入湖污染源控制与负荷削减集成技术,供应,水专项,太湖流域
技术简介/摘要
(一)基本原理
以太湖梅梁湾和竺山湾的上游陆域主要入湖区为研究对象,以区域化学需氧量、氨氮、总氮和总磷等主要污染物源解析为基础,以分区环境容量和区域河网水质目标为依据,采用多目标优化方法,科学确定分源(工业源、城镇生活源、农村面源)最优削减目标,按照远近结合、分源分区控制的原则,制定区域总量控制与入湖污染负荷综合削减方案,具体包括产业结构调整与土地利用优化、工业污染源治理与循环经济、城镇生活污染源治理、农村面源削减、入湖河流水环境综合整治方案等,制订配套重点工程实施计划,开展示范区污染源控制和污染减排综合示范,形成污染源控制系统方案,为太湖主要入湖河流小流域水环境整治规划编制提供技术支撑,为全流域污染源控制和污染减排提供示范。
(二)工艺流程
1)多目标优化分配
根据重污染区总量控制目标,在分析区域产业结构和污染源特点基础上,采用线性规划方法,构建治污投资费用为目标函数,以水环境容量、工业污染源控制、生活污染源控制、以及农村面源控制等污染治理水平为约束,结合地方环境管理需求确定约束条件,利用MATLAB进行分析求解,最终得到化学需氧量、氨氮和总磷的分源控制目标。
2)产业结构调整
目标设定:
根据研究区重污染区工业各行业的结构及各行业对水环境的污染特点,利用计量经济模型,以工业经济最大化为目标函数,以污染减排为约束,构建水环境-工业经济结构多目标优化模型。分别以经济增长速度、工业产业结构、工业用水量以及废水治理费为指标设立不同情景,采用情景分析方法,确定优化目标,结果为产业结构在单位工业产值用水量下降30%、废水治理费用占工业增加值的3.0%的条件下,有利于实现工业经济最大化的目标。
方案制定:
通过研究区水环境污染负荷与产业发展状况的关联性研究,结合水环境容量的约束条件和区域的产业发展定位,确定产业结构调整方向和区域产业空间布局。通过对研究区分区水环境容量和各分区产污指数的叠加分析,将研究区划分为重点调整区、优化调整区和一般调整区,以此区划为基础进而制定产业发展的引导措施。
3)污染源综合削减技术
根据重污染区环境和污染源特征,依据分源最优控制目标,以分源治理水平为约束条件,优化配置以工业园区整治、企业关停并转、工业废水提标改造、城镇污水治理、种植业治理等分源措施,满足重污染区、入湖河流区域的污染物减排要求的最小治理费用方案。形成了以关停并转企业694家、新扩建污水处理厂44座、建立农村生活污水处理工程710处等污染源重点工程措施,最终97个分区(分镇)达标率为73%,入湖河流区水质达标率提高到60%以上。
(三)关键技术
入湖污染源控制与负荷削减集成技术
(四)技术来源及知识产权概况
优化集成
推广应用案例
实际应用案例介绍:1)运用多目标规划方法将污染物削减额度分配到各个污染源,相对于同比例分配削减额度的方法,能够考虑各污染源不同的治理效益水平以及经济可行性,构建目标函数,形成各污染源削减目标分配的最优组合方式,并能够优化配置各污染源具体治理措施,形成最优分源削减方案。2)将工业用水、污染排放及治理费用引入投入产出模型,通过工业经济与污染物产生量之间的有效关联,采用需水量、COD排放量、废水治理费用等约束指标,核算工业经济最大化可能带来的环境污染,设定工业经济发展调整目标,另外统筹考虑水环境容量的约束性和区域差异性,优化产业结构布局,制定产业结构调整方案。3)建立了基于环境容量的排污总量分区控制管理模式,研究了人口、产业高密度河网地区工业源、生活源和农业面源(种植业和养殖业)的产污量、排污量、入河量的调查和测算方法体系,采用河段水质校核污染物入河总量的方法,核算了各类污染源排放总量,系统运用工业点源提标改造、结构调整、城镇污水集中处理等措施,制订入湖污染负荷综合削减方案。
工艺流程图: