（环境科学与工程专业论文）里下河地区尾水处理方案研究.pdf

a b s t r a c t l i x i a h ed i s t r i c t , t h ef a m o u s p a nb o t t o m l a n d ，i ss u r r o u n d e db yt w o c l e a nw a t e rc h a n n e lw a yf o rs o u t h - n o r t hw a t e rt r a n s f e rp r o j e c t a st h e s p e e d u po f i n d u s t r i a l i z a t i o ni nn o r t h e mj i a n g s up r o v i n c e ，t h eo u t l e to ft a i l w a t e rb e c o m ead i f f i c u l tp r o b l e m b a s e do nd a t ac o l l e c t i o n , i n v e n t o r y s u r v e ya n dl i t e r a t u r es e a r c h ，t h ee x i s t i n gw a t e re n v i r o n m e n to fx i n g h u a c i t y , g a o y o uc i t y a n db a o y i n gc o u n t yw a sa s s e s s e da n dt h ew a t e r e n v i r o n m e n t c a p a c i t y w a sc a l c u l a t e da l s o a f t e r c o m p a r i s o na n d d e m o n s t r a t i o na m o n gd i f f e r e n tp r o c e s s i n gm e t h o d si n c l u d et a i lw a t e r c h a n n e lw a y , a d v a n c e dt r e a t m e n ta n ds u p p l e m e n ta sw a t e rr e s o u r c e ，t h e p r o c e s ss c h e m eo f t a i lw a t e ri sp r e s e n t e di nt h ep a p e r t h em a i nc o n c l u s i o n w a sa sf o l l o w s ： ( 1 ) t h er e s u l to fa s s e s s m e n to fw a t e re n v i r o n m e n ts h o w e d4 2 9 o f w a t e rq u a l i t y m o n i t o r i n gs e c t i o n sc o u l dn o tr e a c ht h es t a n d a r d t h em a i n r i v e r sw h i c hr e c e i v e dw a s t ew a t e rh a v en o tc a p a c i t yf o rn o w ( 2 0 0 5 ) a n di n t h ef u t u r e ( 2 0 1o ) ( 2 ) b a s e o nc o m p a r i s o na n dd e m o n s t r a t i o no fd i f f e r e n tm e t h o d s ，t h e p r o c e s ss c h e m eo f t a i lw a t e r i sp r e s e n t e d ：f i r s tc o n s t r u c t i n gc h a n n e lw a yt o a d m i tt a i lw a t e r , t h e nt r e a t i n gt a i lw a t e rb yc o n s t r u c t e dw e t l a n d s ，a n dt h e w o r k e dw a t e rc a nu s e da ss u p p l e m e n to fw a t e rr e s o u r c e t h eb u d g e t a r y e s t i m a t e sa n de n v i r o n m e n te c o n o m i c sa n a l y s i so fd i f f e r e n tp r o c e s s i n g s c h e m e sw e r ea l s od i s p l a y e d k e y w o r d ：l i x i a h ed i s t r i c t ，t a i l w a t e rc h a n n e lw a y , a d v a n c e d t r e a t m e n t ，t a i lw a t e rr e c l a m a t i o n 前言 里下河地区系指苏北灌溉总渠以南、京杭运河以东、通扬运河以 北、范公堤以西的江淮平原地区，地势四周高中问低，中心海拔不足 2 m ，有“锅底洼”之称。