给水排水 电子工业水污染管控：国际标准对比与启示

给水排水 |电子工业水污染管控：国际标准对比与启示

电子工业是国民经济的战略性、基础性、先导性产业，全球发达国家和地区都高度重视电子工业的发展，美国、德国、世界银行等都针对电子工业水污染物制定了相关排放标准。对这些电子工业发达的国家和地区的水污染物排放标准进行梳理，对标准的适用范围、污染物控制指标及其限值、废水的综合毒性、排放管理等主要技术内容进行了对比分析。最后，为充分发挥排放标准对电子工业水污染物的管控作用，提出了标准制修订工作建议。

一、电子工业概况

我国的电子工业最早出现于20世纪20年代，20世纪90年代极速发展，电子产业逐步形成。如今经过一个世纪的发展，我国计算机、通信和其他电子设备制造业企业已达4万多家，产业集聚效应及基地优势地位明显，主要分布在长江三角洲、珠江三角洲、环渤海以及中西部区域。从产业链上，电子工业可分为电子专用材料制造、电子元器件制造以及电子终端产品制造三大类，对应我国国民经济分类如表1所示。

 

二、国内外电子工业相关水污染物排放标准

1.美国

1948年，美国发布《联邦水污染控制法》，1972年，此法案全面修订形成《清洁水法案》(Clean Water Act，CWA)。修订后美国建立了以基于技术的排放标准为主，以基于水质的排放标准为辅的标准体系。根据不同工业行业的特点，美国环保署以处理和控制技术能力为基础发布了59个工业行业技术排放标准。电子工业企业执行的排放标准主要为电器及电子组件行业类（40 CFR Part 469）、电镀工艺类（40 CFR Part 413）、金属表面行业类（40 CFR Part 433）和金属制品、机械行业类（40 CFR Part 438）。各标准适用的范围如表2所示，半导体、电子晶体、阴极射线管、发光材料执行40 CFR Part 469；独立的印刷电路板制造企业执行40 CFR Part 413；半导体生产的溅射、气相沉积、电镀、印制电路板制造工序，以及电子产品生产相关的金属表面处理工序执行40 CFR Part 433；电子设备含油废水执行40 CFR Part 438。

表2 美国电子工业水污染物排放标准及适用范围

 

 

2. 德国

2004年，德国根据1996年颁布的《联邦水法》发布了《废水条例》。在此条例中规定了57个行业的废水排放标准，其中包括半导体器件生产废水排放标准（附录54），印制电路板生产废水适用于金属表面处理排放标准（附录40）。

半导体器件生产水污染物排放适用于相关工序的预处理、间接排放和直接排放的管理，但不适用于间接冷却水系统或纯水处理系统（包括膜技术超滤水）产生的废水。

印制电路板生产水污染物排放执行附录40金属表面处理废水排放标准。除了印制电路板，此项标准还适用于电镀、酸洗、阳极氧化、热浸涂锌和涂锡、机械加工、研磨、涂漆等工序。

3. 世界银行集团

世界银行集团以优质国际工业实践所采用的一般及具体行业范例为基础，制定《环境、健康与安全指南》，并针对12个工业行业制定了专项指南。电子工业执行《半导体及其他电子产品制造EHS指南》，此指南能够覆盖与半导体及其他电子产品生产过程，包括半导体生产、纳米技术和微型电机系统、印刷电路板生产、组装印刷电路板生产、显示器件生产、被动元器件生产、磁性设备生产，指南对废水直接排放的指标和限值进行规定。

4. 日本

日本的水环境标准体系主要是由水环境质量标准和排放标准构成。水环境质量标准为日本环境厅1971年发布的《水质污浊相关的环境基准》，文件以人体健康和生活环境为保护目标分别规定污染物限值，其中人体健康保护环境基准包括镉、氰化物等27项污染物指标；生活环境保护环境基准针对河川、湖沼和海域的不同水功能用途规定各项水质指标。对于排放标准，日本没有针对公共污水处理设施或某一行业制定标准，统一执行《一般排水基准》，此标准包括镉及其化合物、氰化物、铅及其化合物、六价铬、砷及其化合物、氟及其化合物等28项有害物质和15项其他项目。

 

5 .韩国

韩国最早的环境管理思路是源于日本，因此韩国也未针对工业行业制订行业排放标准，但韩国在《水环境保护法实施规则》中对废水排放设施进行了分类，针对34类行业提出82种废水排放设施，其中，电子工业相关废水排放设施如表3所示。对于工业废水的排放管理，韩国将“产业废水”按排放污染物指标的特性分为两类，即“水污染物排放允许标准”和“特定水质有害物质废水排放设施适用标准”。当废水排放设施采用纯品有害物质做原料、辅料或添加剂，且排放废水量在0.01m?/d以上，应执行“特定水质有害物质废水排放设施适用标准”，包括铜及其化合物、铅及其化合物、砷及其化合物、氰化物、六价铬、镉及其化合物等59项污染物指标（2019版）；其他情况执行“允许排放水污染物的标准”，包括32项污染物指标（201 

