（环境工程专业论文）包钢及周边地区水环境质量评价和水环境保护对策研究.pdf

声明 y9 7 0 6 1 3 本人郑重声明我所呈交的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r 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拟定过的研究成果，也不 包含本人或其他人在其它单位己申请学位或为其它用途使用过的成 果。与戏一同工作的同志对本研究所做的所有贡献均已在论文中作r 明确的说明并表示了致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：建国庆 关了二论文使用授权的说明 日期： 本人完全，解西安建筑科技大学有关保留、使用学位沧文的规 定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅； 学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印，缩印或者其它 复制手段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后应遵守此规定) 论文作者签名；走国庆 导师签名： 注：请将此页附在论文苜员。 曰期： 包钢及周边地区水环境质量评价和水环境保护对策研究 专业：环境工程 硕士生：赵国庆 指导教师：王晓昌教授 蔡隆九高级工程师 摘要 本文通过对包钢及周边区域内水资源现状进行监测分析，评价周边环境质量状 况，分析环境质量的演变过程，分析包钢污染物排放特点，评估包钢发展对周边环 境造成的影响及原因，对水资源的供需平衡进行分析，定量的得出区域水资源承载 能力，并通过现状水质评价与污染物排放量的分析与规划目标年的水质预测，得到 区域水污染物允许排放量并制定具体规划目标，实现区域水资源与水环境协调发展 的总体目标，以循环经济理念和可持续发展的原则提出相应的治理方案和工程措施 对包钢及周边地区水资源合理利用和水环境保护方面进行规划。 关键词：包钢，周边地区，水，环境，评价，对策，研究。 论文类型：应用 西安建筑科技大学工程硕士论文 b gs t e e la n dp e r i m e t e rr e g i o nw a t e re n v i r o n m e n tq u a n t i t y e v a l u a t i o ni sw i t ht h ew a t e re n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n c o u n t e r p l a nr e s e a r c h s p e c i a l i t y ： a r c h i t e c t u r ee n g i n e e r i n g g r a d u a t es t u d e n t ：z h a o g u o q i n g t u t o r ： w a n gx i a o c h a n g c a il o n g j i u a b s t r a c t t h i st e x tp a s s e st ob gs t e e la n dp e r i m e t e rd i s t r i c ti n t e r n a lw a t e rr e s o u r c e st h ep r e s e n t c o n d i t i o n p r o c e e d s t om o n i t o r a n a l y s i s ，e v a l u a t i o np e r i m e t e re n v i r o n m e n tq u a n t i t y c o n d i t i o n ，a n a l y s i st u r ni n t o i n go fe n v i r o n m e n tq u a n t i t yp r o c e s s ，a n a l y s i sb gt h es u p p l y a n dd e m a n de q u i l i b r i u mf o rs t e e lp o l l u t a n tl i n eu p p i n gp u t t i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c s ，t a k et h e g a u g eo f l n gt h eb gt h es t e e ld e v e l o p p i n gi n f l u e n c i n gp e r i m e t e re n v i r o n m e n tr e s u l ti n a n dr e a s o n ，t ow a t e rr e s o u r c e sp r o c e e d sa n a l y s i s ，f i x e da m o u n th a v et oo u td i s t r i c tw a t e r r e s