该区域范围南北长约1 3 0 k m ，东西宽约6 5 k i n ， 分为2 2 0 0 多个圩区。京杭运河和通榆河分别位于该区域的西、东两侧， 是该地区的两条清水通道和主要水源地。 里下河地区行政县市有：兴化市、高邮市和宝应县。区域内河湖 密布，种植业、养殖业发达，为著名的商品粮、优质棉和水产品基地。 随着苏北地区经济发展及城市化进程的加快，里下河地区的工业和城 镇污水排放量也日益增多，导致河流水系水质日趋恶化，环境闯题越 来越突出。根据三县市2 0 0 5 年度环境质量报告，研究区河流水质监测 断面有4 2 9 不达标。区域内水体水质的恶化，将直接影响南水北调 东线工程清水通道京杭运河及通榆河的水质，因此区域尾水的处置对 于清水通道的水环境保护具有重要的理论意义和实际价值。 本论文针对上述问题，在全面调查、分析里下河地区水环境现状 和各项发展规划的基础上，进行了综合研究，提出了尾水处理的总体 方案，以期实现保护和改善该区域的水环境质量，保障京杭运河和通 榆河的水质，确保南水北调东线工程的顺利实施和里下河地区人民的 用水安全。 本论文在撰写过程中得到了江苏省环保厅污控处、科技处的指导 和兴化市、高邮市和宝应县环保主管部门的大力支持，在此深表感谢! 学位论文独创性声明： 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果与我一同工 作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意如不实，本人负全部责任。 敝作稚孙受l 圣矗汗舌月夕日 学位论文使用授权说明： 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术 期讨聊嗌：版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或 电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电 子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权河海大学研究生院办理。 论文作者( 签名) ： 月，) 日 ， 河海大学工程硕士学位论文 。 第一章绪论 1 1 研究背景 里下河地区系指苏北灌溉总渠以南、京杭运河以东、通扬运河 以北、范公堤以西的江淮平原地区，地势四周高中间低，中心海拔 不足2 m ，有“锅底洼”之称。随着苏北地区经济发展及城市化进程的 加快，里下河地区的工业和城镇污水排放量也日益增多，而目前该 区域尚无一座污水处理厂，大量的污水直接进入水体，导致水系水 质日益恶化。根据各县市2 0 0 5 年度环境质量报告，研究区河流水质 监测断面有4 2 9 达不到功能区水质要求，大部分河段水质为 类，部分河流水质甚至为劣v 类。里下河地区西有京杭大运河、东 有通榆河两条南水北调的清水通道，区域内水体水质的恶化，将直 接影响南水北调东线工程主要通道京杭运河等河道的水质，因此里 下河地区的水质状况亟待改善。 随着南水北调东线江苏段治污工程的实施，在里下河地区将规 划建设一系列污水处理厂。随着污水处理厂的建设和运行，将使里 下河地区水环境质量得到改善。但由于该区域的河网水系特征和当 前的水环境容量已经超载，大量的工业达标废水及污水处理厂尾水 面临出路问题。因此，研究里下河地区的尾水处理方案，对于保护 和改善该区域的水环境质量，保障南水北调东线工程的输水水质和 苏北人民的用水安全具有特殊重要的意义。 1 2 尾水处理技术研究与开发进展 随着城市化进程的加速和城镇污水厂的逐步普及，水污染负荷 将发生两个集中：农村向城镇集中，城镇工业与生活污废水向污水 河海大学工程硕士学位论文 处理厂集中，城市尾水将成为区域水环境的主要污染源。寻求安全 可靠、经济可行的城市尾水出路，是改善水环境质量、解决水质型 缺水的关键问题之一。 众所周知，污水厂尾水并不等于清水，其c o d c ，负荷一般占污 水厂集水区负荷的2 0 3 0 ，b o d 5 占1 0 2 0 ，对于常规二级处理 厂，尾水的氮、磷负荷约占污水厂集水区总负荷的5 0 7 0 ，对于 具有脱氮除磷功能的二级处理工艺，尾水的氮、磷负荷也占3 0 4 0 。 尾水污染物浓度大约比地面水i 类标准高出一个数量级，其中磷的 浓度则高出4 0 倍【1 。3 】。更为重要的是，城市污水处理厂一般无法处理 微量有毒有害有机物等危险污染物，常规指标达标的背后，存在城 市饮用水微量污染的隐患囝。此外，工业废水达标排放尾水的污染物 质含量也远高于工农业用水、景观娱乐用水功能要求的水质标准。 因此仅靠控源达标及污水处理厂的建设，还难以保证区域水环境的 长治久安，必须特别重视加强对城市尾水的处理。 