环境科学学报  2015, Vol. 35 Issue (8): 2314-2323
基于水质目标管理的河流治理方案制定方法及其案例研究    [PDF全文]
单保庆 , 王超, 李叙勇, 李文赞, 张洪    
中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室, 北京 100085
摘要:针对我国河流污染程度高,污染类型复杂的现状,实施水质目标管理是河流治理的根本选择.我国在水污染总量控制的研究起步比较早,但缺少基于水质目标的治理方案编制方法的系统性研究.本文提出了适合于我国国情的基于水质目标的河流治理方案制定方法,基本框架包括水质问题诊断、目标确定与负荷分配、河流治理任务实施和实施效果评估4个基本部分.该方法以河流容量总量控制为基础,突破了传统了目标总量控制方式,并在滏阳河邢台段进行了实际应用.水环境诊断结果显示,氨氮是滏阳河邢台段主要超标污染物.以国控及省控断面为基础,在滏阳河邢台段设定了4个考核断面,设置氨氮小于10、11、12 mg · L-1,COD小于80、55、50 mg · L-1等多个组合目标情景.划定控制单元13个,核算了各控制单元水环境容量和现状负荷,并按等比例分配的原则将需削减负荷分配到排污口.基于负荷分配结果,提出通过重点工业企业和污水处理场治理控制点源污染,通过农村生活污水治理控制面源污染,通过河岸垃圾治理减少河道负荷存量,通过河流湿地建设增加负荷去除能力等一系列治理措施.
关键词水质目标    河流治理方案    滏阳河    邢台    
Method for river pollution control plan based on water quality target management and the case study
SHAN Baoqing , WANG Chao, LI Xuyong, LI Wenzan, ZHANG Hong    
State Key Laboratory of Environmental Aquatic Chemistry, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085
Abstract: Water quality target management is the fundamental choice in our country for the situation of high and complex river pollution. Although the gross control of water pollution has been studied for a long time, the systematic study for the method of making pollution control plans based on water quality target is still scare. In this study, we established a method to make water quality target-based pollution control plan suitable for the national conditions. This method was based on capacity control rather than gross control and was carried out in four steps: diagnosis of water environment, the target determination of water quality and load allocation, measurements implementation and performance evaluation. The method was applied in Xingtai Reach of Fuyang River. The results of diagnosis indicated that ammonia was the key pollutant in this river. Based on the national and province monitoring stations, 4 cross-sections of the river were selected for examination. Three scenarios were set according to the existed pollution control plans, in which ammonia should be smaller than 10, 11, 12 mg · L-1 and COD should be smaller than 80, 55, 50 mg · L-1. We divided the reach into 13 control units and calculated the water environmental capacity of each unit. The current pollutant load of each unit was also checked and the load needed to cut was allocated to the discharge outlet proportionally. Based on the allocation results, some measurements were proposed. The point sources pollution can be controlled through industry and domestic wastewater treatment; the nonpoint source pollution can be reduced by rural sewage control; the pollution load in the watercourse can be reduced through riverbank waste management. Finally, the construction of river wetlands were proposed to reduce the pollutant.
Key words: water quality goal    river pollution control plan    Fuyang River    Xingtai    
1 引言(Introduction)

河流水质目标管理是在原有总量控制技术体系上发展而来的河流治理和管理模式(孟伟等,2007).基于河流水质目标的总量控制能够根据一个流域或区域的自然环境和自净能力,把污染物负荷总量控制在自然环境的承载能力范围之内.基于河流水质目标的污染物总量控制计划,实践证明是流域污染控制的有效方法.20世纪70年代以来,欧美等许多发达国家针对本国水污染状况相继开展了水质管理技术的研究,如美国TMDL计划(Total Maximum Daily Loads,TMDL,最大日负荷总量)(邢乃春和陈捍华,2005),欧盟莱茵河总量控制管理(王同生,2002),以及日本东京湾、伊势湾及赖户内海等流域的总量控制计划(高娟等,2005)等.其中以美国TMDL计划最具代表性,该计划经过20多年的改进和发展,逐步形成了一套完整系统的总量控制策略和技术方法体系,成为美国确保地表水达到水质标准的关键手段.