o u r c e sl o a d i n ga b i l i t y ，a n dp a s st h ep r e s e n tc o n d i t i o nf l u i dm a t t e rt oe v a l u a t ew i t h p o l l u t a n tr o wp u tt h ed e a l sa n a l y s i sa n df l u i dm a t t e ro fp r o g r a m m i n gt a r g e ty e a rt h e e s t i m a t e ，a n dg e tt h ed i s t r i c tw a t e rp o l l u t i o nt h et h i n ga d m i s s i o nr o wt op u tt om e a s u r et o c o m b i n et oe s t a b l i s ht h ec o n c r e t ep r o g r a m m i n gt a r g e t ，a n dr e a l i z ed i s t r i c tw a t e rt h e r e s o u r c e sa n dw a t e re n v i r o n m e n tm o d e r a t ep r i n c i p l et h a td e v e l o pt h a tt o t a lt a r g e t ，w i t h c i r c u l a t ee c o n o m i cp r i n c i p l ew i t hc a nk e e po nt h ed e v e l o p m e n tt ob r i n gu pt oc o w g i r l m a n a g et h ep r o j e c tw i t he n g i n e e r i n gm e a s u r et ob gs t e e la n dp e r i m e t e rr e g i o nw a t e r 2 西安建筑科技大学工程硕士论文 r e s o u r c e sr e a s o n a b l em a k eu s eo f w i t hw a t e re n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nt h ea s p e c t p r o c e e d sp r o g r a m m i n g k e y w o r d ：b gs t e e l ，p e r i m e t e rr e g i o n ，w a t e r ，e n v i r o n m e n t ，e v a l u a t i o n ，c o u n t e r p l a n ， r e s e a r c h t h e s i st y p e ：a p p l i c a t i o n 3 西安建筑科技大学工程硕士论文 1 1 问题的提出 1 绪论 1 1 1 包钢与周边地区的水环境问题 近年来，包钢及周边地区水环境质量有所改善，例如，黄河包头段 各断面污染呈下降趋势，但总的来看，水环境保护形势不容乐观。 首先，作为包钢排污河也是包头市最大排污河的昆河，水质无明显 改善，c o d 、氟化物常年超标，且有增长趋势；包钢尾矿坝是生态环境 问题较为突出的地区，尾矿坝占地约为1 l k m 2 。尾矿坝以南地区由于长 期遭受工业废水的渗漏污染，从几年的结果看，该地区潜水水质污染水 平明显加重，距尾矿坝越近的井水污染越重，尾矿坝西侧农灌水和饮用 水污染严重，致使该地区土地沙化、盐渍化不断加重，失去了耕种的能 力，而长期废弃，地下水已经全部丧失饮用水和农业灌溉水功能。 同时，包头市属于半干旱大陆性气候区，年降水少，蒸发量远远大 于降水量，水资源贫乏，人均年水资源量43 3 m 3 ，仅为全国平均值的2 0 。 根据包头市的工业发展规划，包钢周边将兴建铝业、稀土、天然气化工 等高耗水项目，势必带来包钢周边水资源的严重短缺。 1 1 2 包钢废水排放情况 近1 0 年来，包钢通过生产工艺改进、加大环保投资力度和污染设 施建设等措施，废水污染物排放得到有效控制。在包钢钢产量不断增加 的情况下，废水污染物排放量并没有随着产量的增加而增加，废水中各 项污染物排放强度逐年降低：吨钢废水排放量从1 9 9 2 年的1 9 9 0 k g 下降 到2 0 0 2 年的1 0 4 9 k g ，吨钢c o d 排放量从19 9 2 年的16 5 k g 下降到20 0 2 年的1 1 2 k g 。 虽然单位产品的污染排放强度有明显降低，但包钢外排废水中各项 西安建筑科技大学工程硕士论文 污染物排放量均居包头市首位。2 0 0 2 年包钢工业废水排放量占全市工业 废水总排放量的8 8 6 2 ，化学需氧量、悬浮物、氟化物、汞、铅、镉、 氰化物、挥发酚、氨氮、石油类10 项污染物排放量均占包头市重点污 染源排放总量的9 0 以上。 包钢吨钢耗新水指标偏高，2 0 0 2 年包钢吨钢耗新水是宝钢的2 倍， 国外先进水平的5 倍。 