国内外研究表明，对城市尾水处理的方式通常有两种，即尾水 导流与尾水深度处理。尾水的深度处理，常与尾水的资源化利用相 结合，同时也是解决城市尾水污染水环境的有效措施之一。 1 2 1 尾水导流 尾水导流，是指为保护重点湖库或河段的需求，将沿线尾水调 离敏感水域，利用少数仅有行洪功能的河道、河滩以及海涂、荒地、 岗地等次敏感地域，作为尾水输送专道及集中处理场所，进行最终 处置的一项水污染控制措施【”】。由于水污染的蔓延，即使对城市污 水进行一定处理之后排放，城市区域周边水环境往往也已不堪重负， 因此，世界不少国家和地区都逐渐将尾水导流处理或直接排江排湖 河海大学工程硕士学位论文 排海，作为最终解决区域尾水污染问题的一条出路。 尾水的长距离导流( 调度) 是尾水调度处理方案的一个关键部 分。尾水导流的基本方式有两大类，第一类是尾水暗管，包括钢管 ( 压力流) 、增强玻纤管( 压力管) 、预应力钢砼管( 压力管) 、低压 钢砼渠( 压力流) 、钢砼管( 重力流) ；第二类是尾水明渠( 重力流) ， 包括混凝土明渠、自然防渗明渠。目前，从技术上看，无论是渠涵 或是暗管，技术都是十分成熟的，但大规模的尾水导流，制约决策 的最大因素是资金【5 1 。 尾水导流思想在江苏水污染控制中最能体现。如徐州市投入7 8 亿元巨资，建设尾水导流入海工程以确保南水北调东线的水质安全， 并从根本上解决全市的尾水排放问题嘲。尾水导流工程把现有的水利 设施与尾水资源化工程有机结合，将该区域运河沿线所有尾水、废 水全部截流，利用现有的部分河道和农业灌溉工程，通过截流、蓄 存、净化、回用等措施，将尾水在运动中进行充分消纳，实现尾水 的资源化利用，多余部分的尾水经导流系统入海。 1 2 2 尾水深度处理 国外对污水深度处理方法很多，主要有混凝澄清过滤法、活性 炭吸附过滤法、超滤膜法、半透膜法、微絮凝过滤法、接触氧化过 滤法、生物快滤池法、流动床生物氧化消化法、离子交换、反渗透、 臭氧氧化、氯吹脱、折点加氯、自然处理系统等。我国城市污水深 度处理方法包括传统处理( 混凝、沉淀、常规过滤) 、生物处理、活 性炭吸附、膜技术、消毒、自然处理系统等。 深度处理后的尾水排入水体，不直接产生经济效益，因此，在 选择其处理技术时，不仅要考虑收纳水体的功能水质要求，还必须 河海大学工程硕士学位论文 兼顾经济性原则。综合考虑各种因素，选择混凝沉淀、过滤、活性 炭吸附、臭氧氧化、膜分离等人工深度处理技术及自然处理系统技 术作为排入水体的城市尾水深度处理技术。 1 人工深度处理 ( 1 ) 混凝沉淀、过滤 污水再生利用工程设计规范( g b t 5 0 3 5 5 2 0 0 2 ) 中给出了城 市污水二级处理出水经混凝沉淀、过滤后预期处理效率和出水水质 见表1 2 3 1 。由表可知，一些出水水质指标，如c o d c r 、t p 均为地 表水水环境质量标准劣v 类【l l 】。 表1 2 2 1 二级处理出水进行沉淀过滤预期处理效率 ( 2 ) 活性炭吸附 活性炭吸附具有巨大的比表面积，是水的深度处理中应用最广 泛和最有效的方法。活性炭可以有效地去除色度、臭味，能够去除 水中大多数地有机污染物和某些无机物，包括某些有毒重技术、氯 代烃及许多脂类和芳烃化合物。活性炭吸附去除效率均较高，不同 物质去除率可参考表1 2 2 2 【1 2 - 1 s l 。 表1 2 2 2 活性炭对污染物处理效率 项目 鎏堕 ! !鱼堕呈竺里!曼q ! 鱼璺墨：望堂 7 0 8 06 0 7 07 0 8 04 0 6 04 0 6 03 0 4 08 0 9 0 去除效率( ) 河海大学工程硕士学位论文 ( 3 ) 臭氧氧化 臭氧对二级处理水进行深度处理，可以去除污水中残存的有机 物及杀菌消毒。臭氧氧化使芳香族化合物部分或全部消失，不饱和 脂肪酸减少或消失，色度、浊度、臭味改善明显，几乎所有细菌被 杀死，并使水中溶解氧含量提高。因此能有效地去除水中杂质所造 成的色、嗅、味，降低出水浊度。臭氧对二级处理水c o d c ，去除率 与水的p a 值有关，p n 值上升去除率也显著提高，当p h 值为7 左 右时，c o d c ，去除率约为4 0 左右，当p h 值上升为1 2 时，去除率 即可达8 0 9 0 t 1 6 。埘。 ( 4 ) 膜分离技术 膜分离技术有电渗析、反渗透、超滤和微滤等。随着材料制造 工艺的提高和市场的发展，一度被认为昂贵的膜分离技术正变得越 来越经济，具有越来越强的竞争力。反渗透技术c o d c ，和b o d 去除 率达8 5 左右，细菌去除率达9 0 以上，对含氮化合物、氯化物和 磷化合物也有优良的脱除作用。纳滤技术最新推出的新一代膜材料 纳米过滤膜( 纳滤) 具有更强的经济竞争性。纳米过滤介于反渗透 和超滤之间，综合了二者的优点，使之能阻碍大分子通过又不需较 高的操作压力。研究表明，用纳米过滤比传统处理加臭氧和活性炭 更便宜。当处理量下降时，膜工艺的费用优点更明显【1 9 - 2 2 。 综上所述，传统的深度处理方法( 混凝沉淀、过滤) 对氮、磷 去除效果差，不能从根本上解决诸如水体富营养化等问题。活性炭 吸附及臭氧氧化对污染物质去除效率较高，但由于投资较高等原因 限制了其大规模推广使用。