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1、第四章第四章第四章第四章 地表水环境影响评价地表水环境影响评价地表水环境影响评价地表水环境影响评价第一节第一节 地表水体的污染和自净地表水体的污染和自净一、地表水资源一、地表水资源 地表水地表水是指存在于陆地表面的各种水域,是指存在于陆地表面的各种水域,如河流、湖泊、水库等。考虑到地表水与海如河流、湖泊、水库等。考虑到地表水与海洋之间的联系,在地表水环境影响评价时,洋之间的联系,在地表水环境影响评价时,还包括有关海湾(包括海岸带)的部分内容。还包括有关海湾(包括海岸带)的部分内容。第四章第四章第四章第四章 地表水环境影响评价地表水环境影响评价地表水环境影响评价地表水环境影响评价第一节第一节 地
2、表水体的污染和自净地表水体的污染和自净二、水体污染二、水体污染 使水的感官性状和物理化学性质、水生使水的感官性状和物理化学性质、水生物组成、以及底部沉积物的数量和组分发生物组成、以及底部沉积物的数量和组分发生恶化,破坏水体原有的功能,称为恶化,破坏水体原有的功能,称为水体污染。水体污染。 凡是对水环境质量可能造成有害影响的凡是对水环境质量可能造成有害影响的物质物质和和能量输入能量输入的来源,统称的来源,统称水污染源水污染源。输。输入的物质和能量,称为入的物质和能量,称为污染物污染物或或污染因子污染因子。第四章第四章第四章第四章 地表水环境影响评价地表水环境影响评价地表水环境影响评价地表水环境影
3、响评价第一节第一节 地表水体的污染和自净地表水体的污染和自净点污染源非点污染源(面源)持久性污染物非持久性污染物酸碱污染物废热(热污染)按排放方式分按污染性质分第四章第四章第四章第四章 地表水环境影响评价地表水环境影响评价地表水环境影响评价地表水环境影响评价第一节第一节 地表水体的污染和自净地表水体的污染和自净二、水体污染二、水体污染1.点污染源点污染源 点污染源排放的废水量和污染物可以从管点污染源排放的废水量和污染物可以从管道或沟渠中直接量测流量和采样分析组分浓度道或沟渠中直接量测流量和采样分析组分浓度确定,在经费和其他条件有限制时,常采用排确定,在经费和其他条件有限制时,常采用排污指标污指
4、标(例如排放系数例如排放系数)推算的方法。推算的方法。居住区生活污水量计算式,式中:居住区生活污水量计算式,式中: QS居住区生活污水量,居住区生活污水量,L/s; q每人每日的排水定额,每人每日的排水定额, L/(人人d); N设计人口数,人;设计人口数,人; Ks总变化系数总变化系数(1.51.7)。工业废水量计算式工业废水量计算式,式中:式中: m单位产品废水量,单位产品废水量,L/t; M该产品的日产量,该产品的日产量,t; Ki总变化系数,根据工艺或经验决定;总变化系数,根据工艺或经验决定; t 工厂每日工作时数,工厂每日工作时数,h。 2. 2. 非点污染源非点污染源 非点污染源:
5、非点污染源:非点污染源又称面源,是指非点污染源又称面源,是指分散或均匀地通过岸线进入水体的废水和自然分散或均匀地通过岸线进入水体的废水和自然降水通过沟渠进入水体的废水降水通过沟渠进入水体的废水。 主要包括城镇排水、农田排水和农村生活主要包括城镇排水、农田排水和农村生活废水、矿山废水、分散的小型禽畜饲养场废水,废水、矿山废水、分散的小型禽畜饲养场废水,以及大气污染物通过重力沉降和降水过程进入以及大气污染物通过重力沉降和降水过程进入水体等所造成的污染废水。水体等所造成的污染废水。 估算非点源污染负荷有两种途径:估算非点源污染负荷有两种途径:n第一种是在对水土流失过程及其主要制约因素第一种是在对水土
6、流失过程及其主要制约因素进行大量调查的基础上,通过对进行大量调查的基础上,通过对非点源污染物非点源污染物的输出过程的模拟的输出过程的模拟来研究区域污染物对接受水来研究区域污染物对接受水体的输出总量;体的输出总量;n另一种是采用另一种是采用直接或间接途径估算直接或间接途径估算非点污染源非点污染源总径流量和平均径流污染物浓度以计算总污染总径流量和平均径流污染物浓度以计算总污染负荷量。负荷量。(1)城市非点污染源负荷估计:城市非点污染源负荷估计:城市非点污染源负荷来源:城市非点污染源负荷来源:城市雨水下水道及城市雨水下水道及合流制下水道的溢流。污染物自城市街道经排合流制下水道的溢流。污染物自城市街道
7、经排水系统进入受纳水体。水系统进入受纳水体。n城市非点源污染物被暴雨冲刷到接受水体的负城市非点源污染物被暴雨冲刷到接受水体的负荷的计算:荷的计算:n基本程序:基本程序:首先估计暴雨事件中暴雨径流的大首先估计暴雨事件中暴雨径流的大小(径流深度和径流面积的乘积),从而确定小(径流深度和径流面积的乘积),从而确定暴雨的冲刷率,进而估计径流冲刷到受纳水体暴雨的冲刷率,进而估计径流冲刷到受纳水体的沉积物负荷,然后根据沉积物中污染物浓度的沉积物负荷,然后根据沉积物中污染物浓度计算污染物负荷,或者根据固体废物与污染物计算污染物负荷,或者根据固体废物与污染物的统计相关关系计算污染物负荷。的统计相关关系计算污染
8、物负荷。暴雨径流深度的估计:暴雨径流深度的估计: RCRPDs 式中:式中: R 总暴雨径流深度,总暴雨径流深度,cm; CR 总径流系数;总径流系数; P 降雨量,降雨量,cm; Ds 洼地存水,洼地存水,Cm。 总径流系数的估算方法:总径流系数的估算方法:粗略估算式:粗略估算式:式中:式中:I不透水区百分数;不透水区百分数;按照不同坡度计算的不透水区按照不同坡度计算的不透水区(指屋面、沥青和水泥路面或广场、庭院等指屋面、沥青和水泥路面或广场、庭院等)的径流系数的径流系数。准确计算式:准确计算式:洼地存水洼地存水Ds的粗略估计:的粗略估计: 径流中冲刷到接受水体的颗粒物负荷:在总径流中冲刷到
9、接受水体的颗粒物负荷:在总暴雨径流估算出来后,可估算暴雨冲刷率。一暴雨径流估算出来后,可估算暴雨冲刷率。一般认为般认为1 h内总径流为内总径流为1.27 cm时时,可冲走,可冲走90的的街道表面颗粒物(沉积物)。街道表面颗粒物(沉积物)。式中:式中:Fi各种类型地区所占的面积;各种类型地区所占的面积;i对应的径流系数。对应的径流系数。暴雨径流中冲刷的固体负荷:暴雨径流中冲刷的固体负荷: 式中:式中: tr从最后一次暴雨事件算起的天数,从最后一次暴雨事件算起的天数,d; ts从最后一次清扫街道算起的天数,从最后一次清扫街道算起的天数,d;s街道清扫频率。街道清扫频率。 式中:式中:Ysw暴雨冲刷
10、到受纳水体的颗粒物负荷;暴雨冲刷到受纳水体的颗粒物负荷;te等效的累积天数,等效的累积天数,d;Ysu街道表面颗粒物日负荷量,街道表面颗粒物日负荷量,kgd。式中:式中:Lsu颗粒物日负荷率,颗粒物日负荷率,kg(kmd);Lst街道边沟长,约等于街道边沟长,约等于2倍的街道长,倍的街道长,km。 街道表面颗粒物日负荷取决于多种因素,街道表面颗粒物日负荷取决于多种因素,如交通强度、区域地表覆盖物的形式、径流量如交通强度、区域地表覆盖物的形式、径流量和降雨强度、灰尘沉降量、前期干旱时间、城和降雨强度、灰尘沉降量、前期干旱时间、城市街道清扫频率和清扫质量等。市街道清扫频率和清扫质量等。径流中冲刷到
11、受纳水体的有机污染负荷:径流中冲刷到受纳水体的有机污染负荷:用颗粒固体负荷乘上浓度因子计算有机物负荷:用颗粒固体负荷乘上浓度因子计算有机物负荷:式中:式中:You有机污染物的日负荷量,有机污染物的日负荷量,kgd;单位转换因子,单位转换因子,10-6;Ysu总颗粒物固体日负荷量,总颗粒物固体日负荷量,kgd;Cou有机污染物在颗粒物中的浓度,有机污染物在颗粒物中的浓度,gg。(2)农田径流污染负荷估算:农田径流污染负荷估算:第一种方法:避开污染物在农田表面实际迁移第一种方法:避开污染物在农田表面实际迁移过程的变化,仅通过采集和分析各个集水区的过程的变化,仅通过采集和分析各个集水区的径流水样计算
12、进入某一水环境中某种污染物总径流水样计算进入某一水环境中某种污染物总量,其公式如下:量,其公式如下:式中:式中:M某种污染物输出总量,某种污染物输出总量,kg;i第第i小时的该种污染物浓度,小时的该种污染物浓度,kgm3;Qi第第i小时的径流量,小时的径流量,m3;n观测的总时数,观测的总时数,h;j第第j个农田集水区;个农田集水区;m集水区总数。集水区总数。3、水体污染物耗氧有机污染物营养物有机毒物重金属非金属无机毒物病原体污染物酸碱污染物热污染物放射性污染物三、水体自净三、水体自净定义定义:水体可以在其环境容量范围内,:水体可以在其环境容量范围内,经过自身的物理、化学和生物作用,使受纳经过
13、自身的物理、化学和生物作用,使受纳的污染物浓度不断降低,逐渐恢复原有的水的污染物浓度不断降低,逐渐恢复原有的水质。质。物理过程:紊动扩散、移流、离散物理过程:紊动扩散、移流、离散化学过程:氧化还原、混凝沉淀化学过程:氧化还原、混凝沉淀生物过程:生物降解生物过程:生物降解(1)迁移和转化)迁移和转化迁移迁移n机械迁移n物理-化学迁移n生物迁移转化转化n物理转化n化学转化n生物转化河流水体中污染物的对流和扩散混合影响污染物输移的最主要的物理过程是影响污染物输移的最主要的物理过程是对流对流和和横向、纵向横向、纵向扩散混合扩散混合。海水中污染物的混合扩散污水排放、温排水、溢油污染。污水排放、温排水、溢
14、油污染。扩散过程和漂移过程。扩散过程和漂移过程。(2)衰减变化)衰减变化污染物的好氧生化衰减过程:污染物的好氧生化衰减过程: 有机污染物的好氧生化降解:有机污染物的好氧生化降解:水体中有机物的生化降解呈一级反应:水体中有机物的生化降解呈一级反应:硝化作用:硝化作用:天然水体中含氮化合物经过一系天然水体中含氮化合物经过一系列生化反应过程,由氨氮氧化为硝酸盐。列生化反应过程,由氨氮氧化为硝酸盐。温度影响:温度影响:温度对温度对K1和和KN有影响,一般以有影响,一般以20的的K1,20和和KN,20为基准,则温度为基准,则温度T时的值时的值为为:1=1.047,T的范围为的范围为10-35;N=1.