为了更好地从流域尺度进行河流治理,推动TMDL计划的有效执行,美国环保局在2008年编写了流域水环境恢复和保护的方案编制指导手册(USEPA,2008).该手册提出河流治理方案编制的基本流程包括建立合作关系、流域概况分析、设定治理目标、提出或执行TMDL计划、实施效果评估以及方案的调整和改进等部分,系统全面地考虑了TMDL计划实施前,实施过程中以及实施后可能遇到的问题,保证了TMDL计划实施的良好效果.该手册对污染河流治理方案的编制起到了很好的指导作用,推动了基于河流水质目标的总量控制方案的系统实施.近年来,以TMDL计划为代表的污染模式在流域管理中得到了广泛的应用.Stow等(2011)针对美国纽斯河(Neuse River)的总氮污染问题,制定了基于TMDL的河流治理方案.Lebo等(2012)则对这一治理方案的实施效果进行了评估,总结了影响水质波动的主要因素.Chen和Tsai(2010)Yang等(2013)在台湾开展了流域性的TMDL研究,形成了系统性的河流管理策略.Lee等(2013)以韩国洛东江(Nakdong River)为对象,系统分析了韩国河流TMDL计划中水质目标的确定方法,为流域管理提供参考.从当前河流治理研究工作可以看到,以TMDL为代表的水质目标管理模式已经成为国际上河流治理和流域管理的主要发展趋势.

我国仅比美国等发达国家晚几年就开始了水环境污染总量控制研究.20世纪70年代末以制定松花江BOD总量控制标准为先导进行了有益的探索,自“六五”至“十五”期间,陆续在沱江、湘江、长江、黄河、淮河、辽河等一系列河流开展了水环境容量、污染负荷总量分配以及水环境承载力的评价研究.自“九五”开始,将实施污染物排放总量控制列为环境保护目标的重大举措,明确指出应逐步实行污染物总量控制制度(宋国君,2000).“十一五”期间,环保部开始推动“目标总量控制”向“容量总量控制”转变,以减少负荷削减目标确定主观性,实现河流水环境的切实好转.在以水质目标管理为导向的河流治理模式方面,我国学者展开了积极的探索和尝试.孟伟等(2011)阐述了流域水生态功能分区与质量目标管理技术研究的迫切性和科学意义,指出其是构建“分区、分类、分级、分期”多维水污染控制模式的基础,并提出了我国流域水环境质量目标管理技术的研究方向和发展趋势.雷坤等(2013)在研究国内外流域水环境管理技术的基础上,提出了控制单元水质目标管理技术方法,剖析了其内涵、特征,并全面阐述了控制单元划分,控制单元水质目标核定,控制单元水环境问题诊断的基本流程和方法.

相对发达国家来说,我国在水污染总量控制的研究起步比较早,但缺少基于水质目标的治理方案编制方法的系统性研究,在实际执行过程中总量确定相对简单,污染负荷削减分配过程缺乏有效依据,河流治理尚处于简单的总量控制阶段.由于我国污染河流众多,污染类型复杂,污染来源多样,当前简单的总量控制管理体系无法准确诊断污染河流水环境问题,并提出基于河流水质目标的污染负荷削减方案,严重制约着我国水环境管理工作的进一步发展.因此,亟需在借鉴国外先进经验的基础上,开展符合我国国情的河流治理方案编制方法研究,实现从简单总量控制向基于水质目标的总量控制技术的转变.

2 基于水质目标的河流治理方案制定方法(Method for making water quality goal based pollution control plan) 2.1 基本框架

美国环保局在流域水环境修复和保护编制指导手册中明确了河流治理方案编制的几个步骤(USEPA,2008):首先,建立合作关系,包括确定主要利益相关方,明确重点关注问题,设定初步目标和考核指标,以及开展公共宣传;第二,流域水环境问题诊断,包括收集已有数据并创立流域清单,检查数据完备性并进行数据补充,分析数据,明确水环境问题产生原因和污染负荷来源,并进行负荷估算;第三,设定最终治理目标并明确治理途径,包括确定总体目标和管理目标,提出具体考核指标,明确负荷削减量,确定重点治理区域,以及提出达到目标的管理措施;第四,设计实施规划,包括提出实施日程,管理效果衡量的标准,实施进展的跟踪方式,实施效果监测评估手段,明确技术和资金的保障措施,以及规划修订的责任指定等;第五,规划的实施,包括治理措施开展,监测工作实施和宣传教育工作的开展;第六,实施进展跟踪和规划调整,包括监测信息评估,结果共享,年度工作计划的准备,对利益相关方的反馈报告,以及规划的调整.