1 1 3 包钢及周边地区的水污染纠纷 包钢及周边地区因水环境问题引发的污染纠纷是长期以来一直困 扰包钢及周边地区协调发展的老大难问题，突出表现在包钢尾矿坝周边 地区。主要是包钢环境行为表现不尽如人意，水污染治理力度不足，在 水生态环境质量改善方面历史欠账较多。 1 2 论文研究的目的 系统的评价包钢及周边地区存在的水环境问题，提出包钢及周边地 区的水环境保护对策，将循环经济的理论有机地融合其中，提出一个解 决包钢与周边地区长期可持续发展的水环境整治方案，对包钢及周边地 区若干主要水环境问题提出初步的工程解决措施，推算并提出该区域水 资源与水环境协调发展的总体目标，解决长期困扰包钢及周边地区协调 发展的水污染问题，提高包钢的水环境保护指标，减少包钢废水及废水 中各项污染物排放量，解决包钢尾矿坝渗漏水污染等突出的老大难问 题，为实现包钢及周边地区水资源循环利用和水环境保护奠定基础，为 包头市政府统筹规划统一解决包钢及周边地区的污染问题和协调共同 发展提供依据。 1 3 研究的内容 西安建筑科技大学工程硕士论文 本文通过对包钢及周边区域内水环境现状进行监测分析，对水资源 的供需平衡进行分析，定量的得出该区域水资源承载能力，并通过现状 水质评价与污染物排放量的分析与规划目标年的水质预测，得到区域水 污染物允许排放量并制定具体规划目标，以循环经济理念和可持续发展 的原则提出相应的治理方案和工程措施，为实现包钢与周边地区的协调 发展提出水环境保护对策。 西安建筑科技大学工程硕士论文 2水环境质量评价与水环境保护的 国内外研究现状综述 2 1 水环境质量与水环境容量 2 1 1 我国水环境质量概况 根据全国2 2 2 2 个监测站的监测( 水环境监测覆盖面达到：流域面积 的8 0 ，水体纳污量的8 0 ，流域工农业总产值的8o ，流域人口的8 0 ， 例行监测河段总长已达到3 4 万公里，占全国河流总长度的8 0 ) 结果表 明，我国七大水系污染程度次序为：海河一辽河一淮河一黄河一松花江 一珠江一长江，其中海河、辽河、淮河污染最重。主要大淡水湖泊的污 染程度次序为：巢湖( 西半湖) 一滇池一南四湖一太湖一洪泽湖一洞庭湖 一镜泊湖一兴凯湖一博斯滕湖一松花湖一泻海，真中巢湖、滇池、南四 湖、太湖污染最重【l 】。 心1 七大水系 。七大水系普遍受到污染，大辽河水系属严重污染，海河水系、淮河 干流、黄河干流属重度污染，松花江水系属中度污染，长江干流和珠江 水系水质基本良好；1 9 9 6 年与1 9 9 5 年相比，珠江、淮河和海河水质有 不同程度的改善，黄河和大辽河的污染稍有加重，松花江污染加重。 2 河流城市段 在统计的城市河段中，有8 7 左右的河段受到不同程度的污染。其 中有1 6 的城市河段属严重污染，有1 1 的城市河段属重度污染，有15 的城市河段属中度污染，有3 3 n 城市河段属轻度污染，有23 的城市 河段水质较好。 从污染特征来看，城市河流呈有机型污染，主要污染物为石油类、 西安建筑科技大学工程硕士论文 氨氮和挥发酚。重金属类的污染相对较轻，但部分地区总汞的污染也比 较严重。 3 湖泊水库 全国湖泊和水库普遍受到总磷、总氮的污染，富营养化严重，有 机物污染面广，个别湖泊水库出现重金属污染。 大型水库中，石门水库污染最重，其次是门楼水库，新安江水库污 染相对较轻，汾河水库重金属污染较重。 4 地下水i 副 由于地表水普遍污染，造成地下水的污染也相 - 3 严重，污染面已达 5 0 。如海河流域和辽河、淮河流域内许多城市和农村的地下水遭受了 不同程度的污染。另外，由于用水量不断增加和地面水污染越来越重， 只有靠大量抽取地下水来满足工农业和人民生活的需要，因此造成地下 水位下降严重。如河北沧州市深层地下水位降落漏斗面积达2 2 2 5 平方 公里。 5 近岸海域 近岸海域海水受到不同程度的污染。四大海区以东海污染程度最 重，渤海次之，南海最轻；全国近岸海域水质评价结果表明，一类海水 占18 7 ，二类海水占2 1 4 ，三类海水占6 5 ，超三类海水占53 4 ， 珠江口海域依然是中国近海污染严重的海域之一【3 】。 2 1 2 今后我国面临的主要水资源问题 2 1 2 1 水资源供求矛盾进一步加剧 由于人口持续增长和经济高速发展，工农业和人民生活用水将持续 增加，使目前存在的水资源供求矛盾更趋激化。其主要表现为： a 供求总量更加不平衡，需水量增长速度超过可供水量的增长速 度，供水状况趋于恶化； 西安建筑科技大学工程硕士论文 b 北方地区和沿海工业发达地区等地域性水资源供求矛盾日趋恶 化，将严重制约社会经济的发展； c 巨大的人口压力对发展耕地灌溉事业提出更加紧迫的要求，而工 业城市将是增加用水量的主要部门。用水量骤增，将对农业灌溉用水构 成严重的威胁，部门用水矛盾更加尖锐。据预测，到2 1 世纪3 0 年代， 在需水量实现零增长之前，全国需水总量将可能达到7 0 0 0 亿m 3 ，比目 前需水量要增加2 0 0 0 亿m 3 左右，平均需增加可供水量近1 0 0 亿m 3 a ， 这需要投入庞大的资金，要解决一系列复杂的社会环境问题，可见任务 之艰巨【4 1 。 2 1 2 2 用水浪费与用水效益问题 我国用水效益低下，用水浪费，大大加剧了全国性水的供需矛盾。 