15、047,T的范围为的范围为10-30 脱氮作用:脱氮作用:当水中溶解氧被耗尽时,水中硝酸当水中溶解氧被耗尽时,水中硝酸盐将被反硝化细菌还原为亚硝酸盐再转化为氮气。盐将被反硝化细菌还原为亚硝酸盐再转化为氮气。硫化物的反应:硫化物的反应:当水体中缺少溶解氧和硝酸根当水体中缺少溶解氧和硝酸根离子时,硫酸盐会被细菌还原为硫化氢,含硫蛋离子时,硫酸盐会被细菌还原为硫化氢,含硫蛋白质在厌氧条件下被大肠杆菌分解生成半胱氨酸,白质在厌氧条件下被大肠杆菌分解生成半胱氨酸,再被还原为硫化氢。再被还原为硫化氢。细菌的衰减作用:细菌的衰减作用:随着水体自净过程的随着水体自净过程的进行,例如河流的流动过程,细菌逐渐进行
16、,例如河流的流动过程,细菌逐渐减少。细菌衰减也服从一级反应。减少。细菌衰减也服从一级反应。重金属和有机毒物的衰减作用:重金属和有机毒物的衰减作用:重金属重金属和有机毒物在水体中的衰减与其种类和和有机毒物在水体中的衰减与其种类和性质有关。性质有关。四、水体的耗氧与复氧过程四、水体的耗氧与复氧过程 耗氧耗氧n碳化需氧量碳化需氧量衰减耗氧:有机污染物生化降解,衰减耗氧:有机污染物生化降解,使碳化需氧量衰减。使碳化需氧量衰减。含氮化合物硝化耗氧含氮化合物硝化耗氧: 四、水体的耗氧与复氧过程四、水体的耗氧与复氧过程水体底泥耗氧:水体底泥耗氧: 水生植物呼吸耗氧水生植物呼吸耗氧 四、水体的耗氧与复氧过程四
17、、水体的耗氧与复氧过程 复氧过程复氧过程n大气复氧:大气复氧:n光合作用:水生植物的光合作用是水体复光合作用:水生植物的光合作用是水体复氧的另一个重要来源。氧的另一个重要来源。第二节第二节 污染物质在河流中的混合与扩散污染物质在河流中的混合与扩散 一、污染物质在河流中的混合一、污染物质在河流中的混合 废水排入水体后,最先发生的过程是废水排入水体后,最先发生的过程是混合稀混合稀释释。对大多数保守污染物混合稀释是它们迁移的。对大多数保守污染物混合稀释是它们迁移的主要方式之一。对易降解的污染物混合稀释也是主要方式之一。对易降解的污染物混合稀释也是它们迁移的重要方式之一。水体的混合稀释、扩它们迁移的重
18、要方式之一。水体的混合稀释、扩散能力,与其水体的水文特征密切相关。散能力,与其水体的水文特征密切相关。1河流的混合稀释模型河流的混合稀释模型 当废水进入河流后,便不断地与河水发生当废水进入河流后,便不断地与河水发生混合交换作用,使保守污染物浓度沿流程逐渐混合交换作用,使保守污染物浓度沿流程逐渐降低,这一过程称为混合稀释过程。降低,这一过程称为混合稀释过程。 河流水体中污染物的混合扩散 污水排入河流的入河口称为污水排入河流的入河口称为污水注入点污水注入点。污水注入点以下的河段,污染物在断面上的浓污水注入点以下的河段,污染物在断面上的浓度分布是不均匀的,靠度分布是不均匀的,靠排放口排放口一侧的岸边
19、浓度一侧的岸边浓度高,远离排放口对岸的浓度低。随着河水的流高,远离排放口对岸的浓度低。随着河水的流逝,污染物在整个断面上的分布逐渐均匀。逝,污染物在整个断面上的分布逐渐均匀。 污染物浓度在整个断面上变为均匀一致的污染物浓度在整个断面上变为均匀一致的断面,称为断面,称为水质完全混合断面水质完全混合断面。n最早出现水质完全混合断面的位置称为最早出现水质完全混合断面的位置称为完全混合点完全混合点。n污水注入点的上游称为污水注入点的上游称为初始段初始段,或或背景背景河段河段;污水注入点到完全混合点之间的;污水注入点到完全混合点之间的河段称为河段称为非均匀混合段非均匀混合段;n完全混合点的下游河段称为完
20、全混合点的下游河段称为均匀混合段均匀混合段。式中:式中: Q河流的流量,河流的流量,m3s;1排污口上游河流中污染物浓度,排污口上游河流中污染物浓度,mgL; q排人河流的废水流量,排人河流的废水流量,m3s;2废水中的污染物浓度,废水中的污染物浓度,mgL。 在水质完全混合断面以下的任一断面在水质完全混合断面以下的任一断面 当废水在岸边排入河流时,废水靠岸边向当废水在岸边排入河流时,废水靠岸边向下游流去,经过相当长的距离才能达到完全混下游流去,经过相当长的距离才能达到完全混合。在非均匀混合段的废水排入一侧的岸边形合。在非均匀混合段的废水排入一侧的岸边形成一个污染带。当完全混合距离成一个污染带
21、。当完全混合距离Ln无实测数据无实测数据时,可参考下表确定。表中列举出了许多河流时,可参考下表确定。表中列举出了许多河流在岸边集中排入废水时,污水与河水达到完全在岸边集中排入废水时,污水与河水达到完全混合所需的时间。混合所需的时间。从下表中查取所需时间与河从下表中查取所需时间与河水实际流速的乘积为完全混合距离水实际流速的乘积为完全混合距离。第三节第三节 河流和河口水质模型河流和河口水质模型 河流河流是沿地表的线形低凹部分集中的经常是沿地表的线形低凹部分集中的经常性或周期性水流。较大的叫河(或江),较小性或周期性水流。较大的叫河(或江),较小的叫溪。河口是河流注入海洋、湖泊或其他河的叫溪。河口是
22、河流注入海洋、湖泊或其他河流的河段,可以分为入海河口、入湖河口及支流的河段,可以分为入海河口、入湖河口及支流河口。流河口。1、水环境和污染源简化n河流简化:矩形平直河流,矩形弯曲河流和非矩形河流n河口简化:河流汇合部、河流感潮段、口外滨海段、河流与湖泊、水库汇合部n湖泊(水库)简化:大湖(库) 、小湖(库)和分层湖(库) n海湾简化n污染源简化:排放形式和排放规律的简化水质模型假设条件n应用水质模型预测河流水质时,常应用水质模型预测河流水质时,常假设该河段内假设该河段内无支流无支流,在预测时期内河,在预测时期内河段的段的水力条件是稳态水力条件是稳态的和只在河流的的和只在河流的起起点点有有恒定浓
23、度和流量恒定浓度和流量的废水(或污染物)的废水(或污染物)排入。排入。n如果在河段内有支流汇入,而且沿如果在河段内有支流汇入,而且沿河有多个污染源,这时应将河流划分为河有多个污染源,这时应将河流划分为多个河段采用多个河段采用多河段模型多河段模型。2河流水质模型河流水质模型 河流水质模型是描述水体中污染物随时间河流水质模型是描述水体中污染物随时间和空间迁移转化规律的数学方程。和空间迁移转化规律的数学方程。1、水质模型的分类:、水质模型的分类:n按时间特性分:按时间特性分:分为动态模型和静态模型分为动态模型和静态模型。 描写水体中水质组分的浓度随时间变化的描写水体中水质组分的浓度随时间变化的水质模
24、型称为水质模型称为动态模型动态模型。 描述水体中水质组分的浓度不随时间变化描述水体中水质组分的浓度不随时间变化的水质模型称为的水质模型称为静态模型静态模型。 n按水质模型的空间维数分:按水质模型的空间维数分:分为零维、一维、二维、分为零维、一维、二维、三维水质模型三维水质模型。 当把所考察的水体看成是一个完全混合反应器时,当把所考察的水体看成是一个完全混合反应器时,即水体中水质组分的浓度是均匀分布的,描述这种情即水体中水质组分的浓度是均匀分布的,描述这种情况的水质模型称为零维的水质模型。况的水质模型称为零维的水质模型。 描述水质组分的迁移变化在一个方向上是重要的,描述水质组分的迁移变化在一个方
25、向上是重要的,另外两个方向上是均匀分布的,这种水质模型称为一另外两个方向上是均匀分布的,这种水质模型称为一维水质模型。维水质模型。 描述水质组分的迁移变化在两个方向上是重要的,描述水质组分的迁移变化在两个方向上是重要的,在另外的一个方向上是均匀分布的,这种水质模型称在另外的一个方向上是均匀分布的,这种水质模型称为为二二维水质模型。维水质模型。 描述水质组分迁移变化在三个方向进行的水质模描述水质组分迁移变化在三个方向进行的水质模型称为三维水质模型。型称为三维水质模型。n按描述水质组分的多少分:按描述水质组分的多少分:分为单一组分和多分为单一组分和多组分的水质模型组分的水质模型。 水体中某一组分的
26、迁移转化与其它组分水体中某一组分的迁移转化与其它组分没没有关系,描述这种组分迁移转化的水质模型称有关系,描述这种组分迁移转化的水质模型称为单一组分的水质模型。为单一组分的水质模型。 水体中一组分的迁移转化与另一组分(或水体中一组分的迁移转化与另一组分(或几个组分)的迁移转化是相互联系、相互影响几个组分)的迁移转化是相互联系、相互影响的,描述这种情况的水质模型称为多组分的水的,描述这种情况的水质模型称为多组分的水质模型。质模型。n按水体的类型可分为:按水体的类型可分为:河流河流水质模型、水质模型、河口河口水水质模型(受潮汐影响)、质模型(受潮汐影响)、湖泊湖泊水质模型、水质模型、水库水库水质模型
27、和水质模型和海湾海湾水质模型等。河流、河口水质水质模型等。河流、河口水质模型比较成熟,湖、海湾水质模型比较复杂,模型比较成熟,湖、海湾水质模型比较复杂,可靠性小。可靠性小。n按水质组分可分为:按水质组分可分为:耗氧耗氧有机物模型(有机物模型(BODBODDODO模型)模型) ,无机盐、悬浮物、放射性物质等无机盐、悬浮物、放射性物质等单一组分的水质模型单一组分的水质模型,难降解有机物水质难降解有机物水质模型,模型,重金属迁移转化重金属迁移转化水质模型。水质模型。 水质模型的选择:水质模型的选择: 选择水质模型必须对所研究的水质组分的迁移转化选择水质模型必须对所研究的水质组分的迁移转化规律有清楚地
28、了解。因为水质组分的迁移规律有清楚地了解。因为水质组分的迁移( (扩散和平流扩散和平流) )取决于水体的水文特性和水动力学特性。取决于水体的水文特性和水动力学特性。 在流动的河流中,在流动的河流中,平流迁移平流迁移往往占主导地位,往往占主导地位,对某些组分可以忽略扩散项;在受潮汐影响的河口中,对某些组分可以忽略扩散项;在受潮汐影响的河口中,扩散扩散是主导的迁移现象,扩散项必须考虑而不能忽略。是主导的迁移现象,扩散项必须考虑而不能忽略。对这两者选择的模型就不应一样。对河床规整,断面对这两者选择的模型就不应一样。对河床规整,断面不变,污染物排入量不变的水体,可选用不变,污染物排入量不变的水体,可选
29、用静态模型静态模型。为了减少模型的复杂性和减少所需的资料,对河流系为了减少模型的复杂性和减少所需的资料,对河流系统的水质模型往往选用静态的。但这种选择不能充分统的水质模型往往选用静态的。但这种选择不能充分评价时便输入对河流系统的影响。评价时便输入对河流系统的影响。 选择的水质模型必须反映所研究的选择的水质模型必须反映所研究的水质组分水质组分,应用条件和现实条件应用条件和现实条件接近。接近。2、污染物在均匀流场中的扩散水质模型、污染物在均匀流场中的扩散水质模型 进入环境的污染物可以分为两大类:进入环境的污染物可以分为两大类:持久持久型污染物(惰性污染物)型污染物(惰性污染物)和和非持久型污染物非
