1、赣江流域水污染控制规划1 规划范围和技术路线1.1 规划范围赣江位于江西境内，自南向北纵贯全省，全长 766km，就水量而言为长江第二大支流。流域面积 8.35 万 km2，流域内有 43 县市，包括省会南昌、 4 个地级市、7 个干流城市、其它为支流上城市。赣江流域县经济的发展水平较低，生态环境质量相对较好。赣江干流各断面水质枯水期优于丰水期，污染分布“两头重、中间平” ，污染严重断面出现了上游赣州和下游南昌断，中间吉安和宜春段水质相对较优。本规划范围包括赣江流域 43 县市，并以 2000、2005 和 2010 年为基础年、中期和远期规划年。图 1 研究技术路线1.2 技术路线（1）水环
2、境功能区划，以赣江流域 1：25 万数字地图为基础，运用 GIS 技术进行水系提取和水体分割，以主要水域的现状功能和水质评价为基础，结合经济发展及污染物总量控制要求，通过流域内功能区划的空间和属性数据库，以每个功能区段为控制断面，建立水质控制点层图。（2）污染排放预测，通过主要工业污染源和城市 GPS 空间定位，利用 GIS 技术建立污染空间和属性数据库（包括排污口图层） 。通过污染源解析，分类预测不同污染源的污染排放量。（3）规划方案的生成。采用从宽到严、逐级深入的思路构造规划情景：（1）分析极规划基础准备规划方案生成规划方案优选污染排放预测污染排放预测污染排放预测污染排放预测污染排放预测污
3、染排放预测污染排放预测端。模拟出污水不处理和全处理情景的水质状况，在两个极端方案之间进行调整分析；（2）确定影响原因。应用 GIS 技术在电子地图上进行敏度分析，找出水功能区不达标的城市，从而对相应的城市污染源进行削减；（3）逐层生成方案，根据不同阶段水质目标的要求，采用优先治理重点城市、干流城市污染并优先保护水环境高功能区的原则建立方案；（4）反复调整方案，根据一定程度的差别来反复调整方案。共生成 4 个规划情景和 10 个方案。（4）方案投资费用分析，投资费用包括部分企业的污水处理费用、城市污水处理厂建设费用和运行费用、污水管网费用。分别建立费用函数对各方案的投资费用进行估算。（5）方案水
4、质模拟。利用 GPS 进行水文、水质段面的空间定位，利用 GIS 进行流域水系概化，建立流域水质模型。通过排污口图层和水质控制点图层的空间匹配，对各规划方案进行水质模拟。（6）规划方案的优选。以赣江流域水污染治理的经济承受能力为制约条件，结合各方案污染控制费用分析，进行方案的初选；对初选方案进行水质模拟，通过 GIS 对模拟结果的可视化表达和统计分析，判断是否存在不可接受的水质问题；若有，则返回调整方案。2 污染源排放预测根据工业污水性质及企业位置的确良特殊性，凡排放有毒害废水、污水性质有害于城市污水处理或污染排放量大且位置偏远的企业，都要建立独立的污水处理实施，因此污染源排放预测包括单独处理
5、、合并处理工业废水及城市生活污水预测。对赣江流域 571 家工业企业，参照污水综合排放标准 （GB8978-1996 ）和 污水排入城市下水道水质标准（CJ18-86） ，确定 8 家企业为大型污染源且位置偏远，建议单独处理后达标排放；7 家企业废水中有毒害污染物严重超标，建议先进行无害化处理；另有 80 家企业不符合下水道的接管要求，建议先在厂内预处理后并到城市污水处理系统；其它工业污水可直接与城市污水系统合并处理，预测的污染物包括 CODcr、挥发酚和氨氮。2.1 单独处理工业的污染排放预测对建议单独处理的 8 家企业，污染排放预测采用趋势外延法（表 1 中式 1、2）2.2 合并处理工业
6、的污染排放预测合并处理工业的污染预测采用万元工业产值废水排放量（表 1 中式 3、4） 。其中工业产值年均增长率 r 取 12%；万元产值废水排放量的年均递减率 取-5%。2.3 城市生活污染排放预测城市生活污水包括居民生活用水和市政用水，其污水和污染物排放量以城市人口为预测依据（表 1 式 5、6） ；污水产率取 80%；用水定额中南昌取 300L/（人.d） 、重点城市新余、赣州取 290L（人.d） 、中等城市吉安、宜春、丰城、新建、樟树、高安、南康、于都等取 280L（人.d） 、其它取 240L/人/d ；污染物排放当量，根据现行规范值并参考欧洲国家同类标准，CODcr 、氨氮分别取
7、 65.0、4.0g/ （人.d） 。表 1 污染排放预测模型废水预测 废水量预测模型 废水中污染物预测模型单独处理的工业废水预测.1totoaQ规划年工业废水排放量，万 m3/a; 工业toQ废水年均增长率，取 2%；规划年； 基础年 tto 2.10120QCW规划年某污染物排放量，t/a; Cto基准年某污染物排放浓度，mg/L;Q1规划年工业废水排放量，万 m3/a合并处理的工业废水预测.112tAtrDQtot 规划年工业废水量，万 m3/a; 基础年工toD业产值；r工业产值年均增长率， %； 基础t年万元工业产值废水排放量； 万元产值废水量年均递减率，%4.102Qto规划年某污