6. 中国

电子工业是台湾地区的主要产业，据相关数据统计，台湾地区电子工业相关上下游产值占台湾工业总产值的59.37%。2011年前，晶圆制造和半导体制造业执行《放流水标准》中的“金属表面处理业、电镀业”标准，2011年和2012年台湾地区相继发布《晶圆制造及半导体制造业放流水标准》和《光电材料及组件制造业放流水标准》，2021年1月1日起对部分指标执行更严格的限值标准。

我国于2020年发布了首部国家标准《电子工业水污染物排放标准》（GB 39731-2020）。该标准通过对电子工业全产业链产排污的分析，从环境管理角度，按分类管控的思路，将产业链上10个中类行业和36个小类行业的电子工业分为电子专用材料、电子元件、印制电路板、半导体器件、显示器件及光电子器件、电子终端产品六大类，分别制定指标限值，既抓住用水量较大、制程工艺复杂、污染较重的行业，同时将其他产品制程相对简单、水污染物排放情况较为相似的归成一类，实现重点管控和全面管控。

三、对比分析

1.总体思路

总体来说，电子工业较为发达的国家和地区的排放标准可大致分为两大类，一类是以欧美国家和我国台湾地区为代表，针对污染较重的如半导体电子工业企业制定专用排放标准，其他类型电子工业企业或涉及污染较重工序的企业执行金属表面处理或电镀等相关排放标准。第二类是以日韩为代表，不针对某一特定工业企业制定排放标准，所有工业废水执行统一的排放标准，这类标准通常污染物指标比较全面，一般会分为常规污染物和有毒有害污染物两类进行规定。第一类专用排放标准是基于工业行业产排污特点，因此在指标及限值的规定上更有针对性，企业执行和管理机构监管效能更好，缺点是标准的制修订过程工作量比较大。第二类统一的排放标准，对于企业和监管机构来说会因为指标没有针对性而增加论证评审或管理成本，而且统一的指标限值也会导致一些本能够降低排放的污染物没有得到有效处理，不利于污染物排放量的管控。

     世界各国和地区都以保护水环境质量为目标，以处理技术和当前排放水平为基础来制定标准。相比之下，美国的标准体系更为成熟。首先，指标的限值以污染物处理技术为基础，规定了最佳实用控制技术（BPT）、最佳经济可行技术（BAT）、最佳常规污染物控制技术（BCT）、现有污染源预处理标准（PSES），新源执行标准（NSPS）、新源预处理标准（PSNS）等排放要求。不同标准服务不同目的，BPT以抑制水污染为目标；BAT和BCT以保护水质为目标，BAT是以企业最佳经济可行性处理技术可达到的水平，包括生产工艺的改进和管理的内改善（即清洁生产工艺），以达到最佳的经济效益。BAT排放限值要比BPT严格，NSPS排放限值严于BAT和BCT。标准划分非常细，这种情况对于企业来说，直接排放和间接排放，现有源和新源，预处理和公共处理设施等不同情况执行多项标准，接受不同层级、不同部门的监管，企业压力和管理成本都会上升。其次，美国有定期审查机制。一方面，美国环保局收集直接排放设施和间接排放设施的排放数据，收集的渠道包括州许可数据库、美国环保局的在线执法网站或者直接联系电子企业，通过对排放数据的分析，来了解和掌握电子工业企业的排放方式、产污工艺、以及污染物排放水平等信息；另一方面，美国环保局也会与协会等行业组织保持联系，通过文献调研和行业会议等途径跟踪行业发展情况，了解生产工艺、化学试剂等更新情况，如铜金属化进行硅通孔工艺、新的溶剂体系、显影剂等，分析其对于废水排放的变化和影响，对一些新污染物也适时开展前瞻性的研究。这些信息为标准的修订提供基础，同时也增强行业和公众对标准的理解和信任，具有很好的借鉴意义。

    我国排放标准体系是以国家和地方两级，综合和行业专用标准两类构成。电子工业水污染物排放标准是针对电子工业企业，基于电子工业产排污特点制定的行业专用排放标准。标准以保护水环境质量和下游公共污水处理设施安全性为目标，采用最佳可行技术法，依据经济技术环境效益最优的现有污染防治技术确定排放限值；针对电子工业排放废水中重金属和难降解有机物种类较多的特点，以保障生态环境安全、防范环境风险为重点，严格控制有毒有害水污染物排放；根据电子工业企业下游污水集中处理设施类别，分类放开协商间接排放限值，建立协商排放机制，服务污水集中处理设施专业化、规模化发展，提高标准科学性、适用性和可执行性。

