基于水体纳污能力的水环境质量达标整治方案——以官洲河广州工业用水区为例

◎王志才 广州市流溪河灌区管理中心

仪彪奇 广州市蓝翌环保科技有限公司

1.概况

官洲河广州工业用水区位于广州市中心城区，汇水范围涉及海珠区、番禺区和黄埔区，依据精度为1弧秒（即30m一个点）的DEM，运用ArcGIS对DEM数据进行裁剪，勾划出汇水区范围，结合广州市的行政区划以及《广州市环境总体规划（2014-2030年）》和《广州市水环境质量达标规划》，将官洲河广州工业用水区划分出4个控制单元，分别为：石榴岗河、黄埔涌、北亭涌-南亭涌、博上涌-深井涌-长洲涌。

本文以2017年官洲河广州工业用水区为水平年，以实现2019年该用水区水环境质量达标为主要工作目标，通过估算水功能区污染物排放量和入河量，计算并复核水功能区纳污能力，提出污染物控制解决方案，并进行达标可行性分析，实践并验证了基于水体纳污能力的水环境质量达标整治方案。

2.污染物排放量与入河量估算

官洲河广州工业用水区集水范围内污水排放主要来自于城镇生活污染源、工业污染源、畜禽养殖污染源、农田污染源及城市径流污染源，污染物取CODCr和NH3-N进行计算。

根据《主要水污染物总量减排核算细则》、《广州市水环境质量达标规划》与《广州市水环境主要污染物解析（一）》、《全国水环境容量核定技术指南》计算官洲河广州工业用水区内各控制单元的城市径流污染物排放量，估算得出各控制单元内城市径流年污染物排放量。

通过对用水区集水范围内污染源排入河流的CODCr及NH3-N进行汇总，得到表1和表2。

表1 各控制单元的CODCr入河总量 单位：t/a

表2 各控制单元的NH3-N入河总量 单位：t/a

3.纳污能力计算与复核

水域纳污能力的确定是水污染物实施总量控制的依据。

纳污能力计算方法按照《水域纳污能力计算规程》（GB/T 25173-2010）和《全国水资源综合规划地表水资源保护补充技术细则》（2003.07）执行。根据官洲河广州工业用水区的特点，因为该水功能区受到潮汐的影响，对于感潮河段，采用河口一维模型来进行计算。

根据官洲河广州工业用水区规模以上排污口调查结果、污水处理厂以及主要河涌的分布，概化出6个排污口用以代表该用水区各控制单元以及规模以上排污口的排污情况：P1石榴岗河；P2黄埔涌；P3北亭涌-南亭涌；P4 博上涌-深井涌-长洲涌；P5沥滘污水处理厂；P6 生物岛污水处理厂。排放量与污染物浓度根据其设置规模计算。排污口概化位置见图1。

图1 排污口概化位置图

计算得到官洲河广州工业用水区涨、退潮时的CODCr和NH3-N纳污能力，取较小者为本次计算的该用水区的纳污能力，即CODCr为13867.50t/a、NH3-N为613.38t/a。

《广东省水功能区纳污能力核定和分阶段限排总量控制方案》（以下简称“方案”）通过数值模型法对官洲河广州工业用水区的纳污能力进行了计算，其纳污能力计算结果中CODCr为13689.20t/a、NH3-N为587.60t/a，小于本次计算结果。

考虑到本次计算过程的涨退潮流量是通过多年平均涨潮入流量与退潮流出量的相应比例计算得到，且排污口是根据官洲河广州工业用水区控制单元和规模以上排污口进行概化得到，相对《方案》而言计算略为简单，故本方案采用《方案》的计算结果。

4.水功能区污染物控制方案

水功能区污染物控制方案主要包括时间分解和空间分解两个部分。

（1）空间分解。空间分解需要将污染物控制对应到水功能区集水范围内的每个规模以上排污口以及每个控制单元。

根据水功能区纳污能力结果，按各排污口的污染负荷逐步削减，直至水质达标以及排放总量达到水体纳污能力。《广州市污水处理厂提标改造规划方案》对沥滘污水处理厂、生物岛污水处理厂中CODCr和NH3-N的出水要求为Ⅴ类水标准，官洲河广州工业用水区需要削减36.13%的CODCr入河量以及78.28%的NH3-N入河量，根据各个排污口的CODCr和NH3-N污染负荷，得到CODCr和NH3-N的现状入河量与允许入河量以及各污染源的污染物总控制量，见表4及表5。

