工业结构对辽河流域沈阳段水环境影响及减排潜力分析

吴 丹,张 雪,夏广锋,闫艳芳,张立平

(1.辽宁大学 环境学院,辽宁 沈阳 110036; 2.辽宁省环境科学研究院,辽宁 沈阳 110031)

工业结构对辽河流域沈阳段水环境影响及减排潜力分析

吴 丹1,张 雪1,夏广锋2,闫艳芳1,张立平1

(1.辽宁大学 环境学院,辽宁 沈阳 110036; 2.辽宁省环境科学研究院,辽宁 沈阳 110031)

在水资源总量控制约束下,分析2015年辽宁省工业企业废水排放及治理情况,以COD、氨氮为污染指标,研究辽河流域沈阳段工业废水排放及其对水环境影响和各行业废水污染减排潜力,并分别与辽河上游铁岭段、辽河下游盘锦段进行污染减排强度对比;以单位产值用水量、污染物排出负荷为基础探讨用水和产业结构之间的关系,从而为水环境约束条件下的沈阳市工业结构调和工业污染减排提供指导和技术支撑.

工业结构;减排强度;减排潜力

0 引言

水资源是基础性的自然物质资源,同时也是战略性的经济资源,是人类赖以生存的物质基础和社会经济可持续发展的动力,也是各产业和国民经济建设的共同命脉[1].长期以来,我国对工业废水排放情况的宏观分析只停留在简单的总量统计,缺乏对不同地区、不同行业工业废水排放的污染物的综合研究[2-4].关于水资源与产业结构调整方面研究相对较少,本文基于工业不同行业的废水污染物的综合研究,对辽河流域沈阳段的工业结构调整及污染减排潜力进行分析.

1 研究区概况

1.1 研究区自然概况

辽河在沈阳境内全长270公里,主要支流有秀水河、养息牧河、柳河、绕阳河[5-6].辽河属季节性河流,河道径流量对水质影响较大,枯水期水质污染相对严重.因长期的高强度区域开发导致流域内生态环境不断恶化、水资源严重不足,不仅威胁着辽河的生态安全,更制约了区域经济与社会的又好又快发展[7-9].

2 水环境现状分析与工业产业结构调整

2.1 工业产业结构与水环境现状分析

沈阳作为重工业发展基地,工业增加值始终居于主导地位.2015年沈阳市工业主要行业产值、用水、排污情况见表1.2015年沈阳市主要工业COD总排出量为6 083.1吨,氨氮总排放量为522.4吨.全市分布在辽河流域的主要工业增加值实现3 032.2亿元,比往年增长6.3%.工业主要行业增加值占GDP总量的41.7%.目前,沈阳市工业产业类别较单一, 主要集中于传统行业.

材、交通、饮料、冶金、医药、电气行业是沈阳工业的主导行业,其工业增加值占整个行业的87.4%,对沈阳市的经济贡献率较大,用水量也相对较大.废水排放量由大到小依次为电力、化工、饮料、医药以及交通行业,其中废水排放强度从废水中COD指标的污染物排放量来看,沈阳市各行业废水对水环境影响贡献率较大的行业依次为医药、食品、电力、饮料四大行业,如图1.由此可见以上行业是COD排放量的主要来源.氨氮排放量对水环境影响贡献率较大的依次为饮料、化工、医药及交通行业.

图1 沈阳市工业各主要行业排放废水中COD、氨氮排放量

2.2 产业结构调整分析

目前,沈阳段部分行业依然存在工业用水量大、废水重复利用率低、废水产排对水环境影响较大等问题.通过比较各目标排放强度及工业用水量探讨用水与产业结构调整之间的关系.污染物排放强度,即单位GDP的污染物排放量[13-14].采用污染物排放强度综合评价这一指标,分析辽河流域沈阳段主要工业废水中的主要污染物排放强度的差异状况.综合评价值越小,表示污染物排放强度越小,单位GDP的环境负荷越小,环境效率越高[15].根据单位GDP下各行业COD、氨氮排放负荷见表2.

表2 单位GDP下各行业COD、氨氮排放负荷见表

研究结果表明,各行业污染物单位GDP的环境负荷差别显著,如图2工业企业COD单位GDP的环境负荷由大到小的行业依次为造纸、纺织、食品及医疗行业.工业企业氨氮单位GDP的环境负荷较大的行业由大到小依次为造纸、化工、食品和医药行业.这些行业排放的污染物的量相对较大,对辽河流域水环境影响较大.由此,针对产排强度较大的行业,提高工艺水平、加强节水管理以提高用水效率是其基本方向.