2. 适用范围

美国、德国、世界银行集团和台湾地区制订了专用的电子工业水污染物排放标准。标准适用范围都包括中游电子元器件的半导体器件，其它产品如显示器件、印制电路板等没有专用标准，是在其他标准中规定其适用性。美国和台湾地区针对产业链上游的光电子材料也制定专用标准。这些发达国家和地区有重点的制定专用标准，与其产业布局、企业数量以及各类企业污染物排放水平有一定关系。结合我国电子工业上下游产业链企业分布情况，我国电子工业排放标准是适用于电子工业全产业链的行业综合性的国家排放标准，适用范围更广、更明确。

    关于电子工业的电镀工序，美国将半导体制造的电镀、印制电路板制造的电镀分别纳入“金属表面处理”标准和“电镀”标准来管理。德国直接将印制电路板制造纳入“金属表面处理”标准。世行和台湾地区则统一执行电子工业标准。电镀工序无论执行通用技术标准还是执行行业专用标准，在控制指标及其限值上的规定都是较为严格的。我国虽然也发布了电镀工业的排放标准，但在考虑电子工业不同产品的电镀规模，以及后续标准实施和监管的可操作性，在保证环境质量和下游污水处理设施的安全性的前提下，统一将电子工业的电镀工序纳入本行业的排放管理中。

3. 污染物控制指标及其限值

由于各国家和地区环境管理思路不同，所以其标准体系和标准中污染物控制指标的选取是有所差异的。美国、德国、世行的标准只筛选电子行业的特征污染物，常规污染物按其它标准或管理要求执行。美国也同时考虑了特征污染物的检出问题，例如，虽然“砷”的毒性很大，但经其论证，半导体企业产生的浓度还不足以进行有效处理，所以不在行业标准中列为管控指标。但对企业来说，砷仍然要满足当地的限值要求。台湾地区标准的污染物指标比较多，除了行业的特征污染物，也包括常规污染物，对企业来说直接使用本行业标准更明确，操作性更强。此外，这些国家或地区会针对某一产品或某一工序设置排放指标，如台湾针对研磨、切割工序，设置了N-甲基吡咯烷酮、2-甲氧基-1-丙醇、二甲基乙硫胺、N-甲基甲硫胺、二乙基二醇二甲醚等指标；德国设置了可吸附卤代烃、EDTA。

     我国标准控制指标既包括特征污染物也包括常规污染物。直接排放限值以保护水环境质量为目标，以技术可达为原则；间接排放标准以保护下游集中污水处理设施安全性为目标，以技术可靠经济适用为原则。各国家和地区电子工业排放标准主要污染物限值如表4所示。达标判定上，美国的指标限值除了采用日均值还包括日最大值和月均值，德国为随机样品或2h混合样品均值，其他国家或地区的达标限值多采用日均值，我国是按规定周期和频次要求获取的日均值。

表4 各国家/地区电子工业行业主要污染物控制指标及限值

 

 

根据我国环保管理要求，污染物排放总量也是企业排放的重要指标，因此在标准中规定了单位产品基准排水量。根据电子工业上下游产品生产用水情况分类给出了典型产品的单位基准排水量限值，为重点污染物排放量的监管提供依据。美国的造纸等行业标准也有以吨产品（或原料）排放量（kg/t）的形式规定污染物排放量。德国和世行在标准中也明确提出了污染负荷必须在节水措施下计算，防止稀释排放。

4.毒性指标

电子工业尤其是半导体器件和显示器件等高科技产品的制造，其工艺制程复杂，原辅材料品种多，包括很多金属试剂和有机试剂，所以各国家和地区在标准中都考虑了排放废水的毒性问题。美国在电子工业排放标准中采用理化指标“总有毒有机物（TTO）”来衡量废水的毒性，以排放的所有大于0.01mg/L的有毒有机物可量化值的总和作为TTO的浓度，并在标准中给出对应产品生产可能排放的有毒有机物，见表5。虽然综合毒性指标未在电子相关标准中设定，但在国家污染物排放消减系统（national pollutant discharge elimination system, NPDES）中，提出要采用废水的综合毒性(whole effluent toxicity, WET)来控制有毒有害物质的排放，并于2004年颁布了废水综合毒性实施技术指南(national whole effluent toxicity implementation guidance under the NPDES program )。

  

 