据统计，目前农业灌溉缺水3 0 0 亿r n 3 左右，工业、城市缺水约5 8 亿m 3 。 6 0 0 余座设市城市中有3 0 0 多座缺水，较严重缺水的有1 10 多座，年损 失产值16 0 0 亿元，并不同程度地影响城市居民生活。可是，目前各用 水部门较普遍存在浪费现象，水资源未能得到有效合理地利用，用水效 益不高。农业用水效益低下，渠灌区水的利用率仅0 4 0 5 ，农民仍 然习惯于大水漫灌，新的节水灌溉技术推广进度缓慢。目前全世界灌溉 面积中，滴、喷灌面积已占总灌溉面积的1 10 ，我国至2 0 0 0 年底发展 到1 6 3 8 9 万h m 3 ，约占总灌溉面积的2 9 8 。近年来，节水灌溉技术推 广力度较大，但所占比例仍然较低。不少学者研究指出，我国现在的农 业用水如果能积极采取有效节水措施，可望节约用水量近10 0 0 亿m 3 ， 潜力十分巨大【5 】。 工业和城市生活用水仍然浪费严重。我国正处在工业化初期阶段， 大量工业生产设备陈旧，生产工艺落后。工业结构中新兴技术产业比重 低，加上管理水平低，因此绝大多数地区工业单位产品耗水率高于先进 国家数倍甚至十余倍。而水的重复利用率也低得多，全国只有青岛、大 西安建筑科技大学工程硕士论文 连、北京、天津、西安等缺水城市水的重复利用率达到7o 以上，大批 城市在3 0 5o 之间，而日本、美国、前苏联等在8 0 年代水的重复利 用率均在7 5 以上。如果我国工业用水效率能达到上述国家的水平，工 业用水紧张局面可以得到一定程度的缓解。 目前城市生活因各种条件限制，人均日用水量仅达到1 8o l 左右， 县、镇人均日用水量更低，只有5 0 6 0 l 左右，但还是存在相当程度的 浪费现象，尤其是公共用水部分，如宾馆、学校和商业等部门。居民生 活也同样存在用水浪费问题。因此城市生活用水也有节约的潜力。随着 将来城市规模的进一步扩大，城市生活节水对缓解城市供水矛盾更具有 重大意义【6 】。 2 1 2 3 水环境将进一步恶化 出现水资源紧张局面，除当地水资源短缺和供水工程供水能力不能 满足需水要求外，水资源受到严重污染而不能继续作为供水水源也是重 要原因。全国污水排放量达到6 20 亿t ，8 0 的污水未经处理就直接排 入江河湖海。全国9 0 以上的城市水环境恶化，城市所在地附近的河流 或河段已多成为排污沟渠。城市地区的地表水水质已严重恶化，部分城 市地区的浅层地下水水质也有恶化的趋势。随着乡镇企业的快速发展， 使水质污染不断向广大农村蔓延。严重的水质污染问题，不仅使水资源 无法利用，也使农产品受到污染，严重影响人民健康。在过去地区间存 在水源分配的矛盾尚未得到很好解决的情况下，现在又增加了地区间排 放污水的矛盾，增加了地区间的社会冲突和社会不安定因素1 7 1 。 国家环境保护总局有关负责人曾表示，我国水环境面临三大难题： 一，主要污染物排放量远远超过水环境容量。据专家测算，20 0 2 年我国c o d 排放量超过环境容量的7 0 。 西安建筑科技大学工程硕士论文 二，江河湖泊普遍遭受污染。全国七大江河水系7 4 1 个监测断面中， 4 1 的监测断面水质劣于五类标准；全国75 的湖泊出现不同程度的富 营养化。 三，生态用水缺乏，水环境恶化加剧。辽河、淮河、黄河地表水资 源利用率已远远超过国际上公认的40 的河流开发利用率上限，海河水 资源开发利用率更接近9 0 。一些北方河流呈现出“有水皆污、有河皆 干”的局面，生态功能几近丧失【8 】。 2 1 3 国外水资源保护 欧美等发达国家，经过一个世纪的发展演变，流域管理的理念发生 了重大变化，水资源保护管理的政策、形式和内容也随之而变。这一转 变的脉络是：大规模水资源开发一工业污染物排放，水环境质量的恶化 一工业污染控制，水资源保护的加强一水污染综合防治，水生态环境的 恢复一可持续性流域水资源一环境一生态综合管理；从水利科学的角度可 分为五个阶段：防洪一供水一水资源保护一景观建设一生态恢复一生态 平衡，这两种表达方式是一致的。这种水资源管理政策和流域管理内容 的阶段性在美国最为明显【9 】。 美国在19 世纪50 年代至2 0 世纪初，水资源开发利用程度较低， 主要任务是开发水资源以促进国家社会经济的发展。当时的流域管理主 要着眼于水资源的多功能特性，强调水资源的综合开发和利用，注重河 流梯级开发，水工程的统一布局和其自身的综合功能，以便最大限度地 开发利用水资源，水资源多目标管理便是这一时期提出的。2 0 世纪6 0 年代，人们逐渐认识到一个流域水环境容量的有限性和各种资源相互依 存的整体性。流域不但是一个以江河干支流水系为纽带，把各种资源有 机结合起来的综合体，而且是支撑和保障人类生存和社会经济发展的环 境条件。于是，水资源开发利用已达到较高水平的美国相继调整了水资 源政策，逐渐由开发转向管理。1 9 6 5 年美国颁布了水资源规划法， 西安建筑科技大学工程硕士论文 要求以环境质量、区域发展、社会福利为目标进行水土资源综合规划， 并要求建立以规划、协调为主的流域机构。1 9 7 2 年美国修订通过了清 洁水法，提出了要达到“可钓鱼、能游泳”的水质目标，于是开始进 行大规模的城市污水处理厂建设和工业污水处理。8 0 年代开始，现代型 的“流域保护方法”在美国各州全面兴起。