本發(fā)明涉及污染負荷測算領(lǐng)域，尤其是涉及一種流域外源磷負荷測算方法。
背景技術(shù)：
：我國工業(yè)化、城市化步伐不斷加快，大量的工業(yè)廢水、生活污水及農(nóng)業(yè)面源污染物質(zhì)進入水體，造成了嚴重的水體磷污染。目前，主要的流域水體治理的方式多集中在水體末端治理上。例如：cn103657611a專利發(fā)明一種納米吸附材料用于水污染的末端治理；cn102716684專利采用聚乳酸纖維膜固定化復(fù)合酶技術(shù)對富營養(yǎng)化水污染水體進行修復(fù)；cn101293699專利是一種用于城市污染河流水體修復(fù)的河床式滲濾水質(zhì)凈化技術(shù)。但是，想從根源治理水環(huán)境污染，就必須了解各污染源污染負荷量，識別出主要污染源，而上述的專利發(fā)明均無法從源頭對流域的水環(huán)境負荷進行測算?，F(xiàn)階段流域污染負荷測算方法主要集中在農(nóng)業(yè)面源上(cn104951986a、cn102663267等)，缺乏對流域污染負荷的系統(tǒng)測算。cn102831297a發(fā)明中雖涉及磷污染負荷的核算，但實際采樣監(jiān)測因子較少，且缺乏時間連續(xù)性；城鎮(zhèn)生活污染源分類不夠細致，容易重復(fù)測算且無法識別出城鎮(zhèn)生活中的主要磷污染產(chǎn)生環(huán)節(jié)。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題至少之一，本發(fā)明的目的在于提供一種流域外源磷負荷測算方法。本發(fā)明提供的一種流域外源磷負荷測算方法，包括：步驟一，將流域內(nèi)污染源分為三類；三種水污染源，存在生產(chǎn)廢水、生活廢水及雨水徑流排放；二種水污染源，存在生活廢水及雨水徑流排放；一種水污染源，僅存在雨水徑流排放；步驟二，分別建立與三類水污染源一一對應(yīng)的磷負荷核算模型；步驟三，采集核算模型所需數(shù)據(jù)；步驟四，根據(jù)步驟二建立的磷負荷核算模型和步驟三采集的數(shù)據(jù)，分別計算出三類水污染源磷負荷排放量，將三類水污染源磷負荷排放量求和，即為流域污染源磷負荷排放量；步驟五，流域入河外源磷負荷測算；流域入河外源磷負荷為污水處理廠排水磷負荷、雨水徑流磷負荷及直排廢水磷負荷之和。在上述技術(shù)方案中，進一步的，三類水污染源的雨水徑流磷負荷進行統(tǒng)一核算。在上述技術(shù)方案中，進一步的，在所述步驟二中；三種水污染源的生產(chǎn)廢水核算模型如下：其中wi，t排污單位i在時間t(天)內(nèi)排放的生產(chǎn)廢水中磷的量(噸)；qi，t為排污單位i在時間t(天)內(nèi)的用水總量(m3)；pi為排污單位i的員工數(shù)(人)；為人均生活用水量(m3/d)；θi為排污單位i的生產(chǎn)廢水排放系數(shù)(％)；ci為排污單位i生產(chǎn)廢水中磷的平均濃度(mg/l)；三種水污染源的生活廢水核算模型如下：其中wi，t為排污單位i在時間t(天)內(nèi)排放的生活廢水中磷的量(噸)；ci為排污單位i生活廢水中磷的平均濃度(mg/l)；pi為排污單位i的員工數(shù)(人)；為人均生活用水量(m3/d)；θi為排污單位i的生活廢水排放系數(shù)(％)。在上述技術(shù)方案中，進一步的，在所述步驟二中；二種水污染源的生活廢水核算模型如下：wh，t＝ch×qh，t×θh×10-6其中wh，t為排污單位h在時間t(天)內(nèi)排放的生活廢水中磷的量(噸)；ch為排污單位h的生活廢水中磷的平均濃度(mg/l)；qh，t為排污單位h在時間t(天)內(nèi)的生活用水消耗量(m3)；θh為排污單位h的生活廢水排放系數(shù)(％)。在上述技術(shù)方案中，進一步的，三類水污染源的雨水徑流磷負荷測算方法為：將流域進行網(wǎng)格化，每個網(wǎng)格的雨水徑流磷負荷測算模型如下：其中ws，t為網(wǎng)格s在時間t內(nèi)排放的雨水徑流中磷的量(噸)；k為t時間內(nèi)形成雨水徑流的降雨次數(shù)(次)；n為網(wǎng)格s內(nèi)的土地利用類型種類；as，n為網(wǎng)格s中第n類土地利用類型的面積(㎡)；qk為第k次降雨雨量(mm)；σn為流域內(nèi)第n類土地利用類型的雨水徑流系數(shù)；cs為網(wǎng)格s雨水徑流中磷的濃度(mg/l)。在上述技術(shù)方案中，進一步的，生產(chǎn)廢水排放系數(shù)和生活廢水排放系數(shù)的測算方法如下：生產(chǎn)廢水排放系數(shù)為生產(chǎn)廢水排放量與用水量的比值，生活廢水排放系數(shù)為生活廢水排放量與用水量的比值；其中，用水量數(shù)據(jù)由供水部門獲取，對生產(chǎn)廢水排放量和生活廢水排放量進行實地監(jiān)測；具體來說，分別在各排污單位的廢水處理設(shè)施排口及生活污水總排口處監(jiān)測生產(chǎn)廢水及生活廢水的排放量，排放量采用流量計法或容積法進行監(jiān)測；如流域內(nèi)排污單位較多，則采用分層抽樣法進行實測，以樣本實測的廢水排放系數(shù)作為同類排污單位的廢水排放系數(shù)。