台湾地区在2019年也对《晶圆制造及半导体制造业放流水标准》和《光电材料及组件制造业放流水标准》进行了修订，新增了总毒性有机物作为控制毒性的指标。德国是采用生物毒性指标“鱼卵毒性（Tegg）”来衡量废水的综合毒性。韩国虽没有制定行业标准但也从2010年开始逐步实施利用水蚤监测废水生态毒性的计划，推进“工业废水生态毒性减排工程”。

     考虑到单一理化指标如TOC、COD、重金属等不能指示环境的综合效应和水生生物的毒性效应，为加强风险管控，反映排放废水对水生态环境的综合影响，我国电子工业水污染物排放标准中设置了生物毒性指标，并以斑马鱼卵的最低无效应稀释倍数来表征。

5.排放管理

大多数电子工业企业的废水采用间接排放的形式，我国和美国的间接排放企业占比都超过了90%。美国规定所有间接排放工业企业将废水排放到公共污水处理厂(POTW)时，必须执行预处理标准。电子工业制定了专用的PSES和PSNS，其排放行为由授权的公共污水处理厂、或授权的州、或美国环保局来对企业执行标准情况进行监管。部分州或地区可能会对特定指标有额外的管理要求。我国的电子工业水污染物排放标准包括直接排放和间接排放两种排放管理要求。间接排放方式主要包括本厂内处理后“排入城镇污水处理设施” “排入电子工业污水集中处理设施”和“排入其他工业集中处理设施”3种形式，基于我国电子工业园区化发展特点，标准中规定了分类协商排放的管理模式，根据下游处理设施的特点，部分指标可协商排放限值，既充分利用现有资源，减轻企业负担，同时又保护了下游集中处理设施运行的安全性。

 

对于直接排放企业，美国需要申请NPDES许可，许可证由美国环保局或授权州政府颁发，许可证必须以BPT、BAT、BCT、NSPS的适用技术排放限值为依据，除此之外，基于对接受废水排放的地表水域的保护，还可能包括更严格或额外污染物的限制。无论直接排放还是间接排放，企业须进行自我监测，并向监管机构或许可机构提交监测报告。我国从2016年开始全面实施排污许可制度，电子工业企业也陆续开始以排放标准为依据实行排污许可申领或登记，开展自我监测，自证守法。电子工业水污染物排放标准是直接排放和间接排放企业申请排污许可的重要依据。

 四、结论及建议

4.1 结论

本文通过对电子工业发达国家和地区排放标准的梳理，从标准适用范围、控制指标、排放限值、废水的生物毒性、排放管理等几方面分析了标准的关键技术内容。

通过比较，我国的电子工业水污染物排放标准基本涵盖电子工业全产业链的企业，适用范围更广。标准结合我国电子工业产业布局及发展现状，根据不同子行业企业产排污特征对其进行科学分类，既包括发达国家和地区单独制定标准的半导体、印制电路板等行业，也兼顾了电子专用材料、电子终端产品等污染较轻的行业，实现了行业污染的重点管控和全面管控，同时结束了我国电子工业企业无国家排放标准，各地方企业执行标准不统一的局面。

 

《电子工业水污染物排放标准》（GB 39731-2020）的制定以环境可行、技术可行、经济可行为目标，筛选污染物指标，合理规定其浓度限值和单位产品基准排水量，设置综合毒性指标防范风险，并结合我国电子工业园区化发展，针对间接排放提出协商管理要求。标准在制定过程中得到了各类别行业协会、重点行业国外行业协会、典型企业、科研机构、行业专业治理公司的大力支持，为标准的技术内容提供了可靠的论证支持。标准发布实施以来，已为上万家电子工业企业提供申领排污许可的依据。

 

4.2 建议

（1）加强废水综合毒性指标的研究分析。自2024年1月1日起，我国新建和现有电子工业污水集中处理设施运营单位开始执行废水综合毒性指标。电子工业行业首次以指导性指标的形式管控废水的综合毒性，其适用性需要进一步跟踪和积累，同时大力推广检测方法的应用，提高标准风险管控作用。

（2）加强电子工业产品耗水量的分析管理。电子工业产品对应国民经济分类10个中类行业和36个小类行业，产品有上百种，产品生产工艺、产品规格、耗水量差别非常大，不含电镀工序的电子终端产品组装企业基本不排放废水，而集成电路、显示器件企业排水量可达3万m?/d。对于同一类型产品，如半导体、显示器件，由于其尺寸的大小和光刻次数的不同，排水量也会有很大差别。为落实污染物排放总量管理，应加强单位产品耗水量的跟踪和分析，为污染物排放量的管理提供依据。

（3）加强新产品的跟踪和新型污染物研究。电子产品更新换代较快，新产品、新材料、新工艺不断涌现，应加强其产排污的跟踪与研究，分析其对水环境的影响，完善排放标准，为企业自证守法和环境监管提供依据。