这一方法的特点是：控制在 流域内兴建新的水利工程，重视管理现有的水利工程；强调联邦政府和 地方政府协作，开展流域范围资源和环境的综合管理，水资源管理权限 移交州政府，生态环境用水需求得到保障；在流域水污染控制方面，既 重视点源，也重视非点源污染控制和管理，强调对流域生态系统的保护。 在欧洲，流域管理工作与防治山洪、泥石流、滑坡等自然灾害联系 在一起。欧洲文艺复兴时期以后，围绕因滥伐山地森林而引起的山地荒 废、洪涝灾害等问题，欧洲阿尔卑斯山区各国开展了以恢复森林为中心 的森林恢复工程。奥地利在15 世纪就出现了以防治山洪为目标的拦沙 坝。1 8 8 4 年，奥地利制定了世界上第一部荒溪治理法，总结出一套 综合的防治荒溪流域水土流失的森林一工程措施体系。欧共体国家在2 0 世纪6 0 年代至70 年代纷纷制定或修改了水法，建立了以流域管理 为基础的水资源管理体制，成立了流域水资源管理机构，加强对水资源 数量和质量的管理。 在日本，流域管理的目的与欧美基本相同，强调水土资源一体化管 理，注重“治水”、“治土”、“利水”、“环境”( “保水”) 和“生 态”( “亲水”) o 】。 总体来看，发达国家目前的流域管理方式已从注重水资源量的管理 转向流域水土保持、水资源量、水环境和生态系统的可持续性综合管理， 即对流域内的水土资源及其它相关资源的开发、利用和保护进行统一规 划、协调与管理，尤其重视流域生态系统的修复和人与自然的和谐相处。 其中以美国的流域水资源管理模式转换最富有代表性，其特征可归纳如 下：重视水资源一体化管理；重视水资源量和质保护并重；重视 生态环境用水量；强调改进流域生态系统的整体功能；由重开发转 向开发保护并重；由重治理转向重预防；重视非工程措施在水资源 西安建筑科技大学工程硕士论文 保护管理中的作用；流域水环境保护由点污染源治理转向综合控制管 理；强调政府、企业和公众在流域管理中的共同参与和协作；重视 流域所有资料、信息，特别是水资源量和质监测成果共享。 2 1 4 当前流域水资源保护研究热剧l l 】 2 1 4 1 流域污染物容量总量( 水体纳污总量) 控制理论研究 流域污染物容量总量控制是水资源保护管理的重要依据。由于流域 水系和水文水情的复杂性，如何科学合理地计算不同水情条件下，江河 湖库污染物允许排放容量总量是近年来研究的热点。虽然，污染物总量 计算方法在河流中应用较为成熟，但在丰、平、枯水期条件下，适合全 流域系统计算的方法还有待进一步研究，特别是北方干涸河道和南方的 感潮水网地区的容量计算仍然是当前流域水资源保护管理研究的热点。 2 1 4 2 流域水资源保护管理模式研究 如何有效地保护流域水资源，如何强化流域管理机构与地方政府的 关系，如何协调和处理好水利部门与环保部门、城建部门、地矿部门的 作用和关系，做到职责分明、信息共享，如何处理排污收费与江河湖库 水资源质量保护脱节，执法收费部门不管水资源质量，保护水资源质量 部门无权执法控污等关系，这些问题都是水资源保护管理急需解决的问 题，也是当前研究的热点。 2 1 4 3 面向市场经济的管理手段研究 流域水资源保护管理市场化是当前我国迫切需要研究的问题。如何 运用市场经济手段管理水资源质量的理论、技术及应用均是当前研究的 西安建筑科技大学工程硕士论文 热点。近年来，对于流域水环境经济学研究取得了一些进展，并得到了 应用，主要涉及的问题有排污收费理论、排污交易理论、水污染损失经 济计量等。在流域水资源经济管理方面，目前主要着眼于水资源市场化 配置手段的研究，其核心问题是水资源价值、水资源费管理及水权交易 理论。符合用户对水资源质量要求的水资源定价是问题的难点。 2 2 水环境质量评价方法【1 2 】 2 2 1 水环境质量评价方法 国内外环境质量评价方法多种多样，但目前国内还没有制定出统 一的评价方法标准供环保工作者使用。水环境质量评价方法较多如：布 朗水质指数、普拉特水质指数、罗斯水质指数、内梅罗水质指数、综合 污染指数、模糊数学法和地图叠加法等，最后一种方法是国内目前普遍 采用的方法，简单且实用。以上种种评价方法都要首先确定断面单项指 标代表值，大多用平均值作为代表值，而内梅罗水质指数法则既考虑到 平均值，同时又考虑端值对评价结果的影响，但评价工作中有很多具体 问题不易解决，很少采用。其他方法还牵涉到标准问题或评价指标的权 重问题，也很少采用。 2 2 2 水环境质量评价基本步骤 a 评价目的根据水环境质量评价的作用，明确评价目的。 b 选择评价范围如全国、流域、水系、城市、湖库等水环境质量 评价； c 选取评价资料现状评价一般选择最近年份或月份的资料作为现 状资料，回顾评价则选择基础年份至现状年份资料，时段必须有一定代 表意义，如淮河流域近期的回顾评价大多选择19 9 4 年至2 0 0 0 年的资料， 因该流域的大规模污染治理是从19 9 4 年开始的； 西安建筑科技大学工程硕士论文 d 选择评价项目一般要包含自然指标、有机污染指标和有毒污染 指标； e 选择评价标准可根据评价目的选择不同的水质评价标准； f 选择评价方法对于流域评价，一般要分水期进行单项评价、分 类评价( 天然类、有机类、有毒类) 和综合评价。分类评价和综合评价 法比较常用的是地图重叠法。