我国水环境问题及水环境管理体系都具有其特殊性,无法照搬国外现有的方法体系.首先,我国河流污染程度不一,污染类型多样,对河流水环境问题进行系统诊断是河流治理方案制定的首要步骤.根据相监测数据,我国主要河流水系中,污染最严重的海河劣V类水质断面比例高达32.8%,水质较好的长江、珠江水系劣V类水质断面比例小于5%.各水系主要污染类型也有所差异,海河流域主要污染指标为五日生化需氧量、化学需氧量和氨氮,而辽河流域主要污染指标为五日生化需氧量、氨氮和石油类(环境保护部,2012).其次,我国水环境管理以政府为主导,河流治理涉及多个部门,河流治理方案制定过程中要充分考虑政府管理部门的角色,明确部门职责.据统计,我国政府机构中,涉水的部门多达9个,包括水利部、建设部、地矿局等等.这些部门分管了水源地保护、城市供排水、废污水排放等水环境的各个方面.第三,我国河流治理措施的实施以相关规划为依托,因此河流治理方案的治理措施只有通过纳入相关规划才能保证其贯彻实施.2010年,环保部出台了“十二五”期间我国重点流域污染防治规划,初步确定规划骨干工程项目6007个,估算投资3460亿元,项目类型涉及城镇污水处理及配套设施建设,工业污染防治,饮用水水源地污染防治,畜禽养殖污染防治和区域水环境综合整治(环境保护部,2011).这些规划项目是河流治理的主要实施平台,为水环境治理措施提供了资金和管理的保障.

基于以上分析,结合国外河流治理方案编制的相关经验,综合考虑我国水环境的实际特征,笔者提出适合我国实际情况的基于水质目标的河流治理方案制定流程,包括水环境问题诊断,目标确定与负荷分配,河流治理任务实施和实施效果评估4个基本部分,具体见图 1.

图 1 基于水质目标的河流治理方案制定流程 Fig. 1 Procedure of water quality-based pollution control plan
2.2 水质问题诊断

针对我国河流类型多样,污染成因不一的特点,水质问题诊断的目的在于明确河流主要污染类型,污染成因及过程,为制定河流治理方案提供依据.特征水环境问题诊断过程中,首先对污染物进行分类,通常按照耗氧污染(COD、氨氮等),营养盐污染(氮、磷等)和毒害污染(重金属、有机污染物等)进行划分.对各类型污染利用水环境评价模型进行污染程度评价.当前我国水环境评价模型种类繁多,如单因子评价法、污染指数法、模糊评价法、灰色系统评价法、层次分析法、人工神经网络法、水质标识指数法(尹海龙和徐祖信,2008),应根据数据情况选择合适的评价模型.

2.3 治理目标和负荷分配

考核断面的设定是河流治理目标确定的重要环节,断面设定需要满足以下基本条件:首先,要能够全面客观反映河流治理效果;其次,要能够明确各行政主体的责任,断面设置要反映各行政主体的治理效果,尽量选择在两行政区的交界处;最后,考核断面要尽可能的方便监测管理,最好与省控/国控断面相结合.治理目标确定过程中,首先要通过水污染类型诊断结果确定主控污染指标,根据实际情况合理规划治理进程,给出重点污染物在不同阶段所达到的水平.其次,治理目标要分河段细化,结合河流水功能区划,体现空间差异.

控制单元划分是根据流域管理主体、污染源分布、产流汇流过程来确定影响河段水质的污染源分布区域.在控制单元划分过程中,要综合考虑流域污染源分布、产流汇流过程和行政单元,保证各控制单元污染源相对独立,并明确各行政主体的治理责任.基于全部控制单元,初步筛选重点治理单元清单.由流域相关排放责任单位和污染治理部门共同参与评估,经过反复论证,剔除对河流总体水环境质量影响不明显的单元,形成重点单元最终清单.

结合我国河流自身的特点,负荷削减分配过程包括如下两个部分:(1)水质目标为基础的容量核算.河流水环境容量为河流能够受纳的污染负荷,通过目标水质确定水环境容量是建立陆上污染源与水质目标联系的关键.(2)污染负荷分配.负荷分配包括点、面源之间以及点源之间的污染负荷分配.负荷分配强调的允许排放量实质上是确定各排污者利用环境资源的权利,要充分考虑经济、资源、环境、管理方面存在的区域差异性以及总量控制系统中的不确定性.