30、持久型污染物。n持久型污染物持久型污染物:污染物进入环境以后,随着介:污染物进入环境以后,随着介质质的运动不断地变换所处的空间位置,还由的运动不断地变换所处的空间位置,还由于分散作用不断向周围扩散而降低其初始浓度,于分散作用不断向周围扩散而降低其初始浓度,但它不会因此而改变总量,不发生衰减。这种但它不会因此而改变总量,不发生衰减。这种污染物称为污染物称为持久型污染物持久型污染物。如重金属、很多高。如重金属、很多高分子有机化合物等。分子有机化合物等。n非持久型污染物非持久型污染物:污染物进入环境以后,除了:污染物进入环境以后,除了随着环境介质流动而改变位置,并不断扩散而随着环境介质流动而改变位置
31、,并不断扩散而降低浓度外,还因自身的衰减而加速浓度的下降低浓度外,还因自身的衰减而加速浓度的下降。这种污染物称为降。这种污染物称为非持久型非持久型污染物。污染物。非持久型物质的衰减有两种方式:非持久型物质的衰减有两种方式:一种是由其一种是由其自身的运动变化规律决定的自身的运动变化规律决定的;如放射性物质的;如放射性物质的蜕变;蜕变;另一种是在环境因素的作用下,由于化另一种是在环境因素的作用下,由于化学的或生物化学的反应而不断衰减的学的或生物化学的反应而不断衰减的,如可生,如可生化降解的有机物在水体中微生物作用下的氧化化降解的有机物在水体中微生物作用下的氧化分解过程。分解过程。 对于持久型污染物
32、,实际应用中,在不需对于持久型污染物,实际应用中,在不需要考虑其横向均匀混合时间的情况下,通常假要考虑其横向均匀混合时间的情况下,通常假设其可以瞬间混合完毕,而采用完全混合公式设其可以瞬间混合完毕,而采用完全混合公式(0维模型)来计算河流断面的污染物浓度。维模型)来计算河流断面的污染物浓度。应用对象:应用对象:不考虑混合距离的重金属污染物、部分不考虑混合距离的重金属污染物、部分有毒物质和其他持久型污染物质的下游浓度预测和允有毒物质和其他持久型污染物质的下游浓度预测和允许纳污量的估算。许纳污量的估算。有机物降解性物质的降解项可以有机物降解性物质的降解项可以忽略时;忽略时;降解性有机物混合段初始部
33、分。降解性有机物混合段初始部分。适用条件:适用条件:河流是稳态;河流充分混合段;持久性污河流是稳态;河流充分混合段;持久性污染物;河流无支流和其他排污口废水进入。染物;河流无支流和其他排污口废水进入。 对非持久型污染物,在河流的流量和其他对非持久型污染物,在河流的流量和其他水文条件不变的稳态条件下,可以采用一维模水文条件不变的稳态条件下,可以采用一维模型进行污染物浓度预测。型进行污染物浓度预测。 对于非持久性或可降解污染物,若给定对于非持久性或可降解污染物,若给定x0,0,上式解为:上式解为: 对于一般条件下的河流,推流形成的污染物迁对于一般条件下的河流,推流形成的污染物迁移作用要比弥散作用大
34、得多,在稳态条件下,弥散移作用要比弥散作用大得多,在稳态条件下,弥散作用可以忽略,则有:作用可以忽略,则有:式中:式中: ux河流的平均流速,河流的平均流速,md或或ms;Ex废水与河水的纵向混合系数,废水与河水的纵向混合系数,m2d或或m2s; K污染物的衰减系数,污染物的衰减系数,1d或或1s; x河水河水(从排放口从排放口)向下游流经的距离,向下游流经的距离,m。例例1 一个改扩建工程拟向河流排放废水,废水一个改扩建工程拟向河流排放废水,废水量量q0.15m3s,苯酚浓度为苯酚浓度为30gL,河流流河流流量量Q5.5m3s,流速流速u0.3ms,苯酚背景浓苯酚背景浓度为度为 0.5 g
35、L,苯酚的降解(衰减)系数苯酚的降解(衰减)系数K0.2d-1,纵向弥散系数纵向弥散系数Ex10m2s。求排放点下求排放点下游游10km处的苯酚浓度。处的苯酚浓度。解解 计算起始点处完全混合后的初始浓度:计算起始点处完全混合后的初始浓度:(1)考虑纵向弥散条件下的下游考虑纵向弥散条件下的下游10km处的浓度:处的浓度:00.1530+5.50.5=1.28g /L5.5+ 0.15r=(2)忽略纵向弥散时的下游)忽略纵向弥散时的下游10km处的浓度:处的浓度: 由此看出,由此看出,在稳态条件下,忽略纵向弥散在稳态条件下,忽略纵向弥散系数与考虑纵向弥散系数的差异可以忽略系数与考虑纵向弥散系数的差
36、异可以忽略。 对水面宽阔的河流受纳污对水面宽阔的河流受纳污(废废)水后的混合水后的混合过程和污染物的衰减可用二维模型预测;对于过程和污染物的衰减可用二维模型预测;对于水面又宽又深和流态复杂的河流水质预测宜采水面又宽又深和流态复杂的河流水质预测宜采用三维模型。用三维模型。 3污染物与河水完全混合所需距离污染物与河水完全混合所需距离 污染物从排污口排出后要与河水完全混合需一污染物从排污口排出后要与河水完全混合需一定的纵向距离,这段距离称为定的纵向距离,这段距离称为混合过程段混合过程段。 当某一断面上任意点的浓度与断面平均浓当某一断面上任意点的浓度与断面平均浓度之比介于度之比介于0.95 至至1.0
37、5 之间时,称该断面已达之间时,称该断面已达到横向混合,由排放点至完成横向断面混合的到横向混合,由排放点至完成横向断面混合的距离称为距离称为完成横向混合所需的距离完成横向混合所需的距离。 n当采用河中心排放时所需的完成横向混当采用河中心排放时所需的完成横向混合的距离为:合的距离为:n在岸边上排时:在岸边上排时: 河水中溶解氧浓度河水中溶解氧浓度 (DO)是决定水质洁净程是决定水质洁净程度的重要参数之一,而排入河流的度的重要参数之一,而排入河流的 BOD在衰减在衰减过程中将不断消耗过程中将不断消耗DO,与此同时空气中的氧气与此同时空气中的氧气又不断溶解到河水中。又不断溶解到河水中。 二、二、BO
38、DDO耦合模型耦合模型该模型是描述一维河流中该模型是描述一维河流中BOD和和DO消长变化规律的模型消长变化规律的模型(SP模型模型)。建立。建立SP模型的基本假设如下:模型的基本假设如下:n河流中的河流中的BOD的衰减和溶解氧的复氧的衰减和溶解氧的复氧都是一级反应;都是一级反应;n反应速度是定常的;反应速度是定常的;n河流中的耗氧是由河流中的耗氧是由BOD衰减引起的,衰减引起的,而河流中的溶解氧来源则是大气复氧。而河流中的溶解氧来源则是大气复氧。S P方程:方程: S P方程:方程: 氧垂曲线氧垂曲线临界氧亏发生的时间:临界氧亏发生的时间: 该方程是应用最广的河流水质中该方程是应用最广的河流水
39、质中BODDO预测模型。预测模型。例题:n一拟建工厂,废水处理后排入附近河流。现状如下:河流流量14m3/s,BOD5为2.0mg/L,河水水温20oC,溶解氧浓度8.0 mg/L;排入工业废水,BOD5在处理前800 mg/L,水温20oC,流量3.5m3/s,废水排放前经过处理溶解氧浓度4.0mg/L,若河水与废水迅速混合,混合后河道平均水深0.8m,河宽15m,k1(20oC)=0.23d-1、k2=3.0d-1,若河流溶解氧标准为5.0mg/L,计算工厂削减多少BOD5才能排放进入河流。 混合后的流量:河流流速: 起始溶解氧浓度: 20oC时的溶解氧浓度:起点氧亏值: 最大允许氧亏值:
40、 工厂排放的废水最高允许BOD5浓度为:采用试算法,假定不同起点BOD5浓度,得到相应溶解氧浓度不低于5.0mg/L的临界氧亏值,由试算法可得:L0=63.3mg/L 工厂处理后排放的BOD5允许浓度: 实际废水BOD5浓度800mg/L,因此,必须采取措施削减64.44%才能排放 nSP模型的修正模型:模型的修正模型:SP模型的假模型的假设是不完全符合实际的。为了计算河流设是不完全符合实际的。为了计算河流水质的某些特殊问题,人们在水质的某些特殊问题,人们在SP模模型的基础上附加了一些新的假设,推导型的基础上附加了一些新的假设,推导出了一些新的模型。出了一些新的模型。 (1)托马斯)托马斯(T
41、homas)模型模型 对一维静态河流,在对一维静态河流,在SP模型的基础上,模型的基础上,为了考虑沉淀、絮凝、冲刷和再悬浮过程对为了考虑沉淀、絮凝、冲刷和再悬浮过程对BOD去除的影响,引入了去除的影响,引入了BOD沉浮系数沉浮系数k3。由。由以下的基本方程组以下的基本方程组(忽略扩散项忽略扩散项):解解得:得:例题n河流Q=216x104m3/d、流速u=46km/d,水温T=13.6oC,k1=0.94d-1,k2=1.82d-1,k3=-0.17d-1。河流始端排放废水Q1=10x104m3/d,BOD5为500mg/L,溶解氧为0;上游河水BOD5为0,溶解氧为8.95mg/L;求河流排
42、入口下游6km处河水的BOD5和氧亏值?河段始端河水的BOD5和DO为: 按公式: 1)河水中的BOD5为:2)河水的氧亏值为:(2)多宾斯)多宾斯坎普坎普(DobbinsCamp)模型模型对一维静态河流,在托马斯模型的基础上,对一维静态河流,在托马斯模型的基础上,多宾斯多宾斯坎普提出了两条新的假设:坎普提出了两条新的假设:n考虑地面径流和底泥释放考虑地面径流和底泥释放BOD所引起的所引起的BOD变化速率,该速率以变化速率,该速率以R表示。表示。n考虑藻类光合作用和呼吸作用以及地面径考虑藻类光合作用和呼吸作用以及地面径流所引起的溶解氧变化速率,该速率以流所引起的溶解氧变化速率,该速率以P表示。
43、表示。三、污染物在河口中的混合和衰减模型三、污染物在河口中的混合和衰减模型 入海河口受海洋潮汐和上游河流来水双重入海河口受海洋潮汐和上游河流来水双重作用。海潮上溯与上游下泄的水流相汇形成强作用。海潮上溯与上游下泄的水流相汇形成强烈的混合作用。烈的混合作用。 当只需了解污染物在当只需了解污染物在个潮汐周期内的个潮汐周期内的平均浓度时,可以采用本节中介绍的河流相应平均浓度时,可以采用本节中介绍的河流相应情况的模型情况的模型 如果要求污染物与河口水混合过程中浓度如果要求污染物与河口水混合过程中浓度随时间变化情况,则应采用二维动态混合数值随时间变化情况,则应采用二维动态混合数值模型预测:首先通过实测得
44、到断面上各测点流模型预测:首先通过实测得到断面上各测点流速与断面平均流速的相关关系,同时用一维非速与断面平均流速的相关关系,同时用一维非恒定流方程数值模型计算出沿程各断面平均流恒定流方程数值模型计算出沿程各断面平均流速,这样就可得到河口的流场分布。速,这样就可得到河口的流场分布。二维动态混合物数值模型的微分方程见式:二维动态混合物数值模型的微分方程见式:四、河口和河网水质模型四、河口和河网水质模型 河口是入海河流受潮汐作用影响明显的河段。河口是入海河流受潮汐作用影响明显的河段。潮汐对河口水质的双重影响:潮汐对河口水质的双重影响:上游下泄的水流相汇,形成强烈的混合作用,上游下泄的水流相汇,形成强
45、烈的混合作用,使污染物的分布趋于均匀;使污染物的分布趋于均匀;由于潮流的顶托作用,延长了污染物在河口的由于潮流的顶托作用,延长了污染物在河口的停留时间,有机物的降解会进一步消耗水中的溶停留时间,有机物的降解会进一步消耗水中的溶解氧,使水质下降。解氧,使水质下降。此外,潮汐也使河口的含盐量增加。此外,潮汐也使河口的含盐量增加。 河口模型比河流模型复杂,求解也比较困河口模型比河流模型复杂,求解也比较困难。对河口水质有重大影响的评价项目,需要难。对河口水质有重大影响的评价项目,需要预测污染物浓度随时间的变化。预测污染物浓度随时间的变化。 一维(潮周平均)河口水质模型如下:一维(潮周平均)河口水质模型