对于供水水源地水质评价，一般要计算水 源地水质指数( w q i ) ，评价结果定期向社会公布； g 评价结果描述评价结果，找出主要污染因子、主要污染区域、 污染趋势及变化规律、分析污染成因等。 水环境质量评价的其目的就是通过评价了解环境质量的过去、现在 和将来发展趋势及其变化规律，掌握影响本地区环境质量的主要污染因 子和主要污染源，从而有针对性地制定改善环境质量的污染源治理方案 和综合防治规划与计划。因此，根据上述步骤进行评价时目的性要强， 要灵活多变，充分发挥个人的主观能动性。现状评价既可以是月度评价， 也可以是季度评价，还可以是年度评价。回顾评价一般是对近几年的水 质进行回顾分析。 月度水质现状评价，要结合图表描述该月总体水质状况，与上月水 质对比，与去年同期水质对比，水质是好转了还是恶化了，应有一个明 确的结论。找出该月的主要污染因子及水质污染比较严重的河流或断 面。季度现状评价同月度水质现状评价基本类似，但必须首先确定时段 断面代表值。 年度水质现状评价，要结合图表描述本年度总体水质状况，与去年 或基准年水质对比，水质是好转了还是恶化了，也应有一个明确的结论。 从时间上来讲，因河流水质受季节影响比较明显，还可以分水期、分季 度或逐月对比分析；从空间上来讲，可以按河流、水系等不同地域进行 评价，河流评价还应分析沿程水质变化情况，最好用主要污染指标的浓 度过程线突出污染严重的地点。在分析支流对干流污染贡献的大小时， 可利用等标污染负荷比排序来加以解决，但由于偶然一次的结果可能会 使其缺乏代表性，因此建议结合流量资料对某污染物进行输送量计算。 西安建筑科技大学工程硕士论文 举例来说，以淮河干流的鲁台孜站为下游控制点，其上游有淮干起始断 面淮滨，最大的支流颍河，第二支流涡河，还有洪河、淠河、史河等。 一般认为颍河及涡河对淮干的污染影响较大，但是在计算了各支流河口 各年的c o d m n 输送量之后，发现洪河及淮河淮滨对鲁台孜的污染贡献最 大，约占鲁台孜总量的3 0 7 0 ，且二断面污染物输送量各年的变化 图形也同鲁台孜的图形相似，相反颍河和涡河的影响偏小。这主要是因 为洪河和淮河淮滨为畅流型河道，而颍河和涡河节制闸众多所致，如后 者为畅流型河道，淮河将不堪重负。以上例子能说明很多问题，但也有 其一定的局限性，就是没有考虑到污染物降解因素，而且要求有完整可 靠的流量系列资料。 2 2 3 水环境质量评价工作中存在问题 最近，有关部门发布了地表水环境质量标准( g h z b1 一一19 9 9 ) ， 部分内容虽涉及到了水质评价，但仍不十分详细。该标准第5 1 条规定 “地表水环境质量评价应选取单项指标，分项进行达标率评价”，主要 突出了单项达标率评价；第5 2 条规定“对于丰、平、枯水期特征明显 的水体，应分水期进行达标率评价，所使用数据不应是瞬时一次监测值 和全年平均值，每一水期数据不少于两个”，在强调达标率评价的同时 又否定了各水期和全年平均监测值的作用。举例来说，淮河水系的史河 红石咀断面水质一直较好，多数月份为i i 类，少数月份为i i i 类，但淮 河流域水污染防治规划及”九五“计划中的水质目标定为i v 类，水质 达标率肯定是10 0 ，如果人们想知道该断面各水期及全年综合评价到底 是几类水，就没有一个量化概念。如果有断面代表值时，就能解决这一 问题。流域水质评价是区域评价，内容必然会涉及到流域总体水质，在 各断面没有时段代表值时，按监测站次进行达标率评价所得出的流域总 体达标率信息将会失真，因为这个结果在一定程度上受各站的监测频率 影响较大，无意中给各站设定了权重。例如，一个站监测频率是3 次 年，大多为超v 类水体，另一站监测频率为1 2 次年，大多为i i i 类水体， 西安建筑科技大学工程硕士论文 按监测站次统计该区域年水质类别百分比时，水质好的百分比就会偏 大，不能反映真实情况i l3 1 。 水环境质量评价必须统计断面代表值，这是水质评价的基础。究竟 是取平均值合适，还是取中位值合适，要具体情况区别对待。在水质评 价时首先计算平均值标准差，并由此判断平均值的代表性，会给评价工 作增加较多工作量。一般情况下，中位值出现的频率比较接近众数出现 的频率，中位值具有很好的代表性，当监测频率为每月一次时，可将水 期平均值或中位值作为断面代表值； - 3 监测频率为每两个月一次时，可 将中位值作为水期断面代表值；当三、四个月监测一次时，平均值和中 位值都无代表性。显然，在水质评价时一味强调年平均值受极值影响无 代表性，或者认为年平均值不能反映极值，这些观点是值得商榷的4 1 。 2 3 水环境保护与修复 2 3 1 国外水处理技术与回用方式 目前存在许多水的再生和回用方法并在实践中正常运作( 美国 e p a ，1 9 9 2 ) ，每一种使用方式都有不同的水质要求，因此也要求不同的 处理水平。根据水回用的用途不同，可采取一系列的水质标准和相关的 处理方法。一些农业水回用中，公众不应接触回用水，或者所灌溉的作 物不是被人类直接食用，或者经过深加工处理后才被人食用。对于这一 类回用水，基本的二级处理，甚至更低级的处理就足够了。生物塘处理 系统不仅可以将污水中可生物降解的有机物质稳定化，并进行消毒，而 且还使水处理系统中附带具有季节性贮存水的作用，把供水与农业需水 配合得更紧密。任何情况下都应控制工业废水中有毒物质，不准工业排 放物进入准备再生的污水收集系统和( 或) 要求工厂在排入集水系统之 前去除有毒物质。经适当程度消毒后的二级出水( 1 0 0 - 10 0 0 个粪性大 肠菌群1o o m l ) 广泛适用于各种用途，包括限制接触性回用( 如某些灌 溉方式和非接触性景观用水) 、环境修复和许多工业应用。有些形式的 西安建筑科技大学工程硕士论文 环境修复要求去除营养物质，提高消毒水平。回用水用作工业冷却水时， 需去除硬度、氨和溶解性固体。当用作给水补充之前要求有一系列的处 理过程，要取决于原有供水对回用水的稀释程度和是否形成处理而定， 例如回用水流经土壤后汇入原水源即可认为是行成处理工序。目前，许 多回用水工程正在运用膜处理技术生产回用水。其中一种为采用二级出 水作为原水，经过微滤( 予处理) 、反渗透、有时加上紫外线消毒。微 滤膜和超滤膜也可并入生物处理工艺，取代传统的二沉池【15 1 。 为避免工业污水，可以从工厂稀少的服务区收集污水或要求工厂 首先去除废水中有毒物质，然后再排入市政排水管网。废水中有毒物质 的去除方法有许多种。在一些实际应用中，基本的二级处理就可予以足 够的保护。事实上，初级处理可能已经足够了，而二级处理则对有毒物 质又加了一道关卡。二级处理中允许回用水贮存起来以满足不同季节变 化的农灌需水量【l 6 。 不同的工业性回用方式要求不同的回用水质。一般需要二级处理 和适度消毒以尽量减少回用水中的污染物质，保护工厂工人的健康。回 用水作为工厂冷却水应用较为广泛。它要求去除水中的会引起冷却装置 结垢的硬度，还要求去除会引起装置腐蚀和生物污垢的氨。图4 列出了 这类回用水的处理工艺流程。二级出水( 一般来自现有的污水处理厂) 需经过石灰软水装置和粒状介质过滤。如果作为回用水原水的二级出水 未进行硝化处理，硝化需合并入过滤工序中进行。目前新兴的一种应用 于工业性回用的处理方法是使用膜装置进行脱盐处理。 特别是采用微滤或超滤预处理的二级出水再接反渗透的工艺流程 在这一领域的应用日益增多，这种工艺流程的进一步的讨论将和补充给 水的工艺流程结合在一起进行。用于农业性回用的水可通过许多种处理 方法，包括初级处理、二级( 生物) 处理和传统的消毒工艺。生物塘处 理系统广泛用于可生物降解有机物的稳定化，因此当回用水季节性贮存 时不产生过多令人厌恶的问题( 气味、病菌等) ，同时，生物塘还有自 然的消毒作用l l ”。 西安建筑科技大学工程硕士论文 补充给水就是故意将回用水加入饮用水供应的回用方式。回用水 可以引入供给饮用水的地表水( 如水库) 或地下水源。和工业性回用的 处理方法一样，这种回用方式也可采用许多种处理方法。其所需要的处 理程度则根据回用水和天然水体的混合程度以及在被提取用作公共给 水供应之前的处理能力而定。 如果通过地表漫流方式注入地下水的回用水所占比例相当小，则仅 需要经过二级处理和适度消毒。土壤的渗滤作用可将回用水中大量的有 机物和致病菌去除，然后再与地下水混合。这种情况下要考虑的主要的 问题是可能引入氮，而氮可以在土壤中转化为硝酸盐。天然地下水和回 用水混合后在取水井抽取之前流经地下蓄水层时也会进行一些处理。 目前新兴的一种处理流程为二级处理后接微滤( m f ) 、反渗透( r o ) 和紫外线消毒( u v ) ( a w w a ，1 9 9 6 ) 。m f 可很大范围地去除颗粒物质， 放在r o 处理工艺的前面是十分必要的。r 0 广泛去除有机物和无机物， 这两级顺序的膜处理工艺也起到了广泛的消毒作用。u v 消毒则是公众 免受致病菌侵袭的又一道保护屏障。如上所述，m f 后接r o 工艺也成为 生产各种工业用水的新兴技术。另一新兴的处理技术为膜生物反应器， 以置于反应器外部或浸没在反应器内部的生物膜取代传统的二沉池 ( g u n d e r ，2 0 0 1 ；s t e p h e n s o n ，e ta 1 ，2 0 0 0 ) 。膜上留有必要的生物 量，用于处理污水，也能去除颗粒物质，所以出水的颗粒物质含量很低。 生产的出水可用于许多回用目的，或经活性炭吸附、r o 和u v 消毒可用 于非直饮水的回用。 大范围的水质及其相应的生产回用水所用的处理方法取决于不同 的回用目标。基本的二级处理，或更低程度的处理对农业性回用来说就 足够了。这种农业性回用，一般不允许公众接触回用水，而且所浇灌的 作物是人类不直接食用的和( 或) 需要深加工的作物。由于生物塘处理 工艺可以使进入的污水中可生物降解有机物稳定化，具有消毒的作用， 生物塘还可将季节性贮水与处理系统结合，使供水量和农灌需水量更为 吻合，因而常被采用。在所有情况下都应控制来自工业废水中的有毒物 西安建筑科技大学工程硕士论文 质量，不允许工业废水排入要进行回用的污水集水系统中和( 或) 要求 工厂去除废水中有毒物质后再排入集水系鲥1 8 j 。 二级出水经过适度消毒( 10 0 1 0 0 0 个粪性大肠菌群1 0 0 m l ) 后适 合于许多用途，包括限制接触性回用( 如某些方式的灌溉和非接触性景 观水体) 、某些方式的环境修复和许多工业性回用。一些环境修复要求 去除营养物质，加强消毒，当用作工业冷却水则要求先去除硬度、氨和 溶解性固体。