2.4 河流治理任务实施

负荷削减分配完成后,需要根据分配结果部署治理任务并对治理清单实施削减措施.主要措施包括污染源削减、河道治理、流域管理等.(1)污染源削减措施.点源污染削减包括行业废水治理,城市生活污水厂达标排放,规模化禽畜养殖废水治理等;面源污染削减包括城市面源控制,农村分散污水、分散养殖、垃圾固废等污染源的治理等.(2)河道治理措施.河道治理措施主要指河道整治,河道湿地构建,底泥疏浚等工程措施.河道治理措施一方面能够提高河道自净能力,削减内存污染负荷,另一方面能够控制降雨径流的面源污染负荷输入,此外还能改善底质条件,增强河道缓冲能力.(3)流域管理措施.流域管理措施包括农业化肥使用方式管理,废污水排放标准的制定,生态补偿机制的建立等等.管理措施主要从污染物的产生和迁移途径角度综合考虑点源和面源污染负荷的削减.为了保障工程措施的顺利开展和削减目标的可达性,需要进行措施可达性分析.可达性分析包括治理工程措施可行性分析,纳入规划情况评估与优化建议和组织保障条件等方面.

2.5 实施效果评估

治理方案实施后,实施效果评估是验证方案有效性的重要步骤.实施效果评估涉及治理措施实施和运行情况评估和河流水质改善效果监测.对治污工程的监测要根据实际需要有针对性监测相关水质指标,准确反映治理效果的达标情况;对管理措施的有效性评估要建立完善的考核指标体系,全面客观反映河流管理措施对河流水质的改善作用.在河流水质改善效果监测过程中,对于已有监测系统无法覆盖到的区域,要增设监测断面,建立完善的监测系统,保障监测结果的全面性和科学性.

3 滏阳河邢台段应用案例(Case study in Xingtai Reach of Fuyang River) 3.1 滏阳河邢台段基本概况

滏阳河邢台段位于海河流域平原地区,是海河流域九大水系之一,也是子牙河水系的重要组成部分(图 2).滏阳河邢台段主要分布于平原地区,涉及北澧河、牛尾河、留垒河、沙洺河等滏阳河水系的主要支流.流域范围人口密度高,经济发展较快,2011年末总人口为716万,GDP达到1426.3亿元.流域内农业生产强度大,高污染工业企业多,水环境压力非常明显.由于长期缺乏有效治理,河流黑臭、富营养化、断流等问题大范围出现,流域水环境问题极为突出.

图 2 滏阳河邢台段概况 Fig. 2 Xingtai Reach of Fuyang River
3.2 数据来源及处理方法

本方案数据收集以滏阳河邢台段为主要对象,主要收集滏阳河、滏阳新河、汪洋沟、洨河、北澧河、午河、牛尾河、顺水河、南澧河、沙洺河、留垒河、泜河、白马河、七里河等河流及其流域范围内的相关数据.

3.2.1 水文水资源数据

水文水资源数据包括水量、水质数据构成.水量数据涉及到径流量、供用水量、废污水排放量等.其中径流量包括牛尾河南小吕、北澧河邢家湾、洨河小马站和汪洋沟小马站逐日流量数据.供用水量包括地下水供水量、地表水供水量、非常规水量、城市和农村用水等;废污水排放量包括城市污水厂排量、工业企业废水排放量等.

水质数据由相关部门监测数据和课题组调查数据构成.水质历史监测数据包括牛尾河北张村和后西吴桥、北澧河邢家湾、滏阳河艾辛庄和大曹庄等监测站点2005—2012年逐月监测数据,监测指标包括DO、CODCr、BOD5、NH3-N和多种重金属.水质调查数据为课题组于2011年7月,2012年8月和2012年11月对滏阳河邢台段52个样点进行采样调查获得,水质分析指标包括DO、pH、CODCr、NH3-N、NO3-N、NO2-N、TN、TP等.

3.2.2 污染源数据

污染源数据包括污染排放工业企业、生活污水厂、规模化禽畜养殖厂、沿河排污口等点源信息,城市地表面积、农田面积、农村人口数量等面源排放信息.点源数据来自2011年全国污染源普查数据和水利部门排污口统计数据,主要信息包括排放源名称、经纬度坐标、所属河流水系,废水产生量和排放量,COD、氨氮的产生量和排放量.农村人口、城市和农田面积数据来自邢台市统计年鉴.