而膜分离技术，由于高效、实用、可调、 节能和工艺简便，已经被广泛地应用于污水深度处理领域，随着制 河海大学工程硕士学位论文 造工艺的提高，曾被认为是十分昂贵的膜处理技术如今变得越来越 经济了。 2 自然处理系统 自然处理系统是城市尾水深度处理的另一种途径。自然处理系 统主要是充分利用自然环境中的介质彼此交互作用时产生反应，从 而提供了污水处理的能力。与人工深度处理技术相比，前者具有工 艺简便、操作管理方便、建设投资、运转成本低且净化效果良好等 优点。自然处理系统依其性质主要可分为三种型态：稳定塘、土地 处理系统、湿地处理系统。也有人把后两种统称为土地处理系统嘲。 ( 1 ) 稳定塘 稳定塘是一个经人工构筑的大而浅的池塘，污水从一端流入， 从另一端溢流出水，是一种天然的或半天然的生物处理工艺。稳定 塘净化污水的原理与自然水域的自净机理相似，污水在塘内滞留的 过程中，水中的有机物通过微生物的代谢活动被降解【2 3 l 。 利用稳定塘处理污水可以充分利用地形，是一种投资少、运行 费用低、处理效果稳定、节能、管理简便的污水处理方法。但是稳 定塘占的面积大，处理效果受气候影响，因此，在国内应用不多 2 4 - 2 7 。 ( 2 ) 土地处理系统 国内外的研究及实践表明，以土壤或水生植物为基础的污水土 地处理系统是较理想的尾水处理技术。土地处理系统的原理是通过 农田、林地、芦苇地等土壤一微生物植物系统的生物、化学、物理等 固定与降解作用( 如土层过滤、土壤粒子喝植物根系吸附、生物氧 化、离子交换、土壤微生物的降解) ，对污染物净化，并对污水中的 氮、磷等资源加以利用，最终实现污水的稳定化、无害化和资源化， 河海大学工程硕士学位论文 是一种低费用、低能耗的污水净化方法。根据处理目标、处理对象 的不同，土地处理系统可分为快速渗滤、慢速渗滤、地表漫流和地 下渗滤四种类型 2 8 - 3 0 1 。 ( 3 ) 湿地处理系统 湿地处理是国内外应用广泛、效果明显的土地处理方法，近年 来在国内也越来越受到重视。湿地系统除了自然形成外，也可以人 工方式建筑而成。人工湿地是一种由人工建造和监督控制的模拟自 然生态系统净化污水的反应单元。在一定长宽比及地面坡度的洼地 上有土壤、沙、石等混合成的填料床和在床体上种植具有处理性能 好、成活率高、抗水性强、生长期长、美观且具有经济价值的植物， 通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等实现 对污水的高效净化。人工湿地处理污水具有高效率、低投资、低能 耗及低维持技术等优点【3 l 】。 目前一般所指人工湿地都是指挺水植物系统。挺水植物系统根 据水流的形式可建成自由表面流人工湿地系统、潜流人工湿地系统 和垂直流人工湿地系统。潜流人工湿地系统和垂直流人工湿地系统 处理效率较高，且占地面积小，但土建投资和运营费用高；表面流 人工湿地系统贴近自然湿地样式，处理效率低，占地面积大，但投 资和运营费用低p 2 1 。 国内应用实践的研究数据表明1 3 3 5 1 ，人工湿地处理污水的效果是 理想的，优于传统的污水处理工艺。在进水浓度较低的情况下，一 般对污水中b o d 5 的去除率在8 5 9 5 之间，处理后b o d 5 的浓度在 1 0 m g l 左右，s s 浓度小于2 0 m g l ，c o d c ，去除率可达8 0 以上， 对n 的去除率可达6 0 ，对p 的去除率可达9 0 以上，对农药类、 河海大学工程硕士学位论文 细菌总数等去除率在9 0 以上，对重金属如f e 、c u 、p b 、z n 、c d 和m n 等的去除率也很高，大都在9 0 以上1 3 7 】。但是，由于湿地类 型、基质和植物的选取、气候、污染物的浓度等方面的差异，污染 物的去除率具有一定的波动范围。 沭阳人工湿地处理新沂河污染河水现场中试研究结果表明1 5 】， 进水浓度范围：c o i ) 3 1 1 1 1 7 2 8 m g l ，n h 4 + - n 1 3 0 2 4 7 1 m g l ， 色度4 5 5 0 0 ，潜流湿地系统对c o d 、n h 4 + i n 和色度的平均去除 率分别为6 0 、8 5 和6 5 ，复合垂直流系统为7 8 、8 7 、7 7 ， 在相同条件下，综合污染净化整体效果，复合垂直流系统优于潜流 系统，表面流湿地的去除率稍低。 综上所述，国内外研究较多的潜流人工湿地系统和垂直流人工 湿地系统处理效率较高，且占地面积小，较适用于土地资源宝贵、 水污染较严重的南方地区。污水经城市集中处理后悬浮固体物和有 机污染物浓度都有很大的降低，不会引起因悬浮固体物和有机污染 物浓度过高而导致系统效能大为降低的问题。 1 2 3 尾水资源化利用 一般情况下，城镇供水经使用后，有8 0 转化为污水，经收集 处理后，其中7 0 是可以再次循环使用的。这意味着通过污水资源 化利用，可以在现有供水量不变的情况下，使城镇的可用水量增加 5 0 以上，这是一笔巨大的资源。另外，城市污水资源化利用与其它 各种非传统水资源( 海水淡化、跨流域调水、雨水利用等) 相比， 具有水源水质水量稳定可靠、处理技术成熟、投资和运行费用低、 能减少城市排入水体的污染物总量等优点，是一种可以在资源型缺 水地区推广应用的城市第二水源 4 4 - 4 8 1 。 