图2 单位GDP下各行业COD、氨氮排放负荷

2015年辽河流域沈阳段的轻重工业总产值比例为10∶37.2,基础工业与加工工业的比例为23.5∶10.沈阳市工业依然以高耗能产业为主,处于工业发展中期,属于粗放型发展方式.因此造成辽河流域水质恶化局面.单位GDP工业用水量结果表明:辽河流域沈阳段的电力、食品、造纸和化工行业单位GDP工业用水量较大,这些传统行业应为节能的主要改造行业,需要对其进行技术上的改造、引入替代能源以及进行污染末端治理.同时,应研究传统高能耗行业和主要排污行业的主要污染物排放控制水平和减排潜力,再综合其他因素确定实施污染物减排的主要企业名单.通过相关调整以实现经济、环境和社会效益结合最大化.发展新兴低能耗高产出行业、进行产业升级、关停或整改高能低产出行业,引入先进污染控制技术,通过调整沈阳市的行业结构实现污染物减排是工业结构调整的基本方向.

3 污染指标COD、氨氮减排潜力分析

3.1 辽河流域沈阳段、铁岭段及盘锦段工业废水污染指标COD、氨氮减排强度对比分析

按辽河流域上、中、下游代表性地理位置分别选以铁岭、沈阳以及盘锦市三个城市为研究对象,以COD、氨氮作为污染指标,并以同期流域污染物排放强度最低值作为流域污染物排放强度目标值,计算各市主要行业工业废水污染物排放强度,并对其减排强度并进行对比分析[15-17].

表3结果表明:COD排放强度减排方面,沈阳段COD减排强度较大的行业为纺织、食品、医药和电力行业.氨氮排放强度减排方面,依次为医药、纺织、化工和电力行业;铁岭段重点行业的COD减排强度由大到小依次造纸、采矿、饮料和医药行业.氨氮减排强度由大到小依次为采矿、医药、饮料和电气行业;盘锦段重点行业的COD减排强度由大到小依次造纸、采矿、饮料和医药行业.氨氮减排方面依次为采矿、纺织、造纸和建材行业.

由对比可知,沈阳段较铁岭和盘锦段除了采矿和造纸行业在其他行业中尚有COD减排潜力,除了采矿和建材行业其他行业在氨氮减排方面尚有减排潜力.

表3 辽河流域上中下游各典型代表城市COD、氨氮排放强度对比

注:指标中有min标记者为指标最小值.

3.2 辽河流域沈阳段主要污染物减排潜力分析

2015年,辽河流域沈阳段的造纸业、食品业、纺织业及医药行业的废水排放量以及污染物的排放量均显著高于其他行业.各主要高耗能产业的代表性产品单位能耗水平显示,沈阳工业节能减排尚有较大的潜力.

假设沈阳市各行业保持2015年的工业总产值不变,其污染物排放强度能够达到位于同期辽河流域污染物排放强度最小值作为流域污染物排放强度目标值,分别计算其污染物指标减排潜力[18].如表4行业废水中COD减排强度较大的行业的减排潜力为:纺织业将减排23.2 t,医药业将减排224.3 t,食品业将减排952 t;氨氮减排强度较大的行业的减排潜力为:医药、纺织、化工和电力行业将分别减排76 t、0.8 t、59.2 t和53.9 t.

表4 辽河沈阳段各行业目标污染物COD、氨氮减排潜力

4 结论

1)沈阳市的工业废水主要由传统企业排放.医药、食品、电力及饮料等行业是辽河沈阳段的主要工业废水排放行业,这4个行业的工业废水、COD和氨氮排放量之和分别占全区排放总量的28.9% 、18.7% 、15.6% 和14.4%.

2)传统行业应为节能的主要改造行业.需要对其进行技术上的改造、引入替代能源以及进行污染末端治理.综合其他因素确定实施污染物减排的主要企业名单.发展新兴低能耗高产出行业、进行产业升级、关停或整改高能低产出行业以降低污染物排放.通过调整沈阳市的行业结构实现污染物减排是工业结构调整的基本方向.

