法[15]。另一种基于最佳可行技术的基准线分配方法是根据企业可获得的最优技术确定单位产品基准线。本研究依托实际排放数据的最佳实践法，在参考美国免费配额方法的基础上，基于数理统计原理，选择了分位值法和正态分布分析法[16]2 种方法对实测数据进行处理，以获取不同的基准线，并进行对比分析。

1.2.2 .1 数据分位值法

假设有N个数据，将其由小到大排序，分别采用式（3）、式（4）得到99%及95%分位达标率的数据节点。

式中：A1和A2为对应百分位下的许可限值的排序数；floor 为向下取整函数；N为样本总数。

1.2.2 .2 正态分布分析法

通过Excel 软件对印染企业污染物实际排放绩效进行正态分布检验，发现数据取对数后服从正态分布。根据正态分布参数估算模型，采用式（5）～式（8）计算得到污染物排放绩效对数99%和95%置信概率，即：

式中：μ为污染物排放绩效对数平均值，kg/t；σ为污染物排放绩效对数标准差，kg/t；P99 和P95 分别为污染物排放绩效对数99%和95%置信概率。

1.2.3 减排情景设定及许可量分配方法

依据《印染行业“十三五”清洁生产潜力分析研究》中设定的高、中、低3 种方案[17]得到的全国印染行业减排量进行本研究减排情景设定。根据基准线设定方法所得的排放基准线，分别选取4 种污染物（CODCr、NH3-N、TN、TP）的平均排放绩效、85%分位值、95%分位值，设定强减排、中减排、弱减排3 种减排情景：1）弱减排情景。排放基准线取88 家印染企业以分位值法获得的95%分位排放绩效值，并将其与每家企业许可年的生产能力相乘，计算得到每家企业第一许可年的许可排放量。2）中减排情景。排放基准线取88 家印染企业以分位值法获得的85%分位排放绩效值，并将其与每家企业许可年的生产能力相乘，计算得到每家企业第一许可年的许可排放量。3）强减排情景。排放基准线取88 家印染企业实际排放绩效的平均值，并将其与每家企业许可年的生产能力相乘，计算得到每家企业第一许可年的许可排放量。

1.2.4 实际排放量/许可排放量、预计减排量计算方法

实际排放量与许可排放量比值（实际排放量/许可排放量）折算方法如下：

式中：U为企业污染物 （CODCr、NH3-N、TN、TP）按产品产量及产能折算的实际排放量/许可排放量，%；u为企业污染物的实际排放量/许可排放量，无量纲；m为企业年度产品产量，t/a；s为企业年度设计产能，t/a。

预计减排量计算方法如下：

式中：R为企业污染物（CODCr、NH3-N、TN、TP）预计减排量，kg/a；w为实际排放绩效超基准线企业数量，家；h为超基准线企业实际排放绩效，kg/t；r为企业污染物不同减排情景下基准线值，kg/t。

1.3 数据来源及处理方法

污染物实际排放量和产品产量是行业、企业进行排放绩效计算工作的重要参数。南通市88 家印染企业2022 年1—12 月污染物实际及许可排放量、产品产量、设计产能等数据均来自全国排污许可证管理信息平台，核算的污染物包括CODCr、NH3-N、TN 及TP。利用Excel 2021 和SPSS 24.0 软件对数据进行处理与分析，利用Origin 2021 软件进行图表绘制。

2 结果与分析

2.1 减排潜力分析

南通市印染企业共147 家，其中包括行业类别1713（棉印染精加工）、1723（毛染整精加工）、1743（丝印染精加工）、1752（化纤织物及染整精加工）。本研究综合考虑企业的生产规模、生产工艺和废水排放方式等因素，根据GB 4287—2012 产品分类仅针对只含印染单元的间排企业关于棉、麻、化纤及混纺机织物产品进行研究，行业类别包括1713、1723、1752，同时根据企业填报数据资料情况筛选出符合要求的88 家间排印染企业。通过统计分析各个企业许可年主要水污染物许可排放量和生产能力相关数据，以及2022 年排污许可证执行报告中主要产品产量、原辅材料用量和4 种水污染物实际排放量相关数据，对企业4 种水污染物许可排放量进行减排潜力分析。

对88 家印染企业实际产品产量与生产能力进行折算，得到主要水污染物CODCr、NH3-N、TN 及TP实际排放量分别约占许可排放量的1.06%~99.64%、0.74%~98.19%、1.00%~96.50%、1.40%~99.24%。企业CODCr、NH3-N、TN、TP 实际排放量占许可排放量比例平均值为34.46%、13.52%、23.41%、25.69%（图1）。

