基于水體納污能力的水環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)整治方案
——以官洲河廣州工業(yè)用水區(qū)為例

◎王志才 廣州市流溪河灌區(qū)管理中心

儀彪奇 廣州市藍(lán)翌環(huán)?？萍加邢薰?/p>

1.概況

官洲河廣州工業(yè)用水區(qū)位于廣州市中心城區(qū)，匯水范圍涉及海珠區(qū)、番禺區(qū)和黃埔區(qū)，依據(jù)精度為1弧秒（即30m一個(gè)點(diǎn)）的DEM，運(yùn)用ArcGIS對DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪，勾劃出匯水區(qū)范圍，結(jié)合廣州市的行政區(qū)劃以及《廣州市環(huán)境總體規(guī)劃（2014-2030年）》和《廣州市水環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)規(guī)劃》，將官洲河廣州工業(yè)用水區(qū)劃分出4個(gè)控制單元，分別為：石榴崗河、黃埔涌、北亭涌-南亭涌、博上涌-深井涌-長洲涌。

本文以2017年官洲河廣州工業(yè)用水區(qū)為水平年，以實(shí)現(xiàn)2019年該用水區(qū)水環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)為主要工作目標(biāo)，通過估算水功能區(qū)污染物排放量和入河量，計(jì)算并復(fù)核水功能區(qū)納污能力，提出污染物控制解決方案，并進(jìn)行達(dá)標(biāo)可行性分析，實(shí)踐并驗(yàn)證了基于水體納污能力的水環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)整治方案。

2.污染物排放量與入河量估算

官洲河廣州工業(yè)用水區(qū)集水范圍內(nèi)污水排放主要來自于城鎮(zhèn)生活污染源、工業(yè)污染源、畜禽養(yǎng)殖污染源、農(nóng)田污染源及城市徑流污染源，污染物取CODCr和NH3-N進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)《主要水污染物總量減排核算細(xì)則》、《廣州市水環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)規(guī)劃》與《廣州市水環(huán)境主要污染物解析（一）》、《全國水環(huán)境容量核定技術(shù)指南》計(jì)算官洲河廣州工業(yè)用水區(qū)內(nèi)各控制單元的城市徑流污染物排放量，估算得出各控制單元內(nèi)城市徑流年污染物排放量。

通過對用水區(qū)集水范圍內(nèi)污染源排入河流的CODCr及NH3-N進(jìn)行匯總，得到表1和表2。

表1 各控制單元的CODCr入河總量 單位：t/a

表2 各控制單元的NH3-N入河總量 單位：t/a

3.納污能力計(jì)算與復(fù)核

水域納污能力的確定是水污染物實(shí)施總量控制的依據(jù)。

納污能力計(jì)算方法按照《水域納污能力計(jì)算規(guī)程》（GB/T 25173-2010）和《全國水資源綜合規(guī)劃地表水資源保護(hù)補(bǔ)充技術(shù)細(xì)則》（2003.07）執(zhí)行。根據(jù)官洲河廣州工業(yè)用水區(qū)的特點(diǎn)，因?yàn)樵撍δ軈^(qū)受到潮汐的影響，對于感潮河段，采用河口一維模型來進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)官洲河廣州工業(yè)用水區(qū)規(guī)模以上排污口調(diào)查結(jié)果、污水處理廠以及主要河涌的分布，概化出6個(gè)排污口用以代表該用水區(qū)各控制單元以及規(guī)模以上排污口的排污情況：P1石榴崗河；P2黃埔涌；P3北亭涌-南亭涌；P4 博上涌-深井涌-長洲涌；P5瀝滘污水處理廠；P6 生物島污水處理廠。排放量與污染物濃度根據(jù)其設(shè)置規(guī)模計(jì)算。排污口概化位置見圖1。

圖1 排污口概化位置圖

計(jì)算得到官洲河廣州工業(yè)用水區(qū)漲、退潮時(shí)的CODCr和NH3-N納污能力，取較小者為本次計(jì)算的該用水區(qū)的納污能力，即CODCr為13867.50t/a、NH3-N為613.38t/a。

《廣東省水功能區(qū)納污能力核定和分階段限排總量控制方案》（以下簡稱“方案”）通過數(shù)值模型法對官洲河廣州工業(yè)用水區(qū)的納污能力進(jìn)行了計(jì)算，其納污能力計(jì)算結(jié)果中CODCr為13689.20t/a、NH3-N為587.60t/a，小于本次計(jì)算結(jié)果。

考慮到本次計(jì)算過程的漲退潮流量是通過多年平均漲潮入流量與退潮流出量的相應(yīng)比例計(jì)算得到，且排污口是根據(jù)官洲河廣州工業(yè)用水區(qū)控制單元和規(guī)模以上排污口進(jìn)行概化得到，相對《方案》而言計(jì)算略為簡單，故本方案采用《方案》的計(jì)算結(jié)果。

4.水功能區(qū)污染物控制方案

水功能區(qū)污染物控制方案主要包括時(shí)間分解和空間分解兩個(gè)部分。

（1）空間分解?？臻g分解需要將污染物控制對應(yīng)到水功能區(qū)集水范圍內(nèi)的每個(gè)規(guī)模以上排污口以及每個(gè)控制單元。

根據(jù)水功能區(qū)納污能力結(jié)果，按各排污口的污染負(fù)荷逐步削減，直至水質(zhì)達(dá)標(biāo)以及排放總量達(dá)到水體納污能力。《廣州市污水處理廠提標(biāo)改造規(guī)劃方案》對瀝滘污水處理廠、生物島污水處理廠中CODCr和NH3-N的出水要求為Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，官洲河廣州工業(yè)用水區(qū)需要削減36.13%的CODCr入河量以及78.28%的NH3-N入河量，根據(jù)各個(gè)排污口的CODCr和NH3-N污染負(fù)荷，得到CODCr和NH3-N的現(xiàn)狀入河量與允許入河量以及各污染源的污染物總控制量，見表4及表5。