46、如下:式中:式中:r污染物的衰减速率,污染物的衰减速率,g/(m3.d);s系统外输入污染物的速率,系统外输入污染物的速率,g/(m3.d);ux不考虑潮汐作用,由上游来水不考虑潮汐作用,由上游来水(净泄量净泄量)产产生的流速,生的流速,m/s。假定假定s0和和rK1,对排放点上游(对排放点上游(x0)对排放点下游(对排放点下游(x 0) 第三节第三节 湖泊湖泊(水库水库)水质数学模型水质数学模型 湖泊(水库)水流状态分为前进和振动两类。湖泊(水库)水流状态分为前进和振动两类。前者指湖流和混合作用,后者指波动和波漾。前者指湖流和混合作用,后者指波动和波漾。 n(1)湖流湖流:指湖水在水力坡度、
47、密度梯度和风:指湖水在水力坡度、密度梯度和风力等作用下产生沿一定方向的缓慢流动。湖流力等作用下产生沿一定方向的缓慢流动。湖流经常呈水平环状运动(多出现在湖水较浅的场经常呈水平环状运动(多出现在湖水较浅的场合)和垂直环状运动合)和垂直环状运动(湖水较深时湖水较深时)。n(2)混合混合:指在风力和水力坡度作用下产生的:指在风力和水力坡度作用下产生的湍流混合和由湖水密度差引起的对流混合作用。湍流混合和由湖水密度差引起的对流混合作用。n(3)波动波动:主要由风引起的,又称风浪。:主要由风引起的,又称风浪。n(4)波漾波漾:是在复杂的外力作用下,湖中水位:是在复杂的外力作用下,湖中水位有节奏的升降变化。
48、有节奏的升降变化。 湖泊湖泊(水库水库)的水质特征的水质特征: 水的停留时间较长(可达数月至数年),属水的停留时间较长(可达数月至数年),属于缓流水域,其中的化学和生物学过程保持一个比较于缓流水域,其中的化学和生物学过程保持一个比较稳定的状态。稳定的状态。 进入湖泊和水库中的营养物质在其中容易不断进入湖泊和水库中的营养物质在其中容易不断积累,致使水质发生富营养化。积累,致使水质发生富营养化。 在水深较大的湖、库中,水温和水质是竖向分在水深较大的湖、库中,水温和水质是竖向分层的。层的。 湖泊水质模型分为描述湖、库营养状湖泊水质模型分为描述湖、库营养状况的况的箱式模型箱式模型、分层箱式模型分层箱式
49、模型和描述温和描述温度与水质竖向分布的度与水质竖向分布的分层模型分层模型。一、完全混合模型一、完全混合模型 完全混合模型属箱式模型,也称沃兰伟德完全混合模型属箱式模型,也称沃兰伟德(Vollenwelder)模型。模型。 对于停留时间很长、水质基本处于稳定状态对于停留时间很长、水质基本处于稳定状态的中小型湖泊和水库,可以简化为一个均匀混合的中小型湖泊和水库,可以简化为一个均匀混合的水体。沃兰伟德假定,湖泊中某种营养物的浓的水体。沃兰伟德假定,湖泊中某种营养物的浓度随时间的变化率,是输入、输出和在湖泊内沉度随时间的变化率,是输入、输出和在湖泊内沉积的该种营养物量的函数,可以用质量平衡方程积的该种
50、营养物量的函数,可以用质量平衡方程表示:表示: 1污染物污染物(营养物营养物)混合和降解模型混合和降解模型n式中:式中:nV湖、库的容积,湖、库的容积,m3;n污染物或水质参数的浓度,污染物或水质参数的浓度,mgL;n污染物或水质参数的平均排入量,污染物或水质参数的平均排入量,mgs;nt时间,时间,s;nQ出入湖、库流量,出入湖、库流量,m3s;nK1污染物或水质参数浓度衰减速率系数污染物或水质参数浓度衰减速率系数1s。积分上式得:积分上式得:式中:式中: W0现有污染物排入量,现有污染物排入量,mgs;拟建拟建项目废水中污染物浓度,项目废水中污染物浓度,mgL; q废水排放量,废水排放量,
51、m3s。而而 式中:式中: 湖、库中污染物起始浓度,湖、库中污染物起始浓度,mgL。则:则:对于持久性污染物对于持久性污染物K10,则:则:当时间足够长,湖、库中污染物当时间足够长,湖、库中污染物(营养物营养物)浓度达浓度达到平衡时,到平衡时, 。则平衡时浓度为:。则平衡时浓度为: 2求湖、库中污染物达到一指定求湖、库中污染物达到一指定t所需时间所需时间t0。 设设t/p=,则:则:3无污染物输入无污染物输入(W0)时浓度随时间变化为时浓度随时间变化为 这时,可以求出污染物这时,可以求出污染物(营养物营养物)浓度达到初始浓度之比浓度达到初始浓度之比为为即即t 0 时,所需时间:时,所需时间:
52、4溶解氧模型溶解氧模型式中:式中:K2大气复氧系数,大气复氧系数,1/d或或1/s;DO0溶解氧起始浓度,溶解氧起始浓度,mg/L;R湖库的生物和非生物因素耗氧总量,湖库的生物和非生物因素耗氧总量,mg/(m3.d)或或mg/(m3s); R=rABA养鱼密度,养鱼密度,kg/m3; r鱼类耗氧速率,鱼类耗氧速率,mg/(kg.d)或或mg/(kgs);DOs饱和溶解氧浓度,饱和溶解氧浓度,mg/L;B其他因素耗氧量,其他因素耗氧量,mg/(m3.d)或或mg/(m3s);第四节第四节 水质模型的应用和参数估值水质模型的应用和参数估值河流水质模型的选择:河流水质模型的选择:选择原则:应从理论上
53、和实用性、经济性考虑选择原则:应从理论上和实用性、经济性考虑n水质模型的空间维数;水质模型的空间维数;n水质模型所保描述的时间尺度;水质模型所保描述的时间尺度;n模拟预测的河段范围;模拟预测的河段范围;n流动及混合输移;流动及混合输移;n水质模型中的变量和动力学结构。水质模型中的变量和动力学结构。第四节第四节 水质模型的应用和参数估值水质模型的应用和参数估值河流水质模型的选择:河流水质模型的选择:n水质模型的空间维数;水质模型的空间维数;n大多数河流水质预测评价采用一维稳态大多数河流水质预测评价采用一维稳态模型,对于大中型河流,横向浓度梯度模型,对于大中型河流,横向浓度梯度变化较为明显时,采用
54、二维模型进行预变化较为明显时,采用二维模型进行预测评价。测评价。n不考虑混合距离的重金属污染物、部分不考虑混合距离的重金属污染物、部分有毒物质和其他保守物质的下游浓度预有毒物质和其他保守物质的下游浓度预测,可采用零维模型。测,可采用零维模型。第四节第四节 水质模型的应用和参数估值水质模型的应用和参数估值河流水质模型的选择:河流水质模型的选择:n水质模型所保描述的时间尺度;水质模型所保描述的时间尺度;n稳态稳态n准稳态准稳态n动态动态第四节第四节 水质模型的应用和参数估值水质模型的应用和参数估值河流水质模型的选择:河流水质模型的选择:n模拟预测的河段范围;模拟预测的河段范围;n对预计可能受到明显
55、影响的重要水域应划入预对预计可能受到明显影响的重要水域应划入预测范围;在预测溶解氧时,预测范围应包括溶测范围;在预测溶解氧时,预测范围应包括溶解氧区域。解氧区域。n在预测的河段范围内,水文特征突然变化和水在预测的河段范围内,水文特征突然变化和水质突然变化处的上游、下游、重要水工建筑物质突然变化处的上游、下游、重要水工建筑物附近、水文站附近,例行水质监测断面均为模附近、水文站附近,例行水质监测断面均为模拟预测的关心点。拟预测的关心点。第四节第四节 水质模型的应用和参数估值水质模型的应用和参数估值河流水质模型的选择:河流水质模型的选择:n流动及混合输移;流动及混合输移;n对于单向河流而言,在利用稳
56、态模型时,纵向对于单向河流而言,在利用稳态模型时,纵向离散作用与对流输移作用相比很小,不予考虑离散作用与对流输移作用相比很小,不予考虑n在利用准稳态模型进行瞬时源或有限时段源的在利用准稳态模型进行瞬时源或有限时段源的影响预测时,需要考虑。影响预测时,需要考虑。n利用二维稳态模型进行预测时,需要收集河道利用二维稳态模型进行预测时,需要收集河道地形、水力学特征沿河流横断面方向变化的数地形、水力学特征沿河流横断面方向变化的数据,同时需要考虑横向混合系数。据,同时需要考虑横向混合系数。第四节第四节 水质模型的应用和参数估值水质模型的应用和参数估值河流水质模型的选择:河流水质模型的选择:n水质模型中的变
57、量和动力学结构。水质模型中的变量和动力学结构。根据不同种类污染物的特性进行选择。根据不同种类污染物的特性进行选择。第四节第四节 水质模型的应用和参数估值水质模型的应用和参数估值 河流水质模型的选择:河流水质模型的选择:第四节第四节 水质模型的应用和参数估值水质模型的应用和参数估值 河流水质模型的选择:河流水质模型的选择:水质模型的参数估值水质模型的参数估值1、混合系数估值、混合系数估值经验公式;经验公式;示踪试验;示踪试验;经验数据;经验数据;2 2、耗氧系数、耗氧系数K1估值估值3、复氧系数、复氧系数K2的估值。的估值。3、K1、K2的温度校正。的温度校正。4、多系数同时估值。、多系数同时估
58、值。一、工业建设项目一、工业建设项目 1建设期影响建设期影响 工业建设项目在建设期工业建设项目在建设期(施工阶段施工阶段)的共同影的共同影响:响: (1)施工队伍大批进入现场,排放的生活污水施工队伍大批进入现场,排放的生活污水和垃圾的污染。和垃圾的污染。 (2)施工机械运作、清洗、漏油等排放的含油施工机械运作、清洗、漏油等排放的含油和悬浮物废水。和悬浮物废水。第五节第五节 开发行动对地表水影响的识别开发行动对地表水影响的识别 (3)(3)基坑开挖和降低地下水位等操作排放含泥基坑开挖和降低地下水位等操作排放含泥砂废水。砂废水。 (4)(4)施工场地清理和开辟施工机械通行道路常施工场地清理和开辟施
59、工机械通行道路常大片破坏地面植被,造成裸土。在降雨大片破坏地面植被,造成裸土。在降雨( (特别是特别是暴雨暴雨) )时,造成土壤侵蚀,使地表水中泥砂含量时,造成土壤侵蚀,使地表水中泥砂含量陡增,严重时造成河道阻塞。如果地表受过污染,陡增,严重时造成河道阻塞。如果地表受过污染,则污染物随雨水进入河道。则污染物随雨水进入河道。2运行期影响运行期影响(1)石油炼制工业:石油炼制工业: 废水主要来自:废水主要来自: 含油废水主要来自油罐区和操作区的雨水、油罐含油废水主要来自油罐区和操作区的雨水、油罐排水、冷却水排污、冲洗和清洗水及原油脱盐等场所和排水、冷却水排污、冲洗和清洗水及原油脱盐等场所和工序;工
60、序; 苯酚、苯和有机酸等有机物以及硫化铵、金属盐、苯酚、苯和有机酸等有机物以及硫化铵、金属盐、无机盐等无机物来自汽提、原油裂解、洗涤、无机盐等无机物来自汽提、原油裂解、洗涤、油的化学处理、原油脱盐、催化裂解等工艺过程;油的化学处理、原油脱盐、催化裂解等工艺过程; 高温水高温水( (非污染水非污染水) )来自锅炉排污、冷却水排放等。来自锅炉排污、冷却水排放等。 炼油厂用水量和废水排放量都很大。炼油厂用水量和废水排放量都很大。 (2)(2)钢铁工业:钢铁工业: 废水主要来源如下:废水主要来源如下: a焦炭生产和副产品回收过程的工艺用水和冷焦炭生产和副产品回收过程的工艺用水和冷却水如熄焦废水、酸洗废