图1 88 家企业各污染物实际排放量与许可排放量比值Fig.1 The ratio between actual discharge and permitted discharge of each pollutant of 88 enterprises

将88 家印染企业的生产规模大致划分为≤0.60万t/a、0.60 万~1.20 万t/a、1.20 万~1.80 万t/a、>1.80 万t/a共4 个等级，得到企业不同生产规模下实际排放量与许可排放量比值，结果见表2。

表2 企业不同生产规模的污染物实际排放量与许可排放量比值Table 2 The ratio between actual discharge and permitted discharge of pollutants for different enterprise sizes %

由图1 可知，4 种污染物的实际排放量占许可排放量比例最大能达到99%左右，可能由于企业执行更为严格的水污染物排放标准使得实际排放量接近许可排放量，但其平均值最大不超过34.46%，而且大部分企业的4 种污染物实际排放量均低于平均值，说明实际排放量接近许可排放量的企业占少数。88 家印染企业CODCr、TN、TP 实际排放量与许可排放量存在较大的差异，这可能与企业使用的工艺、选择的处理技术以及核算许可排放量时参数选取不同有关。由表2 可知，相对于中等规模企业来说，小规模企业和大规模企业实际排放量/许可排放量区间范围较小，即相对减排潜力较大。综上，对整个南通地区来说，印染企业存在较大的主要水污染物许可排放量核减空间。

2.2 排放绩效值分析

针对88 家印染企业中的55 家棉印染精加工企业，比较了各企业生产规模与实际排放绩效之间的关系，结果见图2。企业规模与实际排放绩效没有明显线性相关关系，小规模企业既有高排放绩效也有低排放绩效，但是规模较大的企业排放绩效往往较低，可能与大企业采用先进工艺有关。

图2 企业规模与排放绩效关系Fig.2 Relationship between enterprise size and discharge performance

55 家棉印染精加工企业产品产量达39.85 万t/a，排放CODCr、NH3-N、TN、TP 分别为1 445.24、53.13 、173.51、7.00 t/a。将印染企业各项污染物的排放绩效大致划分为较好、一般和较差3 个等级，结果见表3。结合表3 和图3，CODCr绩效较差和一般的15 家企业产量为6.64 万t/a，对总产量贡献率为16.66%，但其COD 排放量为566.96 t/a，对COD 总排放量贡献率达39.23%。NH3-N 绩效较差和一般的13 家企业产量为8.80 万t/a，对总产量贡献率为22.08%，但其NH3-N 排放量为35.62 t/a，对NH3-N总排放量贡献率达67.06%。TN 绩效较差和一般的14 家企业产量为6.33 万t/a，对总产量贡献率为15.88%，但其TN 排放量为86.21 t/a，对TN 总排放量贡献率达49.69%。TP 绩效较差和一般的16 家企业产量为5.57 万t/a，对总产量贡献率为13.98%，但其TP 排放量为4.12 t/a，对TP 总排放量贡献率达58.86%。可见，4 种污染物绩效较差和一般的企业产量贡献率均小于排放量贡献率；同时，4 种污染物绩效较好的企业产量贡献率反而大于排放量贡献率。可见，在企业污染物排放绩效为较差、一般等级时，产生的环境效益越大，经济效益则越小，存在严重不协调关系。但如果能够重点加强对这些企业的管理，研究其环境治理和节能减排等各项工作，则可以起到以最小程度影响经济发展的同时以最大程度削减污染物排放量的作用。

图3 不同水污染物排放绩效等级与企业数量、贡献率关系Fig.3 Relationship between different discharge performance levels of water pollutants and the number and contribution rate of enterprises

表3 企业主要水污染物排放绩效分级Table 3 Classification of discharge performance of major water pollutants in enterprises

2.3 基准线划定分析

采用2 种方法计算的污染物排放基准线见表4，同时将其与对应标准绩效、平均绩效进行对比分析。

表4 分位值法和正态分布法基准线划定Table 4 Delimiting for the baseline by quantile value method and normal distribution method kg/t

由表4 可知，除NH3-N 由分位值法得到的95%分位基准线高于由正态分布法得到的P95 基准线外，其余均是正态分布分析法数值基准线高于分位值法基准线。2 种方法所得污染物排放绩效对应数据（95%分位对应P95，99%分位对应P99）最大差值不超过2.912，最小差值为0.03，对于4 种污染物排放绩效来说，由正态分布分析法和分位值法得到的基准线数值较为接近。