3.2.3 数据处理方法

通过水质数据诊断水环境问题.水质水文数据以算数平均作为主要的处理方法,如河段污染指标取该河段上各监测点均值,某时段污染物水平取该时段内多次监测平均值.通过与地表水环境质量标准的比较,计算污染物超标程度.通过污染源数据统计点源排放负荷,通过排放系数法估算禽畜养殖、城市面源、农田面源和农村生活排放负荷.

使用QUAL2K模型计算目标水质条件下,河流允许的负荷输入量,并模拟污染物沿程浓度变化.QUAL2K模型是目前世界上应用最为广泛的水质模拟模型,采用分段处理的方式,对目标河流水质变化进行精确模拟.以河流水质水文数据常规监测数据为输入参数,通过模型运算获得不同场景下不同断面水质的变化趋势.以水质目标为输入参数,考虑水体稀释能力和污染物自净过程,通过模型计算获得基于水质目标的河流水环境容量.

3.3 水质问题诊断结果

根据2005—2012年滏阳河邢台段主要河流超标倍数和最高浓度,选择超标多且最高浓度高的CODCr、BOD5、氨氮和总磷4个指标(超V类水质标准10倍以上)计算各河段水污染综合指数,以确定主控水质指标和主控河段.由表 1可知,滏阳河邢台段主要河流超标最严重的水质指标是氨氮,超V类水质标准20倍以上的比例为26%,超V类水质标准10倍以上的比例为89%,均为4个指标之首;其次是BOD5和总磷,分别有53%和58%超过V类水质标准10倍;再次是CODCr,有35%超过V类水质标准10倍,其余均在10倍以内.BOD5和CODCr均为耗氧污染指标,BOD5超标说明可生化降解的有机污染浓度较高,在降解过程中会消耗大量氧气,但BOD5/CODCr在0.23~0.42之间说明滏阳河邢台段主要河流水质有机污染以不可降解类型为主.基于上述分析,并结合区域主要水污染类型(耗氧污染)可知,滏阳河邢台段主要河流主控水质指标为氨氮,同时兼顾BOD5、总磷和CODCr.氨氮在耗氧污染、富营养化和毒害污染中的均有贡献,其治理可全面减轻滏阳河邢台段主要河流的各类型污染.

表 1 2005—2012年滏阳河邢台段主要污染指标超标比例 Table 1 The proportion of primary pollutants exceeding the st and ards in Xingtai Reach during 2005—2012
3.4 治理目标和负荷分配结果 3.4.1 考核断面和考核指标

滏阳河邢台段(邢台市)有市级以上监测断面2个,分别为艾辛庄控制断面(国控)和牛尾河北张村控制断面(市控).艾辛庄断面位于邢台市宁晋县北澧河与洨河交汇处,主要控制两条河汇合后水质.由于洨河污染负荷主要来源于上游石家庄,因此不作为滏阳河邢台段考核断面.牛尾河北张村控制断面位于邢台县牛尾河入境处,可作为邢台市辖区牛尾河出水水质的考核断面.此外,汪洋沟、滏阳河、滏阳新河均受到上游石家庄污水排放的影响,暂不设定考核断面,但仍需进行负荷核算和削减措施.

基于上述分析,滏阳河邢台段河流主要考核断面设置如下(断面位置见图 2):

断面1:邢台县北张村断面,主要控制牛尾河邢台市辖区出水水质;断面2:任县北断面,主要控制牛尾河任县县城出水水质;断面3:任县邢家湾断面,主要控制北澧河任县出水水质;断面4:宁晋县艾辛庄断面,主要控制北澧河隆尧县和宁晋县出水水质.

滏阳河邢台段河流水质控制目标体现多个标准和规范中,包括河北省水功能区划、河北省跨境生态补偿断面、海河流域“十二五”优先控制单元等.其中水功能区划要求:区域涉及的农业灌溉区达到V类水标准,即氨氮≤2.0 mg · L-1,COD≤40 mg · L-1,而城市景观用水达到IV类水标准,即氨氮≤1.5 mg · L-1,COD≤30 mg · L-1;河北省跨境生态补偿断面要求:COD≤150 mg · L-1;海河流域“十二五”优先控制单元要求(2015年):COD≤80 mg · L-1,氨氮≤12 mg · L-1.