61、水和氨蒸馏废液中含高浓度却水如熄焦废水、酸洗废水和氨蒸馏废液中含高浓度酚、氰化物、硫氰酸盐和硫化物、氯化物;酚、氰化物、硫氰酸盐和硫化物、氯化物; b高炉炼铁的废水主要由排气洗涤和高炉炉渣高炉炼铁的废水主要由排气洗涤和高炉炉渣用水淬熄时排出的;用水淬熄时排出的; c铸造和轧机操作主要排大量冷却水铸造和轧机操作主要排大量冷却水(一般循环一般循环回用回用),轧机操作中产生的含铁碎屑和油滴的废水;,轧机操作中产生的含铁碎屑和油滴的废水; d精整操作采用酸、碱浸渍去除锈和磷皮将排精整操作采用酸、碱浸渍去除锈和磷皮将排出含铁盐的酸性废水,含皂化油的碱性废水等。出含铁盐的酸性废水,含皂化油的碱性废水等。
62、(3)(3)铝和有色金属生产铝和有色金属生产 制铝工业是以铝矾土为原料采用电解还原法生制铝工业是以铝矾土为原料采用电解还原法生产金属铝。与钢铁工业比较制铝业排放的废水量较少,产金属铝。与钢铁工业比较制铝业排放的废水量较少,主要是含铝酸钠或氟化钙的废碱液;其他为锅炉排污、主要是含铝酸钠或氟化钙的废碱液;其他为锅炉排污、冷却塔排污等的废水。冷却塔排污等的废水。铜的生产用铜矿石作原料。铜矿石被破碎后湿磨铜的生产用铜矿石作原料。铜矿石被破碎后湿磨成为细矿浆再加入浮选剂,浮渣层用去炼钢;沉渣送去成为细矿浆再加入浮选剂,浮渣层用去炼钢;沉渣送去尾矿场,尾矿中的浮选剂尾矿场,尾矿中的浮选剂(或浸取剂或浸取剂
63、)如管理不善,会对如管理不善,会对水体造成污染。炼铜和铜精炼过程排放少量工艺废水含水体造成污染。炼铜和铜精炼过程排放少量工艺废水含低浓度铜、砷、锑、铅等重金属。低浓度铜、砷、锑、铅等重金属。 (4)化学工业:包含的门类很多,排放的废水中含化学工业:包含的门类很多,排放的废水中含各种有机和无机污染物,有些属于危险性污染物。各种有机和无机污染物,有些属于危险性污染物。 无机化工产品制造业无机化工产品制造业,如硫酸、盐酸、硝酸、烧,如硫酸、盐酸、硝酸、烧碱、纯碱碱、纯碱(苏打苏打)、氯气、磷肥、铬酸盐、碳铵等。废水、氯气、磷肥、铬酸盐、碳铵等。废水中含酸、碱类物质和合成过程的产物和副产物。中含酸、碱
64、类物质和合成过程的产物和副产物。 有机化工有机化工与石油化工有密切关系,生产过程中除与石油化工有密切关系,生产过程中除使用有机原料外还需各种无机原料使用有机原料外还需各种无机原料(如三酸二碱如三酸二碱)。废水。废水来源主要有:产品和副产品洗涤;冷却塔和锅炉排污、来源主要有:产品和副产品洗涤;冷却塔和锅炉排污、蒸汽凝结水等;溢漏、容器清洗、地面冲洗;雨水和场蒸汽凝结水等;溢漏、容器清洗、地面冲洗;雨水和场地冲洗水。许多浓度低、危害性大的污染物必须在工程地冲洗水。许多浓度低、危害性大的污染物必须在工程分析中通过仔细调查弄清楚,必要时需进行专题监测。分析中通过仔细调查弄清楚,必要时需进行专题监测。
65、(5)食品工业:食品工业: 食品工业排放大量含可降解有机物食品工业排放大量含可降解有机物(BOD)的的废水,废水中还含较高浓度的悬浮物,可溶性废水,废水中还含较高浓度的悬浮物,可溶性固体和油脂以及各种有机和无机添加剂。在有固体和油脂以及各种有机和无机添加剂。在有机物中含氮有机物浓度较高;氨氮和磷等营养机物中含氮有机物浓度较高;氨氮和磷等营养物浓度也较高。物浓度也较高。 (6)制浆和造纸业:制浆和造纸业: 排放的废水分为排放的废水分为制浆废水制浆废水和和造纸废水造纸废水两类。两类。制浆过程排放的废水中含有高浓度的木质素、制浆过程排放的废水中含有高浓度的木质素、糖类和半纤维素等有机污染物;在漂白过
66、程中糖类和半纤维素等有机污染物;在漂白过程中漂白剂与有机物产生多种多样具有致癌性的氯漂白剂与有机物产生多种多样具有致癌性的氯代有机物;造纸过程中产生大量含微细纤维素代有机物;造纸过程中产生大量含微细纤维素(悬浮物悬浮物)的废水的废水(白水白水)。 二、水利工程二、水利工程 开辟航道工程主要影响是清除航道中树木和开辟航道工程主要影响是清除航道中树木和淤积物妨碍航行和改变水流流态产生易受侵蚀的底质淤积物妨碍航行和改变水流流态产生易受侵蚀的底质和不稳定河床;船舶通航使水变混,减少光线透人深和不稳定河床;船舶通航使水变混,减少光线透人深度,改变水生生物的结构,使耐污性生物量增加,水度,改变水生生物的结
67、构,使耐污性生物量增加,水生生物生产力降低,船舶通航还造成水体污染。生生物生产力降低,船舶通航还造成水体污染。灌溉工程是用人工控制方法把水施于农作物,灌溉工程是用人工控制方法把水施于农作物,促其生长。这类工程的影响是从河流和湖泊中促其生长。这类工程的影响是从河流和湖泊中取走大量的水使河流流量减小,灌溉回流水对取走大量的水使河流流量减小,灌溉回流水对河流可能造成污染。河流可能造成污染。小型水库的影响面较广,会影响栖息地的物小型水库的影响面较广,会影响栖息地的物种多样性,蓄水引起底层溶解氧缺乏,季节性种多样性,蓄水引起底层溶解氧缺乏,季节性温度分层、沉积和潜在性富营养化等水质变化。温度分层、沉积和
68、潜在性富营养化等水质变化。 大型水库和水电工程建设对水库内和上下游的水质大型水库和水电工程建设对水库内和上下游的水质和水量及生态影响包括:和水量及生态影响包括: A水库内水质发生季节性变化;水库内水质发生季节性变化; B均匀地减少下游进入河口的流量,可能引起盐均匀地减少下游进入河口的流量,可能引起盐水入侵;水入侵; C降低下游河段自净能力;降低下游河段自净能力; D蒸发量加大,减少下游河水流量;蒸发量加大,减少下游河水流量; E妨碍回游性鱼类的生长、繁殖;妨碍回游性鱼类的生长、繁殖; F促进库内水草和浮水植物的生长;促进库内水草和浮水植物的生长; G可能减少输人下游土地的营养物量。可能减少输人
69、下游土地的营养物量。 三、农业和畜牧业开发三、农业和畜牧业开发 其主要影响是由土地利用方式的改变或土其主要影响是由土地利用方式的改变或土地过度利用造成的。主要影响是:地过度利用造成的。主要影响是:z 农业过量施用化肥和农药,污水灌溉等农业过量施用化肥和农药,污水灌溉等造成对地表水体的非点源污染;造成对地表水体的非点源污染;z 禽畜饲养业开发产生大量粪便废水污染禽畜饲养业开发产生大量粪便废水污染地表水体;地表水体;z 过度的放牧引起草地退化,土壤侵蚀,过度的放牧引起草地退化,土壤侵蚀,影响水质和造成荒漠化等。影响水质和造成荒漠化等。四、矿业开发四、矿业开发矿业属于自然资源开采和粗加工,对水矿业属
70、于自然资源开采和粗加工,对水生生态和水质、水量均有影响。生生态和水质、水量均有影响。水力开采作业水力开采作业(如淘金如淘金)改变河床结构,尾矿改变河床结构,尾矿的排放造成淤积和水土流失,使水质恶化,也的排放造成淤积和水土流失,使水质恶化,也使水生生境剧烈改变,导致水生生物种群量下使水生生境剧烈改变,导致水生生物种群量下降乃至灭绝。降乃至灭绝。尾矿堆积和河流污染造成土壤污染、侵蚀并尾矿堆积和河流污染造成土壤污染、侵蚀并使农作物、牲畜受害。使农作物、牲畜受害。 五、城市污水处理厂和垃圾填埋场五、城市污水处理厂和垃圾填埋场 1污水处理厂污水处理厂 施工期的影响主要是改变地貌、河流和施工期的影响主要是
71、改变地貌、河流和天然渠道的流向,可能引起土壤侵蚀、河渠的天然渠道的流向,可能引起土壤侵蚀、河渠的淤积或冲刷。淤积或冲刷。运行期排水可能提高河道的运行期排水可能提高河道的BOD、悬浮、悬浮物和磷、氮浓度。物和磷、氮浓度。如污水厂除磷、脱氮措施,则排入湖、库如污水厂除磷、脱氮措施,则排入湖、库会引起富营养化。会引起富营养化。2 2垃圾填埋场垃圾填埋场Z暴雨径流夹带填埋场表面的大量污染物可能暴雨径流夹带填埋场表面的大量污染物可能溢入水体造成污染;溢入水体造成污染;Z填埋场的渗滤液通过侧向渗入河道;填埋场的渗滤液通过侧向渗入河道;Z如果地下水与地表水有补给关系,则受渗滤如果地下水与地表水有补给关系,则
72、受渗滤液污染的地下水可能进污染地表水。液污染的地下水可能进污染地表水。 第六节 地表水环境影响预测和评价一、工作程序、评价等级和评价标准一、工作程序、评价等级和评价标准1技术工作程序技术工作程序 地表水环境影响评价的技术工作程序可分地表水环境影响评价的技术工作程序可分为四个阶段(见图):为四个阶段(见图): 第一阶段第一阶段:了解工程设计、现场踏勘、了解环了解工程设计、现场踏勘、了解环境法规和标准的规定、确定境法规和标准的规定、确定评价级别评价级别和和评价范评价范围围、编、编制环境影响评价工作大纲,在这阶段还要做些环境现制环境影响评价工作大纲,在这阶段还要做些环境现状调查和工程分析方面的工作;
73、状调查和工程分析方面的工作;n第二阶段:第二阶段:详细开展水环境现状调查和监详细开展水环境现状调查和监测,做仔细的工程分析,在此基础上评价水测,做仔细的工程分析,在此基础上评价水环境现状;环境现状;n第三阶段:第三阶段:根据水环境排放源特征,选择根据水环境排放源特征,选择或建立和验证水质模型,预测拟议行动对水或建立和验证水质模型,预测拟议行动对水体的污染影响,并对影响的意义及其重大性体的污染影响,并对影响的意义及其重大性作出评价,并且研究相应的污染防范对策;作出评价,并且研究相应的污染防范对策;n第四阶段:第四阶段:提出污染防治和水体保护对策,提出污染防治和水体保护对策,总结工作成果,完成报告
74、书,为项目监测和总结工作成果,完成报告书,为项目监测和事后评价作准备。事后评价作准备。 2 2评价等级的划分评价等级的划分 环境影响评价技术导则环境影响评价技术导则地面水环境地面水环境(HJ(HJT2.3T2.393)93),根据根据拟建项目排放的废水量拟建项目排放的废水量、废水组分复废水组分复杂程度杂程度、废水中污染物迁移废水中污染物迁移、转化和衰减变化特点转化和衰减变化特点以及以及受纳水体规模和类别受纳水体规模和类别,将,将地表水环境影响评价分为三级地表水环境影响评价分为三级。不同级别的评价工作要求不同,一级评价项目要求最高,不同级别的评价工作要求不同,一级评价项目要求最高,二级次之,三级
75、较低。二级次之,三级较低。n(1)建设项目的污水排放量建设项目的污水排放量污水排放量污水排放量Q(m3/d)按大小划分为五个等级:按大小划分为五个等级:Q20,000; 20,000Q10,000; 10,000Q5,000;5,000Q1,000; 1,000Q200注意注意:污水排放量中不包括间接冷却水、循环水污水排放量中不包括间接冷却水、循环水以及其它含污染物极少的清洁水的排放量,但以及其它含污染物极少的清洁水的排放量,但包括含热量大的冷却水的排放量。包括含热量大的冷却水的排放量。n(2)污染物分类污染物分类根据污染物在水环境中的输移、衰减特点根据污染物在水环境中的输移、衰减特点及其它们