88 家印染企业主要水污染物排放绩效及基准线如图4 所示。由图4(a)可知，88 家印染企业CODCr实际排放绩效为0.297~26.942 kg/t，均未超过标准绩效；P99 基准线和99%分位基准线在标准绩效上下浮动，而且P99 基准线超过了标准绩效。71.59%企业的实际排放绩效在平均绩效以下，22.73%的企业在平均绩效与95%分位基准线之间，5.68%的企业在95%分位基准线与标准绩效之间。

图4 88 家印染企业主要水污染物实际排放绩效及基准线Fig.4 Major water pollutant discharge performance and baseline of 88 printing and dyeing enterprises

由图4（b）可知，88 家印染企业NH3-N 实际排放绩效为0.002～2.073 kg/t，均未超过标准绩效，但标准绩效远高于P99 基准线和99%分位基准线，说明NH3-N 排放绩效标准存在很大的减排空间。只有1 家企业的实际排放绩效（2.073 kg/t）介于标准绩效与P99 基准线之间，而且77.27%企业的实际排放绩效在平均绩效以下，17.05%的企业在平均绩效与95%分位基准线之间，5.68%的企业在95%分位基准线与标准绩效之间。

由图4（c）可知，88 家印染企业的TN 实际排放绩效为0.002 6～4.317 1 kg/t，其中有1 家企业的TN实际排放绩效（4.317 1 kg/t）超过标准绩效。P99 基准线和99%分位基准线在标准绩效上下浮动，而且76.14%企业的实际排放绩效在平均绩效以下，19.32%的企业在平均绩效与95%分位基准线之间，3.41%的企业在95%分位基准线与标准绩效之间。

由图4（d）可知，88 家印染企业的TP 实际排放绩效为0.000 4～0.334 5 kg/t，其中有3 家企业的TP 实际排放绩效（分别为0.222 0、0.290 0、0.334 0 kg/t）超过标准绩效。P99 基准线和99%分位基准线均在标准绩效之上，其高于标准绩效原因可能是企业生产工艺落后。76.83%企业的实际排放绩效在平均绩效以下，17.44%的企业在平均绩效与95%分位基准线之间，2.33%的企业在95%分位基准线与标准绩效之间。

2.4 基于不同减排情景的许可排放限值分析

印染行业作为南通市主导产业，是减排的主要领域。通过对印染行业进行减排情景设定，根据企业实际情况选择减排方案，争取环境容量指标，以持续削减其污染物排放总量，实现行业整体转型升级和高质量发展。

根据1.2.3 节设定的减排情景，南通市88 家印染企业不同减排情景下排放绩效基准线见表5。

表5 88 家印染企业4 种污染物不同减排情景排放绩效基准线设定Table 5 Setting of discharge performance baseline of 4 pollutants under different discharge reduction scenarios of 88 printing and dyeing enterprises kg/t

对88 家印染企业4 种污染物的实际排放绩效分别与3 种减排情景下对应的基准绩效进行比较核算，得到不同减排情景下污染物实际排放绩效超过基准线的企业数量占所有企业数量的比例，结果见表6。88 家印染企业的4 种污染物在不同情景下的预计减排比例见图5。

图5 不同减排情景下4 种污染物预计减排的比例Fig.5 Projected discharge reduction ratio of 4 pollutants under different discharge reduction scenarios

表6 不同减排情景下污染物实际排放绩效高于基准线的企业数量占比Table 6 Proportion of actual pollutant discharge performance above the baseline under different discharge reduction scenarios %

2.4.1 弱减排情景

弱减排情景下，88 家印染企业CODCr、NH3-N、TN、TP 排放绩效分别取14.099、0.752、1.710、0.087 kg/t 作为基准线（表5）。对许可排放量进行初始分配，结果表明，此情景下如果企业在实际排放绩效高于基准线时没有采取相应减排措施，将有5.68%企业的CODCr、NH3-N、TN 和TP 的实际排放量高于许可排放量（表6）。由图5 可知，如果这些企业采取相应减排措施满足许可排放量要求，CODCr预计能够减排2.08%，NH3-N 预计减排2.39%，TN 预计减排4.70%，TP 预计减排5.99%，减排比例相对较小。对于90%左右的企业来说，在目前的现状管理水平下即可满足许可排放量要求，仅有不到6%的企业需要减排。