表4 各排污口现状入河量与允许入河量表

表5 污染物总控制量

根据上述结果，参考现有的各控制单元范围，依据城镇生活、农村生活、工业、畜禽养殖、农田和城市径流污染的负荷，将各控制单元的现状入河量与允许入河量计算出来；根据城镇生活污染源、工业污染源以及畜禽养殖、水田、旱地、林地、绿地浇灌和城市径流等面源污染的入河系数（分别为0.9、1.0和0.1），计算得到各控制单元的现状排放量、允许排放量与削减量。

（2）时间分解。时间分解即分阶段分解和控制排污总量。

根据官洲河广州工业用水区的现状水质（Ⅴ类）与目标水质（Ⅳ类），拟定该水功能区2019年的水质目标为Ⅳ类。到2020年～2030年，水质达到稳定Ⅳ类标准，分别以此为该水功能区的水质目标，进行削减量计算，各年控制量如表6所示。

表6 污染物各年控制量

5.水功能区主要措施计划

官洲河广州工业用水区达标整治方案各控制单元主要措施包括污水厂提标改造、重建水闸、清淤、城中村污水治理工程、河涌黑臭整治工程等，最终提高污水收集率、减少河涌底泥污染物、改善河涌水质、提高污水处理率。

6.水功能区目标达标可行性分析

（1）水质可达性分析。在落实相应的措施后，2019年官洲河广州工业用水区需要完成相应的CODCr和NH3-N削减目标，一是沥滘污水处理厂、生物岛污水处理厂出水需要执行Ⅴ类水标准，沥滘厂需要完成6570.00 t/a 的CODCr削减量和2336.00t/a的NH3-N削减量，生物岛厂需要完成36.50t/a的CODCr削减量和10.95t/a的NH3-N削减量，二是各控制单元完成2019年削减量目标。

通过上文计算，退潮时该水功能区下边界的CODCr和NH3-N浓度分别为29.83mg/L和1.49mg/L，涨潮时该水功能区上边界的CODCr和NH3-N浓度分别为29.94mg/L和1.49mg/L，满足Ⅳ类水质量要求。

当官洲河广州工业用水区集水范围内的沥滘污水处理厂、生物岛污水处理厂与4个控制单元严格完成2019年的污染物削减目标后，能够使该水功能区在2019年达到Ⅳ类水标准，在2020年～2030年也能达到稳定Ⅳ类水标准。

（2）目标可达性分析。对各控制单元与污水处理厂在2019年的水环境质量目标可达性进行分析，结果如下表7所示。

表7 2019年各控制单元、污水处理厂与官洲河广州工业用水区可达性分析

（3）措施可达性分析。以现状年已有的工程设施为基础，结合2019年和2020年规划建设的工程措施，得出相应年份的各项CODCr和NH3-N削减量，进行措施可达性分析。

以石榴岗河控制单元为例，2018年和2019 年的规划工程措施及效益包括污水厂提标改造、排水口整治、黑臭河涌整治、支管完善、城中村污水治理等工程，最终实现水质改善，CODCr、NH3-N削减量分别达到2579.27t/a、551.20t/a。该控制单元在2019年完成相应的规划工程措施后，能够达到2019年的CODCr和NH3-N削减量目标。2020年，完成相应的规划工程措施后，能够使其水质得到明显改善。

其他控制单元同理。

7.结语

为了保证2019年官洲河广州工业用水区水环境质量达标，以2017年官洲河广州工业用水区为水平年，将其分为4个控制单元，对城镇生活污染源、工业污染源、畜禽养殖污染源、农田污染源、城市径流污染源进行汇总，得到各控制单元的CODCr和NH3-N入河量，计算感潮河段水功能区纳污能力，并与《方案》数值模拟结果进行复核，得到用水区的污染物削减目标。然后从空间角度和时间角度分别提出污染物控制解决方案，提出主要措施计划，根据污染物削减目标分析水质可达性、目标可达性以及措施可达性，最终验证了完整的基于水体纳污能力的用水区达标整治方案，为后续其他区域水环境质量达标方案提供技术示范。