76、的预测模式,将污染物纷纷为四类:及其它们的预测模式,将污染物纷纷为四类:持久性污染物持久性污染物(其中还包括在水环境中难其中还包括在水环境中难降解、毒性大、易长期积累的有毒物质降解、毒性大、易长期积累的有毒物质);非持久性污染物;非持久性污染物;酸和碱酸和碱(以以pH表征表征);热污染热污染(以温度表征以温度表征)。n(3)污水水质的复杂程度污水水质的复杂程度污水水质的复杂程度按污水中拟预测的污染物污水水质的复杂程度按污水中拟预测的污染物类型以及某类污染物中水质参数的多少划分为复杂、类型以及某类污染物中水质参数的多少划分为复杂、中等和简单三类。中等和简单三类。n复杂:复杂:污染物类型数污染物类
77、型数3,或者只含有两类污染,或者只含有两类污染物,但需预测其浓度的水质参数数目物,但需预测其浓度的水质参数数目10;n中等:中等:污染物类型数污染物类型数=2,且需预测其浓度的水,且需预测其浓度的水质参数数目质参数数目10;或者只含有一类污染物,但需预;或者只含有一类污染物,但需预测其浓度的水质参数数目测其浓度的水质参数数目7;n简单:简单:污染物类型数污染物类型数=1,需预测浓度的水质参,需预测浓度的水质参数数目数数目7。n(4)地面水域的规模地面水域的规模河流与河口,按建设项目排污口附近河河流与河口,按建设项目排污口附近河段的段的多年平均流量多年平均流量或或平水期平水期 平均流量划平均流量
78、划分为分为:大河:大河:150m3/s;中河:中河:15150m3/s;小河:小河:15m3/s。湖泊和水库,按湖泊和水库,按枯水期枯水期湖泊或水库的湖泊或水库的平均水深平均水深以及以及水面水面面积面积划分:划分:当平均水深当平均水深10m时:时:n大湖大湖(库库):25km2;n中湖中湖(库库):2.525km2;n小湖小湖(库库):2.5km2。当平均水深当平均水深10m时:时:n大湖大湖(库库):50km2;n中湖中湖(库库):550km2;n小湖小湖(库库):1.3时,可视为弯曲河流,时,可视为弯曲河流,否则可以简化为平直河流。否则可以简化为平直河流。4水质现状评价水质现状评价n水质现
79、状评价常采用指数法。水质现状评价常采用指数法。n(1)评价标准:地表水的评价标准应采用国家标评价标准:地表水的评价标准应采用国家标准或相应地方标准;国内尚无标准规定的水质准或相应地方标准;国内尚无标准规定的水质参数可参考国外标准或采用经主管部门批准的参数可参考国外标准或采用经主管部门批准的临时标准。评价区内不同功能的水域应采用不临时标准。评价区内不同功能的水域应采用不同类别的水质标准。同类别的水质标准。 (2)水质参数的取值:水质参数的取值: 在在实际实际工作中,往往监测数据样本量较小,难工作中,往往监测数据样本量较小,难以利用统计检验剔除离群值,这时,如果数据集的以利用统计检验剔除离群值,这
80、时,如果数据集的数值变化幅度甚大,应考虑高值的影响,宜取平均数值变化幅度甚大,应考虑高值的影响,宜取平均值与最大值的均方根作评价参数值,即值与最大值的均方根作评价参数值,即式中:式中:ii参数的评价浓度值;参数的评价浓度值; iki参数监测数据参数监测数据(共共k个个)的平均值;的平均值; imaxi参数监测数据集中的最大值。参数监测数据集中的最大值。(3)单项水质参数评价:单项水质参数评价:采用标准型指数单元:采用标准型指数单元:由于溶解氧和由于溶解氧和pH与其他水质参数的与其他水质参数的性质不同需采用不同的指数单元。性质不同需采用不同的指数单元。溶解氧的标准型指数单元:溶解氧的标准型指数单
81、元:式中:式中:IDOjj点的溶解氧浓度标准点的溶解氧浓度标准型指数单元;型指数单元;DOf饱和溶解氧的浓度;饱和溶解氧的浓度;DOjj点的溶解氧浓度;点的溶解氧浓度;DOs溶解氧的评价标准。溶解氧的评价标准。例:例:20摄氏度时,摄氏度时,标准值为标准值为3mg/L,测量,测量值为值为2mg/L,问,是否超标,超标指数是,问,是否超标,超标指数是多少?多少?pH的标准型指数单元:的标准型指数单元:式中:式中:IpH,jj点的点的pH标准指数单元;标准指数单元;pHjj点的点的pH监测值;监测值;pHsd评价标准中规定的评价标准中规定的pH下限;下限;pHsu评价标准中规定的评价标准中规定的p
82、H上限。上限。 水质参数的标准型指数单元大于水质参数的标准型指数单元大于“1”,表明该,表明该水质参数超过了规定的水质标准,已经不能满足使用水质参数超过了规定的水质标准,已经不能满足使用功能的要求。功能的要求。(4)多项水质参数综合评价法:多项水质参数综合评价法:根据水体水质数据的统计特点选用以下指数。根据水体水质数据的统计特点选用以下指数。 幂指数法幂指数法 加权平均法加权平均法向量模法向量模法算术平均法算术平均法式中:式中:Ijj点的综合评价指数;点的综合评价指数;Wj水质参数水质参数i的权值;的权值;Ii水质参数水质参数i的指数单元;的指数单元;m水质参数的个数;水质参数的个数;Iij污
83、染物污染物(水质参数水质参数)i在在j点的水质指数。点的水质指数。 以上各种指数中,幂指数法适于各水质参以上各种指数中,幂指数法适于各水质参数标准指数单元相差较大的场合;加权平均法数标准指数单元相差较大的场合;加权平均法一般用在的水质参数的标准指数单元相差不大一般用在的水质参数的标准指数单元相差不大的情况,向量模法用于突出污染最重的水质参的情况,向量模法用于突出污染最重的水质参数的影响。数的影响。 三、地表水环境影响预测三、地表水环境影响预测1预测条件的确定预测条件的确定(1)预测范围:由于地表水水文条件的特点,其预预测范围:由于地表水水文条件的特点,其预测范围与已确定的评价范围相一致。测范围
84、与已确定的评价范围相一致。(2)预测点的确定:为了全面反映拟建项目对该预测点的确定:为了全面反映拟建项目对该范围内地表水环境影响,一般选以下地点为预范围内地表水环境影响,一般选以下地点为预测点。测点。n已确定的敏感点;已确定的敏感点;n环境现状监测点,以利于进行对照;环境现状监测点,以利于进行对照;n水文条件和水质突变处的上、下游,水源地,水文条件和水质突变处的上、下游,水源地,重要水工建筑物及水文站附近;重要水工建筑物及水文站附近;n在河流混合过程段选择几个代表性断面;在河流混合过程段选择几个代表性断面;n排污口下游可能出现超标的点位附近。排污口下游可能出现超标的点位附近。 (3)预测时期:
85、预测时期: 对一、二级评价项目应预测自净能力最小和对一、二级评价项目应预测自净能力最小和一般的两个时期环境影响。对于冰封期较长的水一般的两个时期环境影响。对于冰封期较长的水域,当其功能为生活饮用水、食品工业用水水源域,当其功能为生活饮用水、食品工业用水水源或渔业用水时,还应预测冰封期的环境影响。或渔业用水时,还应预测冰封期的环境影响。 三级评价或评价时间较短的二级评价可只预三级评价或评价时间较短的二级评价可只预测自净能力最小时期的环境影响。测自净能力最小时期的环境影响。(4)(4)预测阶段:一般分建设过程、生产运行和服务预测阶段:一般分建设过程、生产运行和服务期满后三个阶段。期满后三个阶段。
86、所有拟建项目均应预测生产运行阶段对地表水所有拟建项目均应预测生产运行阶段对地表水体的影响,并体的影响,并按正常排污和不正常排污按正常排污和不正常排污 (包括事(包括事故)两种情况进行预测。故)两种情况进行预测。 建设过程超过一年的大型建设项目,如产建设过程超过一年的大型建设项目,如产生流失物较多、且受纳水体要求水质级别较高(在生流失物较多、且受纳水体要求水质级别较高(在类以上)时,应进行类以上)时,应进行建设阶段环境影响预测建设阶段环境影响预测。 个别建设项目还应根据其性质、评价等级、水个别建设项目还应根据其性质、评价等级、水环境特点以及当地的环保要求预测服务期满后对水环境特点以及当地的环保要
87、求预测服务期满后对水体的环境影响(如矿山开发、垃圾填埋场等)。体的环境影响(如矿山开发、垃圾填埋场等)。2 2预测方法的选择预测方法的选择 (1)(1)定性分析法:有定性分析法:有专业判断法专业判断法和和类比调查法类比调查法两种:两种: 专业判断法是根据专家经验推断建设项目对水专业判断法是根据专家经验推断建设项目对水环境的影响环境的影响。运用专家判断法(如特尔斐法)有助于。运用专家判断法(如特尔斐法)有助于更好发挥专家的专长和经验。更好发挥专家的专长和经验。 类比调查法是参照现有相似工程对水体的影响,类比调查法是参照现有相似工程对水体的影响,来推测拟建项目对水环境的影响来推测拟建项目对水环境的
88、影响。 定性分析法具有省时、省力、耗资少等优点,并定性分析法具有省时、省力、耗资少等优点,并且在某种情况下也可给出明确的结论。且在某种情况下也可给出明确的结论。(2)定量预测法:指应用物理模型和数学模型预测。定量预测法:指应用物理模型和数学模型预测。应用水质数学模型进行预测是最常用的。应用水质数学模型进行预测是最常用的。排放形式的简化排放形式的简化:排放形式分点源和非点源两种,:排放形式分点源和非点源两种,但以下情况可简化为均布的非点源:但以下情况可简化为均布的非点源:A无组织排放和均布排放源无组织排放和均布排放源(如垃圾填埋场及农田如垃圾填埋场及农田);B排放口很多且间距较近,最远两排污口间
89、距小于排放口很多且间距较近,最远两排污口间距小于预测河段或湖预测河段或湖(库库)岸边长度的岸边长度的15时。时。3.污染源和水体的简化污染源和水体的简化(1)污染源的简化污染源的简化:拟建项目排放废水的形式、排污:拟建项目排放废水的形式、排污口数量和排放规律是复杂多样的,在应用水质模型进口数量和排放规律是复杂多样的,在应用水质模型进行预测前常需将污染源简化行预测前常需将污染源简化(概化概化)。 以上所提排放口远近的判别可按:两排污口距以上所提排放口远近的判别可按:两排污口距离小于或等于预测河段长度离小于或等于预测河段长度1/20为近;两排污口距为近;两排污口距离大于预测距离的离大于预测距离的1
90、/5为远。为远。排入河流的两排放口距离较近,可简化为一个,其位排入河流的两排放口距离较近,可简化为一个,其位置假设在两者之间,其排放量为两者之和;置假设在两者之间,其排放量为两者之和;排入小型湖(库)的两排放口间距较近时,可简化为排入小型湖(库)的两排放口间距较近时,可简化为一个,其位置假设在两者之间,其排放量为两者之和。一个,其位置假设在两者之间,其排放量为两者之和。当两个或多个排放口间距或面源范围小于沿方向差分当两个或多个排放口间距或面源范围小于沿方向差分网格的步长时,可简化为一个,否则,应分别单独考虑。网格的步长时,可简化为一个,否则,应分别单独考虑。(2)地表水环境简化:地表水环境简化
91、: 河流的简化:为使河流断面和岸边形状规则化,河流的简化:为使河流断面和岸边形状规则化,可将河流可将河流简化为简化为矩形平直河流矩形平直河流,矩形弯曲河流矩形弯曲河流和和非矩形河流非矩形河流等三类等三类。 对大、中型河流对大、中型河流(流量流量q15m3s,BH20,且水流变化且水流变化较大较大(如变断面、变水深或变坡如变断面、变水深或变坡) ,一级评价时,其断面积,一级评价时,其断面积A 应应按非矩形、非平直河流计算,即按非矩形、非平直河流计算,即:除此均可简化为矩形平直河流,即除此均可简化为矩形平直河流,即ABH。4 4预测工作预测工作(1)(1)一般原则:一般原则: 数学模型预测河流水质