3)各主要高耗能产业的代表性产品单位能耗水平显示,沈阳工业节能减排尚有较大的潜力.行业废水中COD减排强度较大的行业的减排潜力为:纺织业将减排23.2 t,医药业将减排224.3 t,食品业将减排952 t;氨氮减排强度较大的行业的减排潜力为:医药、纺织、化工和电力行业将分别减排76 t、0.8 t、59.2 t和53.9 t.

[1] 吴泽宁,索丽生.水资源优化配置研究进展[J].灌溉排水学报,2004,23(2):1-5.

[2] 於方,张强,过孝民.中国主要工业废水排放行业的污染特征与行业治理重点[J].环境保护,2003,(10):38-43,53.

[3] 李慧颖,杜晓明,王洪波,等.东三省工业废水污染物排放的时空变化规律研究[J].环境科学研究,2008,21(2):168-174.

[4] 毛小苓,倪晋仁,郭雨蓉.区域工业企业用水和废水排放特征分析研究以-深圳市为例[J].应用基础与工程科学学报,2001,9(1):43-51.

[5] 韩苏.“十二五” 辽河流域沈阳段污染治理对策初探[J].环境科学导刊,2013,32(5):65-67.

[6] 赵卫,刘景双,苏伟,等.辽宁省辽河流域水环境承载力的多目标规划研究[J].中国环境科学,2008,28(1):73-77.

[7] 杨顺利.辽河(沈阳段)水质污染状况及其流域综合整治对策[J].辽宁城乡环境科技,18(1):5-6.

[8] Papageorgiou K,Brotherton I.A management planning framework based on ecological,perceptual and economic carrying capacity:The case study of Vikos-Aoos National Park,Greece [J].Journal of Environmental Managemen,1999,56(4):271-284.

[9] Baird A J,Wilby R L.Eco-hydrology:Plant and water in terrestrial and aquatic environments [M].London and New York:Routledge Press,1999.

[10] 王彤,夏广锋.基于水资源环境承载力约束的工业结构调整模型研究[J].四川环境,2010,29(6):72-80.

[11] 宋先松.黑河流域水资源约束下的产业结构调整研究-以张掖市为例[J].干旱区资源与环境,2004,18(5):81- 84.

[12] 吴加清,代燕.艾比湖流域水资源利用现状下的产业结构调整[J].新疆师范大学学报:自然科学版,2006,25(1):80- 82.

[13] 陈景东,我国主要污染物排放强度的区域差异分析[J].生态环境,2008,17(1):133-137.

[14] 孙启宏,韩明霞,乔 琦,等.辽河流域重点行业产污强度及节水减排清洁生产潜力[J].环境科学研究,2010,23(7):870-876.

[15] 苏丹,王治江,王彤,等.辽河流域工业废水主要污染物排放强度单元差异分析[J].生态环境,2010,19(2):275-280.

[16] VALERIA C,MONNI S.Environment,human development and economic growth[J].Ecological Economics,2008,64(4):867-880.

[17] 李名升,佟连军,仇房道.工业废水排放变化的因素分解与减排效果[J].环境科学,2009,30(3):708-712.

[18] 刘宁锴.昆山高新区工业废水减排潜力分析[J].电力环境保护,2011,27(1):55-57.

(责任编辑李超)

InfluenceofIndustrialStructureonWaterEnvironmentofShenyangReachofLiaoRiverBasinandAnalysisofEmissionReductionPotential

WU Dan1,ZHANG Xue1,XIA Guang-feng2,YAN Yan-fang1,ZHANG Li-ping1

(1.SchoolofEnvironment,LiaoningUniversity,Shenyang110036,China;
2.LiaoningAcademyofEnvironmentalSciences,Shenyang110031,China)

Based on the control of total water resource,analysis of industry wastewater discharge and treatment in Liaoning 2015.The COD and ammonium were used as the pollution index to study the discharge of industrial wastewater of Liaohe River in Shenyang and its effect on water environment and wastewater Pollution.Study of segment pollution intensity,comparison the upper reaches of the Liaohe River in Tieling to Liaohe downstream in Panjin.Discussed the relationship between water and industrial structure based on pollutant discharge load and unit of water consumption.Provided guidance and technical support to Shenyang industrial structure and pollution under water restriction.

industrial structure;reduction intensity;emission reduction potential

2016-12-28

国家重大水专项“水体污染控制与治理”资助(2012ZX07505-005)

吴丹(1979-)，女，博士，副教授，主要从事环境污染控制技术研究，E-mail:Inuwudan@126.com.

X 824

A

1000-5846(2017)03-0269-07