8、染物排放量，Wt/a; 基准年某污染物排放浓toC度，mg/L; 规划年工业废水2排放晨，万 m3/a城市生活污水预测 5.365.0PFAQ规划念生活污水量，万 m3/a;A规划年人口数，万人；F用水定额，L/ （人.d）;p 污水产率%6.65.0DAW规划年某污染物排放量，3万 t/a; A规划年人口数，万人；D污染物排放当量， dg./人预测结果表明 2010 年全流域工业和城市生活污水排放量达 10.2 亿 t 左右，其中 CODer达 29.3 万 t/a、挥发酚达 38t/a、氨氮达 1.7 万 t/a。3 水污染控制方案的建立根据赣江流域水环境质量和污染物排放现状，考虑到各地区
9、社会经济发展、污染物治理、生态环境等条件的变化，制定了 4 套规划情景。 （A ）基础情景：城市污水处理保持基础年水平、不采取新的水污染控制措施；（B）基本治理情景：进行基本的水污染措施规划，先治理重点工业污染源，然后在省会和地级市逐步建立城市污水处理厂，建立 4 个方案；（C ）污染控制情景，在基本治理情景的基础上，加强省会和地级市污水处理程度，并逐步规划干流、支流上县级市的污水处理厂建设，建立 4 个方案；（D）远期理想情景，进行全面的水污染控制建立 1 个方案，并根据上述原则和步骤，分别在 4 个情景下逐级生成 10 组方案（表 2） 。表 2 赣江流域水污染控制方案明细表方案编号工业污
10、染源城市污水处理厂有毒有害工业污染源独立工业污染源重点城市（处理率%）干流城市（外理率（%） ）支流城市（外理率（%） ）A / / / / /B1 严格控制 / 南昌市（10） / /B2 严格控制 达标排放 南昌市（10） / /B3 严格控制 达标排放 南昌（50） 、新余（50）/ /B4 严格控制 达标排放 B3+宜春（50） 、赣州（50） 、吉林市（50）/ /C1 严格控制 达标排放 B4+赣州（90） 、宜春（90）万安县（90） /C2 严格控制 达标排放 同 C1 同 C1 永丰、南康、万载、上高、遂川、乐安、石城、上犹、芦溪、井冈山（70）C3 严格控制 达标排放 C1
11、+吉安市 同 C1 C2+于都、高安、宜丰、永新、大余、全南、莲花、崇义（70）C4 严格控制 达标排放 同 C3 同 C1 C3+永丰、南康、万载、上高、遂川、乐安、石城、上犹、芦溪、井冈山（100）D 严格控制 达标排放 全部地区（100）全部地区（100）全部地区（100）注：处理级别为二级4 水污染控制方案的优选4.1 方案的水质模拟考虑到赣江流域水系复杂、水文水质数据断面少、精度较低及配套性较差等稀缺特征。采用 CSTR（The Continuously-Stirred-Tank-Reactor Model）水质模型并经过一定的改进，进行水质模拟，该模型是由零维模型串联而成的一维河流
12、水质模型，其完全均匀混合的概念具有高度的概括性，适于处理大流域水环境问题，曾被广泛地应用。利用 1996-1998 年的水文数据通过回归拟合出流量与平均水深、过水断面面积的方法，结合优化法识别的参数范围和文献资料，将赣江流域水系划分为山区河流、平原河流和水库，并将系数分为宽松系数（较大）和保守系数（较小）的数据。由于挥发酚的实测数据无法支持模型参数识别，直接采用文献中的取值，为尽可能减少面源及随机因素的影响，利用枯水期（9-12 月）的数据采用稳态的方法，对参数上限和下限进行检验，结果表明相对误差大部分在 30%以内，且比较均匀和对称分布在 0 附近，模型对参数上下限取值不敏感。模拟采用 19
13、98 年以前 40 年水文资料统计的 95%保证率的流量；水质标准采用地表水环境质量标准（GB3838-2002 ） 。各方案的水质评价结果见表 3。表 3 规划方案的水质评价结果功能区不达标数（个） 达标率（%）方案COD 氨氮 挥发酚 汇总 COD 氨氮 挥发酚 汇总AB1B2B3B4C1C2C3C4D33322819181794103131282825231392214141111111004646412926241492228586879192929698100100868687878990949699999494951001001001001001001007979828791929
14、49699994.2 方案的费用分析4.2.1 费用函数水污染控制费用包括单独处理企业的污水处理费用、城市污水处理厂的建设费用和运行费用、城市污水管网的投资费用。（1）工业废水的处理费用排放有毒有害污染企业的污水平均治理费用取 2500 元/m 3/d；单独治理的企业，考虑到建设独立的污水处理系统（二级处理） ，平均费用取 750 元/m 3/d；工业废水预处想的单位投资平均费用取 1000 元/m 3/d10。（2）城市污水处理厂的费用利用文献中给出的城市污水处理厂建设费用函数，对文献中所列城市污水处理厂建设费用表中污水处理量与基建费用的对应值，回归得一、二级城市污水处理厂建设费用涵数（表