基于河北省河流水污染治理需求,将滏阳河邢台段河流治理的主控水质目标设置为3种不同情景,为管理部门提供决策参考,具体见表 2.其中,目标设定情景1全年保证率为≥75%,4个考核断面COD设置为50或55 mg · L-1,氨氮设置为10或11 mg · L-1;情景2全年保证率为≥50%,4个考核断 面COD设置为50或55 mg · L-1,氨氮设置为10或11 mg · L-1; 情景3全年保证率为≥75%,4个考核断面COD设置为80 mg · L-1,氨氮设置为12 mg · L-1.

表 2 滏阳河邢台段主控断面水质目标确定依据及结果 Table 2 Establishing basis of water quality target and the examining results at the main control sections of Xingtai Reach in Fuyang River mg · L-1
3.4.2 控制单元划分和水环境容量计算

按照河流集水区结合行政区划的原则,对滏阳河邢台段进行控制单元划分.邢台境内发源的河流中,多数处于断流状态,仅牛尾河、北澧河依靠城市排水维持径流.滏阳河邢台段有水河流主要为牛尾河、北澧河、洨河、汪洋沟、滏阳河及滏阳新河,以这6条有水河流为对象划分控制单元,共划分13个控制单元(图 3).依据治理目标,对不同情景条件下各控制单元水环境容量进行核算,结果见表 3.

图 3 重点控制单元划分结果 Fig. 3 Division of key control units

表 3 重点控制河段水质目标和水环境容量 Table 3 Water quality target of the key control reaches and the water environmental capacity
3.4.3 负荷核算及削减分配

滏阳河邢台段污染负荷核算结果见表 4,可以看到点源负荷排放量明显高于其它污染源,尤其是氨氮负荷,点源排放比例占到90%以上.负荷削减分配过程中,考虑到点源占有绝对优势,因此把点源作为重点削减对象.将实际污染负荷减去水环境容量得到点源污染负荷削减量.点源削减具体到排污口,各控制单元内共分布有排污口31个,按照等比例削减的原则,各排污口不同情景治理目标下的负荷削减量如表 5所示.

表 4 滏阳河邢台段污染负荷核算结果 Table 4 The calculation results of the Pollutant load of Xingtai Reach in Fuyang River

表 5 排污口负荷削减方案 Table 5 Cutting load allocation of the discharging outlets
3.4.4 情景优选分析

基于各种工程措施的负荷削减能力,利用QUAL2K模型进行河道污染物浓度沿程变化模拟分析,对3种情景进行优选.通过模型模拟,在各工程任务措施正常开展,削减目标顺利实现的条件下,3种情景下COD和氨氮控制目标都能够实现,COD将下降到40 mg · L-1,氨氮浓度将维持在10 mg · L-1.考虑到模拟结果基于初次分配结果,实际的削减分配仍需要结合各地减排规划和实际的河流治理措施进行调整,实际削减效果与模拟结果可能有一定差距.情景3与模拟结果非常接近,缓冲空间较小;情景1目标要求过高,可能对经济社会发展形成较大的影响;情景2既能够满足水质目标要求,又能平衡经济社会发展,为最优情景.

3.5 治理工程布局 3.5.1 点源治理措施:污水处理厂和工业点源

点源负荷削减包括工业企业污染治理、城镇污水厂负荷减排和规模化禽畜养殖业污染排放治理.根据污染负荷核算结果,规模化禽畜养殖业污染排放量仅占点源污染负荷排放总量的很小部分,因此点源负荷削减措施的制定以工业企业和城镇污水厂负荷减排为主.由于重点控制单元以外的河流多为常年无水河流,点源削减以重点单元涉及区域为控制范围.工业点源治理任务中,共有重点工业企业32家,按照达标排放原则,需要削减COD 986 t,氨氮114 t;城镇污水负荷削减措施中,需重点考虑城镇污水处理厂6家,实现一级A排放标准需要削减COD 1030 t,氨氮750 t.

3.5.2 面源治理措施:农村生活污水

面源污染负荷的治理任务主要为农村分散污水治理.依据村落面积大小,结合邢台市农业人口居住密度(7430人每km2村落面积),对各控制单元农村人口数量和生活污排放规模进行估算.控制单元范围内农业人口总量为53万,其中宁晋县汪洋沟控制单元最多为20万人,每天需处理的分散污水规模将达到2.4万t,其次为邢台县牛尾河控制单元,每天需处理分散生活污水规模为1万t,其它控制单元分散污水规模基本在5000 t · d-1以下.根据计算结果,对农村分散生活污水进行处理后,可以削减COD入河量208 t · a-1,氨氮入河量21 t · a-1.