河海大学工程硕士学位论文 根据尾水处理程度和出水水质，净化后的尾水有多种回用途径， 主要包括农业灌溉、工业回用、地下水回灌、城市生活杂用水以及 景观娱乐用水等 7 - 1 0 l 。 ( 1 ) 农业灌溉 近年来随着工业化和城市化进程的加快，污水排放量也日益增 加，由于污水处理技术水平较低，工程投资较大，处理成本较高， 许多污水不经处理或经简单处理，水质严重超标便用于农业灌溉， 使土壤受到重金属和有机物污染，造成盐渍化、碱化、肥力衰减等 危害，若污水灌溉不当，还可能导致地下含水层的污染。因此很有 必要根据灌溉污水水质状况，大力推行一些简便易行、经济可靠的 污水深度处理技术。常用的技术及主要水质控制指标见表1 2 3 1 。 ( 2 ) 工业回用 工业回用对象般用水量较大。南非早在1 9 4 2 年就开始使用净 化的污水作为冷却水；美国3 5 7 个城市污水回用总量的4 0 5 回用于 工业。在工业用水中，冷却系统用水在工业用水中占相当大的比例， 几乎所有的工业生产中都有冷却用水系统，其中使用量占据首位的 是发电厂，另外还有钢铁厂、造纸厂、炼油厂以及化工厂等也大量 使用冷却水，其用水量大，对水质的要求相对较低，在城市污水回 用于工业中，回用于冷却水是首选对象，是城市污水回用于工业的 重要方向之一。此外，还可回用于锅炉水、工艺用水等。常用的技 术及主要水质控制指标见表1 2 3 1 。 ( 3 ) 地下水回灌 回灌地下水的水质要求往往很高。为防止地下水污染，提供清 洁水链，地下回灌水质必须满足一定的要求，其主要控制指标见表 河海大学工程硕士学位论文 1 2 3 1 。地下回灌水质要求因回灌地区水文地质条件、回灌方式、回 用用途不同而有所不同。例如美国加州桔子县的第2 1 水厂就是为了 回灌地下水而建设的，处理后水的水质，要求达到饮用水水质标准。 该厂以生物处理厂的出水为进水，其处理流程包括絮凝、澄清、氨 吹脱、再碳酸化、过滤、活性炭吸附、加氯消毒及反渗透。处理后 的水要求无大肠杆菌，各项水质指标均能满足饮用水水质标准h 4 】。 ( 4 ) 城市杂用水及景观用水 我国目前绝大部分城市没有实现分质供水，不管是饮用水还是 杂用水，全部以饮用水供应，造成了水资源严重浪费。将二级出水 进行活性炭吸附、膜技术等，实现污水资源回用，补充部分杂用水， 如冲厕、道路冲洗、城市绿化、消防、景观用水等，则可节约大量 水资源，避免浪费。常用的技术、需满足的水质标准及主要水质控 制指标见表1 2 3 1 。 表i 2 3 一l 几种尾水回用途径及水质指标要求比较 河海大学工程硕士学位论文 1 3 论文的主要研究内容及技术路线 实践表明，由于资源、经济、技术及管理上的原因，仅仅依靠分 散的点源治理，难以实现水环境变清。因此可考虑在扎实控源的基础 上，从大区域或流域的视角出发，依靠区域集成的若干控制骨干工程， 实现尾水污染负荷的调度、调蓄与净化处理，同时应重视污水生态工 程的研究和应用。城市尾水的处置可根据各地的自然地理条件，加强 人工湿地、河道稳定塘、滩涂或海涂等尾水生态工程的研究和实践应 用，廉价、高效地实现城市尾水的深度处理。深度处理后的尾水可资 源化利用，体现节约用水、用水效率、保护环境和生态平衡的原则。 本论文将针对兴化、高邮、宝应三县市的尾水出路问题，研究 因地制宜、易于操作、技术经济可行的处置方案，维护里下河地区 的水域功能和南水北调东线水功能要求。具体的研究内容包括： ( 1 ) 里下河地区水环境现状调查； ( 2 ) 里下河地区水环境容量可利用性分析及其优化配置； ( 3 ) 尾水处置方案比选研究。 研究的技术路线见图1 3 1 。 河海大学工程硬士学位论文 i 里下河地区尾水处理方案 图1 3 1里下河地区尾水处理方案研究技术路线 河海大学工程硕士学位论文 2 1 自然概况 第二章区域概况 2 1 1 地理位置及地形地貌 里下河地区位于江苏省扬州市、盐城市、泰州市之间，它西起 京杭大运河，南以通扬运河为界，北以苏北灌溉总渠为分水岭，东 至通榆河，总面积1 4 万k m 2 。具体位置见图2 1 1 。 图2 1 1 研究区分布位置示意图 兴化市处于苏中里下河地区腹部，隶属泰州市，位于东经1 1 9 。4 3 一1 2 0 。1 6 ，北纬3 2 0 4 4 ，- - 3 3 0 1 3 ，东邻大丰、东台，南接姜堰、江都， 西与高邮、宝应毗邻，北与盐都隔界河相望。总面积2 3 9 3 3 5 k m 2 ， 其中陆地面积1 7 6 6k m 2 ，占7 3 8 ，河道、湖荡、滩地等水域面积 6 2 7k m 2 ，占2 6 2 。地面高程在1 4 m 至3 2 m 之间，平均1 8 m ( 废 黄河高程系，下同) 。地势低洼平坦，起伏小，为周高中低碟型洼地， 是里下河地区建湖、兴化、溱潼三大洼地中最低洼的地方，俗称“锅 底洼”。 河海大学工程硕士学位论文 高邮市位于里下河地区，隶属扬州市，介于东经1 1 9 0 1 3 一 1 1 9 0 5 0 7 ，北纬3 2 0 3 8 7 - - 3 3 0 0 57 之间，东邻兴化，南连江都、邗江、仪 征，西接天长( 安徽) 、金湖，北接宝应。