表4 各排污口現(xiàn)狀入河量與允許入河量表

表5 污染物總控制量

根據(jù)上述結(jié)果，參考現(xiàn)有的各控制單元范圍，依據(jù)城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村生活、工業(yè)、畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)田和城市徑流污染的負(fù)荷，將各控制單元的現(xiàn)狀入河量與允許入河量計(jì)算出來；根據(jù)城鎮(zhèn)生活污染源、工業(yè)污染源以及畜禽養(yǎng)殖、水田、旱地、林地、綠地澆灌和城市徑流等面源污染的入河系數(shù)（分別為0.9、1.0和0.1），計(jì)算得到各控制單元的現(xiàn)狀排放量、允許排放量與削減量。

（2）時(shí)間分解。時(shí)間分解即分階段分解和控制排污總量。

根據(jù)官洲河廣州工業(yè)用水區(qū)的現(xiàn)狀水質(zhì)（Ⅴ類）與目標(biāo)水質(zhì)（Ⅳ類），擬定該水功能區(qū)2019年的水質(zhì)目標(biāo)為Ⅳ類。到2020年～2030年，水質(zhì)達(dá)到穩(wěn)定Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，分別以此為該水功能區(qū)的水質(zhì)目標(biāo)，進(jìn)行削減量計(jì)算，各年控制量如表6所示。

表6 污染物各年控制量

5.水功能區(qū)主要措施計(jì)劃

官洲河廣州工業(yè)用水區(qū)達(dá)標(biāo)整治方案各控制單元主要措施包括污水廠提標(biāo)改造、重建水閘、清淤、城中村污水治理工程、河涌黑臭整治工程等，最終提高污水收集率、減少河涌底泥污染物、改善河涌水質(zhì)、提高污水處理率。

6.水功能區(qū)目標(biāo)達(dá)標(biāo)可行性分析

（1）水質(zhì)可達(dá)性分析。在落實(shí)相應(yīng)的措施后，2019年官洲河廣州工業(yè)用水區(qū)需要完成相應(yīng)的CODCr和NH3-N削減目標(biāo)，一是瀝滘污水處理廠、生物島污水處理廠出水需要執(zhí)行Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，瀝滘廠需要完成6570.00 t/a 的CODCr削減量和2336.00t/a的NH3-N削減量，生物島廠需要完成36.50t/a的CODCr削減量和10.95t/a的NH3-N削減量，二是各控制單元完成2019年削減量目標(biāo)。

通過上文計(jì)算，退潮時(shí)該水功能區(qū)下邊界的CODCr和NH3-N濃度分別為29.83mg/L和1.49mg/L，漲潮時(shí)該水功能區(qū)上邊界的CODCr和NH3-N濃度分別為29.94mg/L和1.49mg/L，滿足Ⅳ類水質(zhì)量要求。

當(dāng)官洲河廣州工業(yè)用水區(qū)集水范圍內(nèi)的瀝滘污水處理廠、生物島污水處理廠與4個(gè)控制單元嚴(yán)格完成2019年的污染物削減目標(biāo)后，能夠使該水功能區(qū)在2019年達(dá)到Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，在2020年～2030年也能達(dá)到穩(wěn)定Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。

（2）目標(biāo)可達(dá)性分析。對各控制單元與污水處理廠在2019年的水環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)可達(dá)性進(jìn)行分析，結(jié)果如下表7所示。

表7 2019年各控制單元、污水處理廠與官洲河廣州工業(yè)用水區(qū)可達(dá)性分析

（3）措施可達(dá)性分析。以現(xiàn)狀年已有的工程設(shè)施為基礎(chǔ)，結(jié)合2019年和2020年規(guī)劃建設(shè)的工程措施，得出相應(yīng)年份的各項(xiàng)CODCr和NH3-N削減量，進(jìn)行措施可達(dá)性分析。

以石榴崗河控制單元為例，2018年和2019 年的規(guī)劃工程措施及效益包括污水廠提標(biāo)改造、排水口整治、黑臭河涌整治、支管完善、城中村污水治理等工程，最終實(shí)現(xiàn)水質(zhì)改善，CODCr、NH3-N削減量分別達(dá)到2579.27t/a、551.20t/a。該控制單元在2019年完成相應(yīng)的規(guī)劃工程措施后，能夠達(dá)到2019年的CODCr和NH3-N削減量目標(biāo)。2020年，完成相應(yīng)的規(guī)劃工程措施后，能夠使其水質(zhì)得到明顯改善。

其他控制單元同理。

7.結(jié)語

為了保證2019年官洲河廣州工業(yè)用水區(qū)水環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)，以2017年官洲河廣州工業(yè)用水區(qū)為水平年，將其分為4個(gè)控制單元，對城鎮(zhèn)生活污染源、工業(yè)污染源、畜禽養(yǎng)殖污染源、農(nóng)田污染源、城市徑流污染源進(jìn)行匯總，得到各控制單元的CODCr和NH3-N入河量，計(jì)算感潮河段水功能區(qū)納污能力，并與《方案》數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行復(fù)核，得到用水區(qū)的污染物削減目標(biāo)。然后從空間角度和時(shí)間角度分別提出污染物控制解決方案，提出主要措施計(jì)劃，根據(jù)污染物削減目標(biāo)分析水質(zhì)可達(dá)性、目標(biāo)可達(dá)性以及措施可達(dá)性，最終驗(yàn)證了完整的基于水體納污能力的用水區(qū)達(dá)標(biāo)整治方案，為后續(xù)其他區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)方案提供技術(shù)示范。