92、:数学模型预测河流水质: 非均匀混合段非均匀混合段:可采用完全混合模型。:可采用完全混合模型。 均匀混合段均匀混合段:可采用一维模型或零维模型预测:可采用一维模型或零维模型预测断面平均水质。(大、中河流,且排放口下游断面平均水质。(大、中河流,且排放口下游 3 35 km5 km以内有集中取水点或其他特别重要的环保以内有集中取水点或其他特别重要的环保目标时,均应采用二维模型或其他模型预测混合过目标时,均应采用二维模型或其他模型预测混合过程段水质。)程段水质。) 河流水温可采用一维模型预测断面平均值。河流水温可采用一维模型预测断面平均值。pHpH可以只采用零维模型预测。可以只采用零维模型预测。
93、小湖可采用零维数学模型,预测其平衡时的小湖可采用零维数学模型,预测其平衡时的平均水质,大湖应预测排放口附近各点的水质。平均水质,大湖应预测排放口附近各点的水质。第七节 地表水环境影响的评价 水环境影响评价是在工程分析和影响预测基础水环境影响评价是在工程分析和影响预测基础上,以法规、标准为依据解释拟建项目引起水环境上,以法规、标准为依据解释拟建项目引起水环境变化的重大性,同时辨识敏感对象对污染物排放的变化的重大性,同时辨识敏感对象对污染物排放的反应;对拟建项目的生产工艺、水污染防治与废水反应;对拟建项目的生产工艺、水污染防治与废水排放方案等提出意见;提出避免、消除和减少水体排放方案等提出意见;提
94、出避免、消除和减少水体影响的措施和对策建议;最后提出评价结论。影响的措施和对策建议;最后提出评价结论。1评价重点和依据的基本资料评价重点和依据的基本资料n(1)水质参数应结合建设、运行和服务期满三水质参数应结合建设、运行和服务期满三个阶段的不同情况对所有预测点和所有预测个阶段的不同情况对所有预测点和所有预测的水质参数进行环境影响重大性的评价,但的水质参数进行环境影响重大性的评价,但应抓住重点。应抓住重点。 多项水质参数综合评价的评价方法和评价的水多项水质参数综合评价的评价方法和评价的水质参数应与环境现状综合评价相同。质参数应与环境现状综合评价相同。如空间方面,水文要素和水质急剧变化处、水如空间
95、方面,水文要素和水质急剧变化处、水域功能改变处、取水口附近等应作为重点;水质方域功能改变处、取水口附近等应作为重点;水质方面,影响较大的水质参数应作为重点。面,影响较大的水质参数应作为重点。(2)进行评价的水质参数浓度应是其预测的浓度与进行评价的水质参数浓度应是其预测的浓度与基线浓度之和。基线浓度之和。(3)了解水域的功能,包括现状功能和规划功能。了解水域的功能,包括现状功能和规划功能。(4)评价建设项目的地面水环境影响所采用的水质评价建设项目的地面水环境影响所采用的水质标准应与环境现状评价相同。标准应与环境现状评价相同。(5)向已超标的水体排污时,应结合环境规划酌情向已超标的水体排污时,应结
96、合环境规划酌情处理或由环保部门事先规定排污要求。处理或由环保部门事先规定排污要求。2判断影响重大性的方法判断影响重大性的方法(1)规划中有几个建设项目在一定时期(如规划中有几个建设项目在一定时期(如5年)年)内兴建并且向同一地表水环境排污的情况可以采内兴建并且向同一地表水环境排污的情况可以采用用自净利用指数法自净利用指数法进行单项评价。进行单项评价。式中:式中:i,j,hi,j,si分别为分别为j点污染物点污染物i的浓度,的浓度,j点上游点上游i的浓的浓度和度和i的水质标准;的水质标准;自净能力允许利用率。自净能力允许利用率。n溶解氧的自净利用指数为:溶解氧的自净利用指数为:式中:式中:分别为
97、分别为j点上游和点上游和j点的点的溶解氧值,以及溶解氧的标准。溶解氧值,以及溶解氧的标准。 自净能力允许利用率自净能力允许利用率应根据当地水环境自应根据当地水环境自净能力的大小、现在和将来的排污状况以及建净能力的大小、现在和将来的排污状况以及建设项目的重要性等因素决定,并应征得主管部设项目的重要性等因素决定,并应征得主管部门和有关单位同意。门和有关单位同意。 当当Pij1时说明污染物时说明污染物 I 在在 j点利用的自净能点利用的自净能力没有超过允许的比例;否则说明超过允许利力没有超过允许的比例;否则说明超过允许利用的比例,这时的用的比例,这时的Pij值即为超过允许利用的倍值即为超过允许利用的
98、倍数,表明影响是重大的。数,表明影响是重大的。 (2)当水环境现状已经超标,可以采用指数单元法当水环境现状已经超标,可以采用指数单元法或综合指数法进行评价。或综合指数法进行评价。 具体方法:将由拟建项目时预测数据计算得到具体方法:将由拟建项目时预测数据计算得到的指数单元或综合评价指数值与现状值(基线值)的指数单元或综合评价指数值与现状值(基线值)求得的指数单元或综合指数值进行比较。根据比值求得的指数单元或综合指数值进行比较。根据比值大小,采用专家咨询法和征求公众与管理部门意见大小,采用专家咨询法和征求公众与管理部门意见确定影响的重大性。确定影响的重大性。3对拟建项目选址、生产工艺和废水排放方案
99、的评价对拟建项目选址、生产工艺和废水排放方案的评价n当拟建项目有多个选址、生产工艺和废水排放方当拟建项目有多个选址、生产工艺和废水排放方案,应分别给出各种方案的预测结果,再结合环境、案,应分别给出各种方案的预测结果,再结合环境、经济、社会等多重因素,从水环境保护角度推荐优选经济、社会等多重因素,从水环境保护角度推荐优选方案。这类多方案比较常可利用专家咨询和数学规划方案。这类多方案比较常可利用专家咨询和数学规划方法探求优化方案。方法探求优化方案。n生产工艺主要是通过工程分析发现问题,如有条生产工艺主要是通过工程分析发现问题,如有条件,应采用清洁生产审计进行评价。件,应采用清洁生产审计进行评价。4
100、消除和减轻负面影响的对策消除和减轻负面影响的对策(1) 对环保措施的建议一般包括对环保措施的建议一般包括污染消减措施污染消减措施和和环环境管理措施境管理措施两部分。两部分。n消减措施的建议应尽量做到具体、可行,以消减措施的建议应尽量做到具体、可行,以便对建设项目的环境工程设计起指导作用。对便对建设项目的环境工程设计起指导作用。对消减措施应主要评述其环境效益(应说明排放消减措施应主要评述其环境效益(应说明排放物的达标情况),也可以做些简单的技术经济物的达标情况),也可以做些简单的技术经济分析。分析。n环境管理措施建议中包括环境监测(含监测环境管理措施建议中包括环境监测(含监测点、监测项目和监测次
101、数)的建议、水土保持点、监测项目和监测次数)的建议、水土保持措施的建议、防止泄漏等事故发生的措施的建措施的建议、防止泄漏等事故发生的措施的建议、环境管理机构设置的建议等。议、环境管理机构设置的建议等。(2)常用消减措施常用消减措施对拟建项目实施清洁生产、预防污染和生态破坏对拟建项目实施清洁生产、预防污染和生态破坏是层根本的措施;其次是就项目内部和受纳水体的是层根本的措施;其次是就项目内部和受纳水体的污染控制方案的改进提出有效的建议。污染控制方案的改进提出有效的建议。推行节约用水和废水再用,减少新鲜水用量;结合推行节约用水和废水再用,减少新鲜水用量;结合项目特点,对排放的废水采用适宜的处理措施。
102、项目特点,对排放的废水采用适宜的处理措施。在项目建设期因清理场地和基坑开挖、堆土造成在项目建设期因清理场地和基坑开挖、堆土造成的裸土层应就地建雨水拦蓄池和种植速生的裸土层应就地建雨水拦蓄池和种植速生植被,减植被,减少沉积物进入地表水体。少沉积物进入地表水体。施用农用化学品的项目,可通过安排好化学晶施用施用农用化学品的项目,可通过安排好化学晶施用时间、施用率、施用范围和流失到水体酌途径等方面时间、施用率、施用范围和流失到水体酌途径等方面想办法,将土壤侵蚀和进入水体的化学品减至最少。想办法,将土壤侵蚀和进入水体的化学品减至最少。应采取生物、化学、管理、文化和机械应采取生物、化学、管理、文化和机械手
103、段一体的综合方法。手段一体的综合方法。在有条件的地区可以利用人工湿地控制在有条件的地区可以利用人工湿地控制非点源污染(包括营养物、农药和沉积非点源污染(包括营养物、农药和沉积物污染等)。人工湿地必须精心设计,物污染等)。人工湿地必须精心设计,污染负荷与处理能力应匹配。污染负荷与处理能力应匹配。在地表水污染负荷总量控制的流域,通在地表水污染负荷总量控制的流域,通过排污交易保持排污总量不增长。过排污交易保持排污总量不增长。(3)提出拟建项目建设和投入运行后的环境监测提出拟建项目建设和投入运行后的环境监测的规划方案与管理措施。的规划方案与管理措施。5提出评价结论提出评价结论在环境影响识别、水环境影响
104、预测在环境影响识别、水环境影响预测和采取对策措施的基础上,得出拟建和采取对策措施的基础上,得出拟建项目对地表水环境的影响是否能够承项目对地表水环境的影响是否能够承受的结论。受的结论。案例n燕京啤酒南厂扩产啤酒燕京啤酒南厂扩产啤酒15万吨万吨/年年技改环境影响评价技改环境影响评价1、项目简介1.1 工程介绍 燕京啤酒集团公司南厂位于顺义城南,距城区4km,计划技改将使南厂啤酒产量由45万吨/年扩大到60万吨/年。 技改主要工程包括:1)扩建麦芽生产能力4万吨/年制麦车间1个。2)扩建新增啤酒15万吨/年糖化车间1个。 3)扩建新增啤酒15万吨/年发酵车间1个。4)新增2000瓶/h灌装生产线一条
105、。5)扩大供水、供电、制冷、污水处理及原辅材料存储能力等1.2 周边地表水环境现状 地表水环境是本次评价现状,因此对地表水水文现状、地表水水质均进行系统调查: 1)地表水水文:调查区主要河流为月牙河、也为本工程污水受纳水体。全长17km,流域面积30.2km2,流域内有16个自然村,约2w多人口,45个企事业单位。 月牙河水主要来自降水来自雨水、工业废水、农业灌溉水的流失、渗漏及城乡生活污水。月牙河流域多年平均降水610mm,降水多集中79月,3 4月干旱,枯水期水量较小,枯水期河面宽3 6m,平均水深0.24 0.47m,平均流速0.36 0.45m/s,流量0.52 0.55m3/s。 牙
106、河已成当地排污河道,流域内主要排污企业9家,集中排放生活污水主要是顺义城南市政排水。其中顺义城南市政排水占流域污水水量67.7%,燕京啤酒厂占19.3%,顺义城南市政排水为主要水源污染。月牙河流域污染源监测结果汇总表序号污染源名称pH色度COD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)流量(万吨/年)1燕京啤酒厂8.14255003004802912北京轻型汽车公司7.952511641.512321.93顺义化肥厂7.455500501351504向阳制药厂7.6080208102821.95城南市政排水8.902530018020010226山子坟畜牧场8.5450257307901.