3.5.3 河道综合治理:河岸垃圾

河道及岸带垃圾是河流潜在的污染源,生活垃圾中含有大量有机质,雨水径流可能裹挟大量污染负荷进入河流水体.调查发现,重点控制单元内沿河村庄通常将垃圾堆放于河岸或河道,因此河道垃圾管理是河道治理的主要内容.对牛尾河、北澧河、洨河、汪洋沟和滏阳河沿岸村庄进行统计,发现重点控制单元内共有沿河村庄21个,村庄人口规模在1500至7000人之间,其中隆尧县北澧河单元和宁晋县滏阳河单元沿河村落最为密集.根据农村人均生活垃圾产量,沿河村落每年将产生2.7万t生活垃圾,其中大部分集中分布在北澧河及滏阳河沿岸.

3.5.4 河流湿地

基于重点控制单元水环境容量,点源和面源削减措施对污染负荷的削减仍然达不到河流水环境容量,需要开展河道治理及河流湿地建设,对负荷进一步削减.计划构建城镇污水处理厂出水深度净化湿地一处,河道型人工湿地一处,大型仿自然人工湿地一处.根据重点控制单元内污水处理厂处理水量,同时考虑工业点源排放废水量,确定从上游至下游三座人工湿地处理水量分别为4500、5000、5000万t · a-1.三处人工湿地则能够增加950 t COD和180 t氨氮的削减量,分别占到目标(情景1)削减总量的1/3和1/4.

3.5.5 河流综合管理

河流综合管理主要从管理机制上建立流域污染防治办法,主要包括污染源监管完善和农村水污染管理.污染源监管从排污机制、排放标准和污水处理系统的运行模式三方面出发,进行监管机制的完善工作.农村水污染管理从分散生活污水、垃圾固废以及禽畜养殖上入手,开展农村污染防治体系的建设.

3.6 实施效果评估

目前在滏阳河邢台段流域有1个国控断面(宁晋县艾辛庄),1个省级监控断面(宁晋县高庄村)和多个地市级监控断面(任县邢家湾、邢台县北张村、邢台县祝村).针对本方案特点,要根据需要增设监测断面,建立完善的监测系统,保障监测结果的全面性和科学性,并有针对性监测主控水质指标,准确反映治理任务和措施的实施效果.

要对重点治污工程实施效果评估.针对污水处理厂的污水处理稳定达标,造纸、皮革、石化、印染、食品等工业行业废水污染物削减技术,河流湿地及河岸带整治等工程措施进行效果评价,保证重点治污工程能够全方位削减污染物入河量.

最后对河流管理措施进行效果评估.河流管理措施包括生活污染点源(中小城镇污水的收集处理等稳定达标)、工业污染源(行业废水达标排放)、农业面源(灌溉河网及规模化养殖排放管理、沿河垃圾处置)、河道疏浚、非常规水资源利用优化与河流流量保障、小流域综合整治与功能恢复等.通过以上措施的效果评估,形成有效的缺水型河流水质目标管理体系.

4 结语(Conclusions)

本文以问题诊断、容量核算、负荷分配和任务布局为基本线索,提出了基于水质目标的河流治理方案的制定方法.问题诊断重点确定河流污染类型,摸清河流概况;容量核算以河段划分为基础,通过水质模型计算河段允许负荷输入量;负荷分配对象为重点治理河段,明确河段已有负荷量、需削减量和点面源削减分配;任务布局通过点源、面源治理以及管理措施实现水质改善.以水质目标为核心,确定污染负荷削减量,并围绕该削减目标制定削减措施是本方法的最大特点.水环境诊断结果显示,氨氮是滏阳河邢台段主要超标污染物.基于负荷分配结果,提出通过重点工业企业和污水处理厂治理控制点源污染,通过农村生活污水治理控制面源污染,通过河岸垃圾治理减少河道负荷存量,通过河流湿地建设增加负荷去除能力等一系列治理措施.滏阳河邢台段的应用实践表明,该方法有助于系统诊断河流水环境问题,准确分配水环境容量和削减负荷,合理安排治理工程,促进河流治理由目标总量控制向容量总量控制转变.

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