高邮市域南北长5 0 4k m ， 东西宽5 7 6k m ，总面积1 9 6 3k i n 2 其中陆地面积1 1 7 5k m 2 ，占5 9 9 ； 水域面积7 8 8k n l 2 ，占4 0 1 。地势西南部分为丘陵，东北较低洼， 大多为水乡平原。高邮湖西南部属仪六低山丘陵尾端，多数海拔1 5 2 0 m ，运东里下河低洼，一般海拔o 8 5 4 8 m 。 宝应县地处里下河地区，隶属扬州市，介于东经1 1 9 0 0 7 1 1 9 0 4 2 、北纬3 3 0 0 2 - - 3 3 0 2 4 ，之间，京杭运河纵贯南北，东接建湖、 盐城、兴化，南连高邮，西与金湖、洪泽隔宝应湖、白马湖相望， 北和淮安毗邻，是扬州市的“北大门”。县域东西长5 5 7k m ，南北宽 4 7 4k m ，总面积1 4 6 7 4 8k m 2 。宝应属黄淮冲击平原，以京杭运河为 界，分成东西两部分，西高东低；沿运河两岸高亢，东西边缘低洼： 运东南北两侧略高，中间偏低。境内多数地区在海拔两米左右，属 里下河江苏浅洼平原区。滩地面积约7 3 4 万亩，为里下河地区最多 的县份。 2 1 2 水文、气象 兴化市位于北亚热带湿润气候区，兼有海洋性和大陆性气候特 征，累年平均温度1 5 左右，历年年平均降水量1 0 4 0 4 m m 。 高邮市气候属北亚热带湿润季风气候区，常年平均气温1 4 6 ， 常年降水量1 0 0 0 m m 上下，四季分明，寒暑显著，阳光充足，水源 充沛。 宝应县呈北亚热带季风性湿润气候特征，年平均气温1 4 4 4 c ， 年平均降水量9 6 6 m m 。气候温和，四季分明，雨水丰沛，日照充足， 河海大学工程硕士学位论文 适宜动植物繁衍生长。 里下河地区年降水量在时空分布上不均，每年6 - 9 月份降水相对 集中，约占全年降水量的6 0 以上，极易造成雨涝灾害。 2 1 3 湿地分布 湿地是水域和陆地系统交互接壤地带形成的一种特殊类型的生 态系统，被称为“大地之肾”。湿地类型包括海岸湿地、湖泊湿地、河 流湿地和沼泽湿地。里下河水网地区主要为沼泽湿地。 里下河地区地势低洼，历史上里下河地区原是黄海的一个浅水 海湾，是由长期的泥砂淤积和海浪冲击而成的碟型低洼的天然沼泽 湿地。区内湖荡星罗棋布，河沟密如蛛网，水域面积约有2 0 万h l t l 2 ( 其 中湖泊、河沟等水面约1 4 万h m 2 ，荡滩面积约6 万h m 2 ) ，占土地面 积的1 4 3 ，其中面积较大的有兴化境内的乌巾荡、高邮的高邮湖湿 地和宝应县射阳湖湿地；另外还有众多的人工湿地，包括稻田、养 殖池塘、农业池塘、季节性泛洪耕地等类型。具体分布位置见图2 1 1 。 2 1 4 河网水系 ( 1 ) 河网水势现状 星下河地区，为江淮平原的一部分，由长江、淮河及黄河泥沙 长期堆积而成，四周高，中间低，呈碟状，是有名的“锅底洼”。该区 域湖荡密布，高邮和宝应地区水面面积占其总积的3 4 ，是著名的“水 乡”。该地区地势低下，其中射阳湖和大纵湖滩面高程在l m 左右( 废 黄河基面，下同) ，并其外围地势逐步升高，至江都城附近约6 7 m ， 长江北岸地区约5 m 以上，其中地面高程2 5 m 以下占4 1 ，3 0 m 占 2 8 。以兴化为中心的腹部洼地面积9 0 0 0 余k m 2 ，其中地面高程2 o m 以下占了4 0 ，3 0 m 以下占9 3 。 河海大学工程硕士学位论文 里下河腹部，包括兴化、高邮、宝应等地区，老河网纵横交错， 通过联网并圩，逐步改造，疏通射阳河、新洋港、黄沙港、斗龙港、 形成以四港自排入海为主的自流排水体系。随着江都水利枢纽和里 下河地区自排入海四港( 斗龙港、新洋港、黄沙港、射阳港) 的整 治，兴化市形成了抗旱时南i 3 1 ：i l 流，排涝时南抽北泄的格局，境内 水系逐步调整为南北走向，原有东西向河道已成为引排调度河道； 高邮地势西南部分为丘陵，东北较低洼，河流水系的水流方向为由 南向北，由西向东；宝应县具有北高南低，西高东低的特点，河流 水系的水流方向为由西向东、由北向南。 由于特殊的地形、气候和水情，里下河腹部地区既是鱼米之乡， 也是多灾之邦，新中国成立后，里下河腹部地区治理从挡御洪水、 潮水入手，加固洪泽湖大堤，开挖灌溉总渠，修筑海堤，加固里运 河堤防，其堤防成为防御淮河洪水以及海潮侵袭的外围屏障，南部 又沿通扬公路进行了封闭，挡住了通南地区的高入水境，淮河干流 洪水由入江水道、灌溉总渠、淮河入海水道等河道归江入海，里下 河腹部地区已成为淮河下游相对完整、相对独立的引排水系。 ( 2 ) 清水通道分布 经过多年治理，里下河的水源，已由淮水为主逐步演变为江水 为主，形成了“两河引水，三线输水”的格局，两河主要指大运河和泰 州引江河，三线主要是指里运河、三阳河、通榆河。自流引江口门 有三江营和高港两个口门，由新通扬运河相通，里下河地区采取的 是河网输水和骨干河道送水相结合的供水格局，主要清水通道有以 下三条： 1 京杭运河苏北段：长江水通过扬州江都抽水站和宝应抽水站， 河海大学工程硕士学位论文 逐级提水北送，并连通作为调蓄水库的洪泽湖、骆马湖、南四湖、 东平湖。 