用作给水补充时，可有许多种需要的处理方法，取决于回 用水和现有给水源的稀释程度以及是否进行了处理，如流经土壤时进行 的处理。膜处理系统正在回用水应用领域兴起。其中一种新兴的膜处理 工艺流程为二级出水作为原水，由微滤( 予处理) 、反渗透、有时加紫 外线消毒工艺组成。微滤膜和超滤膜也可并入生物处理工艺取代传统的 二沉池【1 9 】。 2 3 2 水环境修复 环境修复指污水处理后以合格的水质向环境排放以保持水环境的 流量，维持环境的功能。所要求的处理则根据修复环境对污染物的同化 容量而定。一般至少要求传统的二级( 生物) 处理和一定程度的消毒。 有些环境修复则要求更高级的处理方式，如去除营养物质等。一些传统 的处理系统可用于这些情况。而目前新兴的一种处理工艺是二级处理 ( 传统二级处理或生物塘二级处理) 后加湿地处理。湿地不仅提供处理 ( 提高了水质) ，也改善了环境。可以将湿地设计成野生生物栖息地或 者设计成市区开放性的绿地”。 多年来，我国在水环境修复科研实践中虽然积累了较为丰富的观测 试验数据和示范样板，但目前的研究仍然缺乏系统性和定量分析，必须 要以人们对自然水环境及生态系统演化规律不断认识为前提，对有关水 环境修复的科学与技术问题进行深入系统的研究，为实施水环境修复提 供科学支撑。由于水环境修复及生态环境的复杂性、恢复的多目标性以 及目前技术的局限性，现有的恢复理论及技术措施，在生态系统演替的 西安建筑科技大学工程硕士论文 长时间序列中，对生态环境的效应有正面的、不确定的甚至负面的】。 西安建筑科技大学工程硕士论文 3 包钢及周边地区水资源状况分析 3 1 水质量现状及其演变 3 1 1 评价范围和标准 、评价范围为了对包钢周边地区水环境质量进行综合评价，包 头市环境监测站对包钢及周边地区进行了环境现状监测。地下水、地表 水监测范围分别见图3 - 2 、图3 - 4 。根据监测结果和历年水环境质量报 告对包钢周边地区地表水、地下水环境质量进行评价和趋势分析。 ，评价标准黄河干流采用国家( ( 地表水环境质量标准 ( g b 3 83 8 2 0 0 2 ) i i i 类。昆河和泄洪渠，采用污水综合排放标准 ( g b 8 9 7 8 - 1 9 9 6 ) 一级标准。 环境质量评价标准 指标 评价标准 黄河包头段地表水环境质量标准g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ( i i i ) 昆河、排污渠污水综合排放标准g b 8 9 7 8 19 9 6 ( i ) 地下水 地下水质量标准g b t 1 4 8 4 8 9 3 ( i i i ) 生活饮用水卫生标准g b 5 7 4 9 8 5 3 1 2 水质量现状 7 ) 黄河画匠营子断面主要污染物浓度呈下降趋势 画匠营子水源地在包钢总排污水下游，受包钢排水影响较大。画匠 营子断面c o d 浓度近年来呈下降趋势，从19 9 6 年4 1 5 m g 1 降至20 0 2 年的1 5 4 m g 1 ，年超标率从10 0 降至3 3 3 。汞污染物浓度从l9 9 5 年 西安建筑科技大学工程硕士论文 的0 0 0 0 3 3 m g 1 降至20 0 2 年的0 0 0 0 0 1 m g 1 ，超标率从10 0 降至完全 达标。氨氮污染起伏较大，总体变化不大，从19 95 年的1 0 1 m g 1 降至 2 0 0 2 年的0 8 r a g 1 ，1 9 9 8 年有一高峰达1 9 m g 1 2 孙1 2 3 1 。 图3 1 画匠营子断面主要污染物年际变化 资料来源：包头市环境质量报告书1 9 9 5 2 0 0 2 年 昆河水质污染严重 昆河是包头市最大的排污河，主要污染物为总磷、氨氮、c o d 、铅、 氟化物、石油类、b o d 和氰化物。按污水综合排放标准一级评价，氨氮、 c o d 、氰化物和锌都超过一级标准，对黄河水质造成一定影响。 西安建筑科技大学工程硕士论文 资料来源：包头市环境质量报告书2 0 0 2 年 注：+ 含其他 昆河水质无明显改变，某些污染物有加重趋势 昆河主要接纳包钢和明天科技有限公司山泉化工厂的工业废水。近 年来水质无明显改善，某些污染物且有增长趋势；1 9 9 8 年污染最重， 多项污染物浓度超标，见表3 - 2 。 表3 2 昆都仑河水质年均值变化情况( m g l ) 资料来源：包头市环境质量报告书2 0 0 2 年 2 1 3 地下水环境质量现状 地下水受到污染 20 0 3 年包钢周边地下潜水监测结果表明，包钢周边地下潜水受到 污染，3 8 个监测点位中，只有8 个测点( 9 、1 6 、3 1 、3 2 、3 5 、3 6 、3 7 、 3 8 号) 达到地下水质量标准规定的i i i 类水质标准，即全巴图中学 井、全巴图村南井、金泰稀土厂井、瑞士建材厂井、水库1 井、水库4 井、水库5 井和水库7 井，达标率仅为2 1 。见图3 - 2 。 喇迥哑嚣蛹氓唾蚪爨哥匝。螂 匝迥磊翊*卜嗣鼙凶器固 n - 匝 钗秘书器烈h扑k萃藻螺议懈陋 包头市环境监测站分别于1 9 9 0 年、19 9 2 年、19 9 5 年和20 0 0 年对尾 矿坝地区地下水进行了监测，从几年的结果看，该地区潜水水质污染水平 明显加重，距尾矿坝越近的井水污染越重，尾矿坝西