15、4） ，其中不包括征地费、拆迁费和青苗赔偿费等；根据 1989 年全国已建的城市污水处理厂的运行费用统计出城市污水处理厂的年运行费用函数（表 4） 。上述函数 1989 年为基准年建立，折算为 2000 年的费用方程（设物价上涨指数为 0.12）见表 4。表 4 城市污水处理厂的费用函数污水处理厂 费用函数 修正的费用函数建设费用 一级 83.011.QC1982083.011 QC二级 72. 72.运行费用 一级 R5.01 198201.5.0R二级 QC22QC式中：C城市污水处理厂建设费用（万元） ； 日处理污水量（ ） ；CR 城1dm/3市污水处理厂年运行费（万元/a） ； 年处
16、理污水量（万 m3/a） ；、分别为一、二级。（3）管网的建设费用城市污水系统的费用构成中，污水管网与污水处理厂建设费用 7：3。结合赣江流域城市污水管网建设的完善程度，将研究城市分为 3 类，估算污水管网费用。省会南昌市的污不管网经比较完善，管网建设费用比例好 50%，污水管网极不完善的大量县级市，采用200%的比例：地级城市则介于两者之间取 150%。4.2.2 费用估算根据上述费用函数，对各方案投资费用的估算结果见表 5表 5 规划方案的费用分析工业废水控制费用（万元） 城市污水控制费用（万元） 总费用（万元）方案编号有毒有害废水处理达标处理 预处理 处理厂 管网A / / / / /
17、/B1 141 / / 15750 7875 23776B2 141 17228 / 15750 7875 41494B3 141 17228 50991 48292 24146 144042B4 141 17228 50991 105454 108000 282223C1 141 17228 50991 172879 192098 441982C2 141 17228 50991 245759 337869 660624C3 141 17228 50991 314003 472678 863687C4 141 17228 50991 335342 515356 927704D 141 172
18、28 50991 641789 1045448 17642524.3 控制方案的选优4.3.1 水污染控制的经济承受能力水污染控制的经济承受能力根据环保投资占 GDP 比例、水污染控制投资占环保投资的比例计算，根据江西规划，GDP 年均增长率取 10%，可获得环保投资将达 GDP 的 1%，或获得水污染控制投资占环保投资的比率分别按 40%（低水平投入） 、50% （中水平投入）和60%（高水平投入）的比率 3 个方案估算，由此可以计算出 2001-2010 年各县市不同环保投入水平的经济承受能力（表 6）表 6 2001-2010 年赣江流域可获得的水污染控制费用分析年份 或获得环保投资（亿
19、元） 可获得水污染控制投资（亿元）40% 50% 60%2001-2005年87.01 34.80 43.50 52.202006-2010年140.12 56.05 70.06 84.072001-2010年227.13 90.85 113.56 136.284.3.2 控制方案的选优按不同的环保投入优选方案。如果 2001-2005 年低水平和 2006-2010 年中水平环保投和计算，优选出方案 B3 为 2005 年的阶段方案、C3 为 2010 年的目标方案；如果按 2003年的中水平投入和 2006 年高水平投入计算，优选出方案 B4 为 2005 年的阶段方案、C4 为2010
20、年的目标方案。表 7 优选方案的组合序号 第一组 第二级2005 年 2010 年 2005 年 2010 年推荐方案 方案 B3 方案 C3 方案 B4 方案 C4城市污染处理系统规划南昌和新余二级处理 50%污水5 中心城市、万安及支流 18 县市平均二级处理70%污水南昌及 4 个地级市二级处理 50%污水5 中心城市、万安及支流上 18个县市平均二级处理 90%污水功能区达标率（%）86.9 95.9 93.7 99.1投资估算（亿元） 14.4 86.4 28.2 92.8以上结果表明，对赣江流域的 223 个水功能区，C3 和 C4 两组方案的达标率分别是 96%和99%，即大部分功能区的水质目标能够保证。虽然水质模型没有对重金属的指标进行个别模拟，但是对有毒有害污染物超标的企业进行单独削减是各个方案的首要措施，因此能保证水体中有害污染物不会超标，由于方案的生成是按照逐层深入的步骤，两个方案的水质模拟结果均显示了赣江干流上的功能区都能基本满足水质目标，并首先保护了生态保护区及集中取水区，其它未达标的少数功能区散布于支流上，考虑到经济投入的因素在现阶段的规划中是允许的。