2 三阳河、大三王河、蔷薇河、戛粮河接射阳河骨干输水干线： 向里下河西部地区，主要包括高邮、宝应地区在内的沿运、沿总渠 和盐城北部供水，其中三阳河接潼河也是南水北调的供水线。 3 通榆河：连接南通、连云港两大港口，纵贯苏北东部沿海地 区，主要供水河段穿过泰州市、南通市、盐城市。 里下河腹部地区，则围绕鲁汀河接下官河形成骨干输水线路。 鲁汀河现状河底高程1 o m ，底宽4 0 6 0 m ，引排能力4 0 5 0 m 3 s ，该 河一直是规划的腹部地区骨于河道，南水北调东线一期实施后，为 保证里下河地区水位不致降低过多，已按1 5 0 流量标准规划开挖至 兴化，主要清水通道分布见图3 1 1 。 ( 3 ) 主要骨干河道 兴化境内水系调整为南北走向，原有东西向河道已成为引排调 度河道。中部的东西向的车路河成为全市南北两块的分水岭。车路 河以南地区，江都水利枢纽发挥较大的作用，车路河以北地区，里 下河入海四港产生影响。 为了适应上下游地区的工情和水情的变化，全市对境内的盐靖 河、渭水河、西塘港、雌港、雄港等南北向市级干河进行新开和拓 浚，使得全市河道纲目俱全，水系畅通。全市骨干河道主要有：鲁 汀河、车路河、上官河、下官河4 条区域性河道和白涂河、横泾河、 渭水河、蚌蜒河等市级河道。这些骨干河道兼有引水、排涝、航运 等综合功能，构成兴化市境内的水网。 高邮市水系以运河为界分为东中西三个部分。西部是高邮湖及 河海大学t 程硕士学位论文 低丘平岗地区的山塘，中部是纵贯南北的运河，东部为里下河水网。 京杭大运河傍城而过，西濒高邮湖，运河大桥、湖区漫水公路和运 河两岸的船闸沟通了皖北与苏中。其交通枢纽作用古来便谓之“襟带 苏皖，控引下河”。全市东西向河道有北澄子河、南澄子河、东平河、 横泾河、新六安河，南北向河道有三阳河、澄潼河。 宝应县内河湖密布，主要有东西向河道潼河、宝射河、向阳河、 芦汜河，南北向河道营沙河、中心排沟等。面积较大的湖荡有白马 湖、范光湖、射阳湖、广洋湖、和平荡、獐狮荡、绿草荡、三里荡 等，俗称“五湖四荡”，约2 5 7 6 9 平方公里。研究区主要骨干河道情 况见图2 1 2 和表2 1 4 1 。 图2 1 2 研究区河道水系分布示意图 河海大学工程硕士学位论文 2 1 5 城市水资源概况 由于缺乏2 0 0 5 年研究区水资源资料，故以下参考江苏省南水 北调沿线城市水资源规划报告( 2 0 0 1 ) 中对兴化、高邮和宝应所在 泰州市( 兴化、姜堰) 和扬州市( 高邮、宝应、江都) 1 9 9 9 和2 0 1 0 年的水资源利用分析和预测的相关数据，对研究区进行水资源分析。 ( 1 ) 水资源供需现状和预测 研究区水资源特点是产水率低，年际变化大；地势平坦，调蓄 能力差；过境水量虽多，但受自然条件限制，可用但不可靠；通过 江水北调送水，由于成本高，加上现有引江规模不足，因此城市水 河海大学工程硕士学位论文 资源供需矛盾突出。 为了解决苏北地区严重缺水的状况，自1 9 6 3 年建成江都抽水站 以来，经过4 0 年的不断建设，已初步建成以江都水利枢纽为起点， 以京杭运河苏北段、通榆河为骨干输水河道，利用泰州引江工程形 成了苏北地区东引、北调两大跨流域供水体系。 研究区各城市供水水源，基本上是由抽引城市当地地下水和城 市外供水两部分组成。城市外供水主要包括本地径流、淮沂沭泗上 游来水以及远程从长江调引水量等。当地水源主要指抽取深层地下 水。目前各城市对污水回用，城市雨洪水等水资源利用还处于研究 开发阶段，总水量小，现状供水中未计入。 研究区各城市用水量，主要包括城市生活、一般工业、电力工 业和生态环境等所需的新取水量。 根据对各城市不同水平年供水量和用水量分析预测，随着城市 生活水平的提高，城市规模的扩大，总用水量增加很快，预计2 0 1 0 年，研究区需要不断通过长江增供水，以满足当地水资源的需求。 ( 2 ) 研究区取水口分布 兴化市城区现有二座水厂，自来水一厂取水口在上官河东城段、 自来水二厂取水口位于横泾河。根据2 0 0 5 年水质监测资料，上官河 和横泾河取水口处水质均符合功能区目标类水质要求。高邮市现 有二座水厂，其中第一自来水厂位于通湖路西段京杭运河堤边，规 模为4 万m 3 d ，第二自来水厂位于开发区文游北路西侧，京杭运河 堤边，规模为5 万m 3 d ，水源均为京杭运河，根据2 0 0 5 年监测资料， 取水口水质均达到功能区目标类水质要求。宝应县水厂位于城区 西北京杭大运河畔东堤脚下，水源从京杭大运河取水，2 0 0 5 年水质 河海大学工程硕士学位论文 监测结果表明水质均符合功能区目标类要求。取水口具体分布位 置见图2 1 1 。 2 2 社会经济概况 2 2 1 社会经济现状 兴化市、高邮市和宝应县着力调整合优化经济结构，与2 0 0 4 年 相比，2 0 0 5 年国民经济和社会发展取得了较为显著的成效，经济结 构显著调整，农业所占比例有所减少，工业保持了较快发展。 2 0 0 5 年兴化市实现国内生产总值1 5 0 6 7 亿元，比上年增加 1 3 8 ，三次产业演变为2 4 5 ：4 4 9 ：3 0 6 ；高邮市全年实现国内生 产总值1 0 4 8 亿元，比上年增加1 5 9 ，三次产业构成调整为2 3 8 ： 4 4 6 ：3 1 6 ；宝应县全年实现国内生产总值9 8 5 2 亿元，比上年增加 1 5 9 ，三次产业比例演变为2 4 3 ：4 4 0 ：3 1 7 。