2.4.2 中减排情景

中减排情景下，88 家印染企业CODCr、NH3-N、TN、TP 排放绩效分别取6.625、0.238、0.837、0.046 kg/t 作为基准线（表5）。对许可排放量进行初始分配，结果表明，此情景下如果企业未能采取相应减排措施，将有15.91%的企业CODCr、NH3-N、TN、TP 实际排放量高于许可排放量。由图5 可知，如果相对应企业采取减排措施，CODCr预计能够减排11.73%，NH3-N 预 计 减 排19.01%，TN 预 计 减 排20.05%，TP 预计减排18.10%，减排效果较好。对于80%左右的企业来说，在目前的现状管理水平下即可满足许可排放量要求，需要减排的企业数量基本控制在16%以内，对企业的生产行为扰动在可接受的范围。

2.4.3 强减排情景

强减排情景下，88 家印染企业CODCr、NH3-N、TN、TP 排放绩效分别取4.709、0.173、0.574、0.031 kg/t 作为基准线（表5）。基于此情景的初始分配方法对污染物减排提出更高的要求。对许可排放量进行初始分配，结果表明，此种情景下有27.06%的企业CODCr实际排放量高于许可排放量，20%的企业NH3-N 实际排放量高于许可排放量，23.53%的企业TN 实际排放量高于许可排放量，21.18%的企业TP 实际排放量高于许可排放量。由图5 可知，该情景下CODCr预计能够减排23.24%，NH3-N 预计减排32.35%，TN 预计减排36.04%，TP 预计减排33.37%，减排效果能达到较好的水平。但是此种情景将有27%左右的印染企业需要减排才能满足要求，作为年度的常规许可排放量管理难度较大。

3 结论与建议

3.1 结论

（1）南通市88 家印染企业CODCr、NH3-N、TN、TP 实际排放量占许可排放量比例的平均值分别为34.46%、13.52%、23.41%、25.69%，南通市印染企业主要水污染物许可排放量有较大核减潜力。

（2）88 家印染企业4 种污染物由分位值法得到的95%分位值、99%分位值与由正态分布分析法得到的P95、P99 对应绩效相当，与平均绩效、标准绩效对比分析发现，4 种污染物至少有71.59%企业的实际排放绩效在平均绩效之下，17.05%企业的实际排放绩效在平均绩效与95%分位之间，2.33%企业的实际排放绩效在95%分位与标准绩效之间。而且实际排放绩效与企业生产规模、印染生产工艺及污染治理设施等均有一定关系。

（3）采用基于实际排放绩效水平的基准线法，设定3 种减排情景对许可排放量进行模拟核定，得到基于弱减排情景的基准线，企业CODCr、NH3-N、TN、TP 分别能够减排2.08%、2.39%、4.70%、5.99%；基于中减排情景的基准线，分别能够减排11.73%、19.01%、20.05%、18.10%；基于强减排情景的基准线，分别能够减排23.24%、32.35%、36.04%、33.37%。

3.2 建议

（1）综合考虑印染行业的生产工艺、管理水平、污染治理设施、经济技术可行性及减排的环境质量改善需求等选择不同减排情景。当地区减排空间大且有环境质量改善需求时，建议印染企业选择中减排或强减排情景基准线绩效；当地区减排空间不大但有减排需求时可选择标准绩效或弱减排情景绩效；对于极端年度或者枯水期等需要重点减排时段，可考虑强减排情景基准线。建议生态环境部门结合环境质量改善需求，测算各区域环境容量，并结合地区实际排放水平实施减排总量分配。

（2）减排工作的开展需在短期内增加企业经济成本投入，影响短期经济效益，但从长远来看，其影响是有利的。首先，进行节能减排企业可以规避政府淘汰高能耗、高污染、落后产能的风险；其次，可以享受政府对节能减排先进企业的激励政策，降低经济消耗，扩大市场份额，从而赢得更好的长期经济效益。因此，建议国家出台一些鼓励和支持政策以刺激企业减排。

（3）强化排污单位环境主体责任，保障排污许可管理顺利实施。虽然目前生态环境主管部门已完成排污许可证核发工作，但在印染行业执行报告数据统计过程中发现，存在企业执行报告上报不规范，实际排放量、产品产量等数据存在漏填、错填，台账记录内容不全面，污染物排放信息未公开等问题。由于提交数据参差不齐，无法对排污许可限值进行有效的日常监管，从而导致政策实施效果不佳。因此要进一步对排污单位的环保主体责任、监管执法和信用约束进行强化，进一步提升执行报告等数据准确定性，以确保排污许可限值管理顺利实施。