107、97北京化工原料厂8.901012639.450.38腐乳厂6.251001311206340.39沿河造纸厂7.638048410031518.210京华针织厂7.89557619.0970.32)地表水水质 为了解地表水水质,评价过程布设5个监测点对地表水进行系统监测,结果表明,区域地表水污染严重,各项水质指标均不满足标准要求,尤其啤酒厂下游500m出,COD超标44倍,说明燕京啤酒厂为造成月牙河水污染重要原因之一。2 工程污染源分析本工程主要污染源为水源污染,摘述如下:2.1 用、排水量分析 技改完成,南厂新鲜水用量由现状450万m3/a增加到570万m3/a,排水量由现状291万m3/
108、a增加到370万m3/a,平均日排水量1.23万m3/d,高峰日排水量1.48万m3/d。技改完成各车间水量平衡表如下:技改完成南厂水量平衡表用水部门用水量(万m3/a)排水量(万m3/a)排水去向新鲜水二次水合计制麦车间464624南总排口糖化车间877115825污水处理厂发酵车间702797710污水处理厂包装车间78117195138污水处理厂制冷车间33515241859水全部回用锅炉19419497南总排口生活及其他用水141411污水处理厂总计57019932563370排入月牙河2.2 排水水质分析 啤酒厂废水主要来自制麦、糖化、发酵、包装车间及锅炉房和生活。 1)制麦车间废水
109、:主要为洗麦、浸麦水。COD在1401300mg/L,除含有机物外,还有较多悬浮物。污染物pHCOD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)浓度6.651225634142制麦车间排水水质2)糖化车间废水(1)糖化、糊化锅洗涤水:糖化、糊化锅每出一批麦汁洗涤一次,洗涤水间断排放,水中含有机物较高,COD最高1万mg/L以上,水温2650 oC。(2)过滤槽洗涤水:过滤槽排放的洗涤水含少量酒糟颗粒物, 水中COD含量较高,水间断排放。(3)酒糟浸出水:酒糟排出后进入糟水分离器产生糟水,沉淀后排入厂区污水管网。(4)地面水冲洗:糖化车间含有一定量麦汁、糟渣等,有机物、悬浮物含量都很高,对糖化
110、车间外排污水水质监测如下表:污染物pHCOD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)浓度6.6528187211133糖化车间外排污水水质3)发酵车间:主要为发酵罐洗涤水,间歇排放,污染物主要为有机物和微量消毒液。水质如下:污染物pHCOD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)浓度6.891250720211发酵车间外排污水水质4)包装车间 主要为酒瓶洗涤水、灌瓶机洗涤水和地面洗涤水。酒瓶洗涤一般用碱液浸泡再冲洗,包装车间排水可分为两部分:(1)废碱液水:水量小但碱度、有机物及SS含量都很高,每洗涤2.5w个酒瓶,产生碱液2m3 ,碱液为间断排放,水质如下。(2) 一般洗涤水:包
111、括酒瓶、灌装机、地面洗涤水,基本连续排放,但水质波动大,初洗水水质有机物含量高,终洗水较清洁。污染物pHCOD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)浓度7.141339337547包装车间外排污水水质5)锅炉废水n现有3个锅炉房,11台锅炉,均采用麻石水膜除尘器,耗水较多,外排污水主要为除尘器冲灰水和冲渣水。污染物pHCOD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)浓度8.1741119.3445锅炉房外排污水水质6)生活污水:主要为食堂废水,洗涤水和办公楼的洗浴及冲厕用水,污染物主要为有机物、悬浮物和油脂。综上:南厂各部门所排废水均含有较高有机物和悬浮物,可生化性较好制麦车间污水
112、锅炉房污水糖化车间污水发酵车间污水包装车间污水生活及其他排水沉淀沉淀南总排口月牙河污水处理厂北总排口月牙河南厂技改后污水排放途径 本次技改,污水全部由南北两个总口排入月牙河,如上图示。 制麦车间排出的洗麦、浸麦水及锅炉房冲渣水沉淀后,直接排入月牙河,预计排水量90100万 m3/a,平均日排水量3000 5000m3。 其他污水全部进入污水处理厂,处理后排放,本次技改对污水处理厂进行增容改造,日处理能力1.5万m3,处理工艺采用A-SBR法。技改后污水厂实际处理水量270 280万 m3/a,日均0.9 0.93万 m3,最高日可达1.12 m3。2.3 水质指标及污染物排放总量技改后污染物排
113、放浓度及总量 本次技改,水质达标排放,即总排水水质达二级排放标准,排水水质及污染物排放总量如下表:排水量(万m3/a)排水水质污染物排放量(t/a)pHCOD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)CODSS3706.0 8.55020502221853、地面水环境影响评价3.1 废水特点 啤酒厂废水水质为单一有机型废水,废水BOD、COD、SS含量较高,可生化性好,以处理,该厂BOD/COD之比在0.56左右。3.2 废水排放情况 技改完成,排水量增加到94万m3/a,污水处理能力由目前1500 m3/d(灌溉标准)增加到1.5万 m3/d(二级标准),污染物总量比现状有所消减,COD
114、减少6581t/a,SS减少2434t/a。3.3 南厂排水对月牙河的影响预测3.3.1 预测范围及断面 燕京啤酒厂为月牙河重要污水源,本次评价对月牙河预测范围为排污口至月牙河与中坝河汇合点,月牙河在啤酒厂下游有10个排污点,集中在窑坡和沿河两处,因此,进行水质预测,见月牙河分为三段:啤酒厂窑坡沿河与中坝河汇合处,窑坡和沿河断面污水水量及水质如下表:断面排污水量(m3/s)排水水质(mg/L)CODBODSS窑坡0.038321160191沿河0.0058484100315月牙河窑坡及沿河断面排污水量、水质3.3.2 预测项目及源强 据啤酒厂污水特点和受纳水体水质现状,预测项目确定为COD、S
115、S。 据工程污染源分析,技改完成后,啤酒厂排水水量为1.23万 m3/d,高峰排水量1.48万 m3/d,考虑其最大影响,预测水量取1.48万 m3/d,排水水质COD 60mg/L,SS 50mg/L。3.3.3 预测内容1)当为月牙河现状水质,技改完成后,排水对月牙河水质影响2)当月牙河按规划要求,达到其目标水质(三级),南厂排水对其影响。3.3.4 预测模式选择1) 混合过程长度的确定污染物进入水体混合过程长度由下式估算:2) COD浓度预测3)SS浓度预测3.3.5 预测参数确定1)月牙河水质按现状水质考虑,衰减(降解)系数K按北京环科院实测值,K=0.22/d。2)月牙河水质为规划水
116、质,选用与规划水质接近的中小河水K值,采用国家环科院编制的北京林河开发区环境影响报告书的数值,K为0.17/d。3.3.6 预测结果1)完全混合段长度 评价过程对月牙河燕京啤酒厂排污口处水文参数进行实测,如下表。经计算,燕京啤酒厂排污入月牙河完全混合长度为158.2m。参数B(m)H (m)V(m/s)I数值1.400.520.800.002月牙河水文参数2)月牙河水质为现状水质各预测断面水质 由现状监测,啤酒厂污水排入月牙河前,月牙河水质COD=197mg/L,SS=58.5 mg/L,河流流量0.58m3/s,经计算,啤酒厂排入月牙河完全混合后水质COD=166 mg/L, SS=56.6
117、mg/L,预测断面水质如下:断面名称据排污口距离(m)预测水质(mg/L)CODSS1500165560623850215102311250208103414000205103现状水质背景下月牙河各断面预测水质3)月牙河达到规划水质目标,啤酒厂排水影响 规划水质只对COD有要求,没有对SS值要求,因此,只对COD影响预测。 月牙河达规划水质目标,各排污口均需达标排放,其水质水量均有较大变化,难于确定,因此,预测在如下前提进行(1)月牙河水质背景COD=20mg/L;(2)不考虑下游排污口所排污水影响。 经预测,月牙河达规划水质目标,啤酒厂排污入月牙河经完全混合后的水质COD=29.1mg/L,
118、各断面COD浓度如下:断面名称据排污口距离(m)COD(mg/L)1500292385028.731125027.941400027.63.3.7本次技改工程对月牙河水质的影响评价断面名称现状水质(mg/L)技改后水质(mg/L)CODSSCODSS1383.531316556.6221510235301312081034563158205103 技改完成月牙河断面水质浓度与现状浓度比较如上表,可知,若月牙河维持现状水质水量不变,南厂污水处理排入月牙河,将会月牙河各断面水质有所改善。 当月牙河清污改造达规划水质(3级),南厂排水将对整个月牙河产生影响,排污口下游500m处,月牙河水COD=29mg/L,到月牙河与中坝河交汇处,COD浓度降到27.6mg/L,水中COD浓度略高于3级标准,水质有所下降。