三县市各类产业结 构调整情况见表2 2 1 1 。 表2 2 1 一l2 0 0 4 、2 0 0 5 年兴化、高邮、宝应三县市产业结构比较 2 2 2 社会经济发展预测 根据兴化市国民经济和社会发展第十一个五年总体规划纲 要，“十一五”期间，兴化市将以基本建成全面小康社会为总体目标， 以经济结构调整为主线，以实施新型工业化为第一方略，把提升产 业综合竞争力、建设社会主义新农村、加快发展民营经济和开放型 经济、加速城市化进程、提高资源环境支撑能力作为战略重点。预 河海大学工程硕士学位论文 计2 0 1 0 年，全市地区生产总值达3 0 0 亿元，年均增长1 2 5 左右。 二、三产业增加值占地区生产总值的比重达到8 5 ，其中二产选择 资源消耗低、环境污染少的行业。 根据高邮市国民经济和社会发展第十一个五年规划，“十一 五”期间，高邮市将坚持以特色农业为基础，积极发展现代农业；以 新型工业化为支撑，突出工业经济主导地位，实施工业第一方略； 加快发展现代服务业，实施错位化发展、差别化竞争。积极进行产 业结构的调整和优化升级，注重提升经济增长的质量和效益，促进 三次产业协调、快速、健康发展。预计到2 0 1 0 年，全市国内生产总 值达2 0 0 亿元，年均增幅1 5 以上，经济结构进一步得到优化，产 业特色和竞争优势更加明显，二、三产业增加值占地区生产总值比 重在8 6 以上，经济增长质量和效益显著提升，单位地区生产总值 能源消耗比2 0 0 5 年下降2 0 左右。 根据宝应县国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要，“十 一五”期间宝应县将加快实施加快实施工业强县、城镇立县、科教兴 县、开放富县、生态建县五大战略。预计2 0 1 0 年地区生产总值达2 0 0 亿元以上，年均增长1 5 ，二、三产业增加值占g d p 比重8 5 以上。 河海大学工程硕士学位论文 第三章里下河地区尾水处理的必要性 3 1 研究区污水排放现状及预测 3 1 1 污水排放现状 ( 1 ) 工业废水 根据兴化市环境质量报告书( 2 0 0 1 2 0 0 5 年) ，2 0 0 5 年兴化市 工业废水排放量为2 5 3 2 6 1 万t a ，c o d c ，排放量2 1 0 3 7 0 t a ，氨氮排 放量3 2 1 9 0 t a 。对兴化市进行调查结果显示，1 0 家重点工业污染源 企业c o d c ，排放量11 6 8 7 6 t a ，氨氮排放量9 8 0 2 t a 。废水主要排入 南官河，间接进入车路河。 根据高邮市环境质量报告书( 2 0 0 5 年) ，全市重点工业污染 源企业废水排放量7 5 3 9 8 万t a ，c o d c ，排放量6 8 4 3 2 t a ，氨氮排放 量1 0 2 8 5 t a 。其中1 0 家重点工业污染源企业废水总排放量5 9 9 6 4 万 t a ，c o d c ，排放量5 3 2 5 5 t a ，氨氮排放量1 0 2 8 5 t a 。废水6 5 7 0 排 入北澄子河，2 0 2 5 排入老横泾河。 根据宝应县环境质量报告书( 2 0 0 5 年) ，全县主要工业废水 污染源废水排放量5 5 9 7 8 万妇，主要污染物c o d c ，排放总量 8 4 4 1 7 t a ，氨氮排放量1 8 7 1 t a 。废水直接或间接排入宝射河，其中 1 0 家重点工业污染源企业废水总排放量5 3 5 7 8 万t a ，c o d c ，排放量 4 9 3 7 1 t a ，氨氮排放量1 8 7 1 t a 。各县市重点工业废水污染源分布位 置见图3 1 1 ，各县市重点工业废水污染源统计情况见表3 1 1 1 。 河海大学工程硕上学位论文 图3 1 1 研究区污染源及污水厂位置分布图 表3 1 1 12 0 0 5 年兴化、高邮、宝应二县市重点j = 业污染源统计 薷霉单位瘴龙秦排霰誊) 排裁妇) 排入水系 l兴化市热电有限公司责任公司 9 2 03 8 6 0 0，南官河 2江苏兴达钢帘线股份有限公司 7 0 02 9 4 5 0 ， 盐靖河 3兴化市锦田化肥有限公司 1 5 51 4 8 0 09 0 0 0南官河 4兴化市茂旺版纸厂 4 84 3 2 0，鲁汀河 。，5兴化市同新化1 有限公司4 6 1 2 4 0 0 4 2 1 南官河 ；：6 江苏凯华集团有限公司4 4 1 4 2 3 ，8 0，南官河 “7江苏舣乐化一i ：颜料有限公司 2 8 4 81 0 93 8 1泰尔河 8诺德药业( 江苏) 有限公司 2 2 14 8 6， 车路河 9金扬子生物r 科有限公司 1 9 7 41 3 0，泰东河 1 0 长利不锈钢制品厂 1 0 85 4 ， 盐靖河 合计 1 9 9 3 7 611 6 8 7 69 8 0 2 l扬州高华化i ：有限公司 2 5 7 1 3 61 6 7 1 41 0 2 8 5北澄子河 2高邮市经纬纺织有限公司8 0 8 0， 北澄子河 3扬州宏远电子有限公司 6 56 5， 老横泾河 4 高邮