在上述技術(shù)方案中，進一步的，生產(chǎn)廢水中磷的平均濃度、生活廢水中磷的平均濃度以及雨水徑流中磷的平均濃度的測算方法如下：生產(chǎn)廢水的采樣監(jiān)測點設(shè)置在各廢水處理設(shè)施的排口；每月選取2天進行監(jiān)測，每天在白天和晚上各取一次樣；每次取3個等容水樣，混合均勻后監(jiān)測；兩次濃度均值作為生產(chǎn)廢水中磷的平均濃度；生活廢水的采樣監(jiān)測點設(shè)置在各污染源生活廢水總排口；分別在7:00-9:00、11:00-14:00和17:00-21:00進行采樣監(jiān)測；每個時段采集等容水樣3份，混合均勻后監(jiān)測分析；三個時段平均值作為生活廢水中磷的平均濃度；雨水徑流的采樣點設(shè)置在每個網(wǎng)格的雨水匯流處；分別在剛形成徑流0-5min、5-10min、10-15min、15-20min、20-30min取樣監(jiān)測磷濃度；每個時段取等容水量三份，混合均勻后監(jiān)測。在上述技術(shù)方案中，進一步的，如生產(chǎn)廢水排污單位較多，則采用分層抽樣法，以樣本實測生產(chǎn)廢水磷濃度作為同類排污單位的生產(chǎn)廢水磷濃度；如生活廢水排污單位較多，則采用分層抽樣法，以樣本實測生活廢水磷濃度作為同類排污單位的生活廢水磷濃度。在上述技術(shù)方案中，進一步的，雨水徑流系數(shù)的測算方法，具體步驟如下：全面了解流域的降雨特征，確定模擬實驗的降雨量；選取實驗地塊：在流域內(nèi)選取草地、林地、建設(shè)用地、農(nóng)地各1塊；采用單噴頭降雨裝置對實驗地塊進行模擬降雨(降雨時間為t)；記錄t時間內(nèi)的模擬降雨量q1及收集到的雨水徑流量q2；雨水徑流系數(shù)θ＝q2/q1。在上述技術(shù)方案中，進一步的，在所述步驟五中；直排廢水磷負荷核算公式如下：w0，t＝w1，t+w2，t-w3，t其中w0，t為在時間t內(nèi)直排廢水中磷的量(噸)；w1，t為在時間t內(nèi)流域生活廢水中磷的總量(噸)；w2，t為在時間t內(nèi)流域生產(chǎn)廢水中磷的總量；w3，t為在時間t內(nèi)污水處理進水中磷的量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的流域外源磷負荷測算方法，根據(jù)污染源種類的不同，將區(qū)域內(nèi)的污染源分為了三類，避免了核算過程中的重復(fù)計算，為流域外源磷負荷測算提供清晰明確的方法和步驟；而且，本發(fā)明采用自下而上的方式對流域內(nèi)各污染源的磷負荷進行詳細核算，為建立高分辨率水污染磷負荷排放清單提供方法支撐，為流域污染源管控提供科學(xué)依據(jù)。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述部分中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為流域外源磷負荷測算方法流程圖；圖2為“二源三水”污染源分類方法框圖。具體實施方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面以合肥某流域總磷負荷測算為例，結(jié)合附圖來進一步說明，參閱圖1，測算方法包括如下步驟：步驟一、污染源分類現(xiàn)將流域內(nèi)十三種污染源按照“二源三水”分類法分為三類，具體分類結(jié)果見圖2。步驟二、建立污染源磷負荷核算模型為避免雨水徑流重復(fù)計算，本發(fā)明將各污染源的雨水徑流磷負荷進行統(tǒng)一核算。(1)三種水污染源磷負荷核算模型1)生產(chǎn)廢水核算模型如下：其中wi，t排污單位i在時間t(天)內(nèi)排放的生產(chǎn)廢水中磷的量(噸)；qi，t為排污單位i在時間t(天)內(nèi)的用水總量(m3)；pi為排污單位i的員工數(shù)(人)；為人均生活用水量(m3/d)；θi為排污單位i的生產(chǎn)廢水排放系數(shù)(％)；ci為排污單位i生產(chǎn)廢水中磷的平均濃度(mg/l)。2)生活廢水核算模型如下：其中wi，t為排污單位i在時間t(天)內(nèi)排放的生活廢水中磷的量(噸)；ci為排污單位i生活廢水中磷的平均濃度(mg/l)；pi為排污單位i的員工數(shù)(人)；為人均生活用水量(m3/d)；θi為排污單位i的生活廢水排放系數(shù)(％)。(2)二種水污染源磷負荷核算模型生活廢水核算模型如下：wh，t＝ch×qh，t×θh×10-6其中wh，t為排污單位h在時間t(天)內(nèi)排放的生活廢水中磷的量(噸)；ch為排污單位h的生活廢水中磷的平均濃度(mg/l)；qh，t為排污單位h在時間t(天)內(nèi)的生活用水消耗量(m3)；θh為排污單位h的生活廢水排放系數(shù)(％)。(3)一種水污染源磷負荷核算模型將流域進行網(wǎng)格化，每個網(wǎng)格的雨水徑流磷負荷測算模型如下：其中ws，t為網(wǎng)格s在時間t內(nèi)排放的雨水徑流中磷的量(噸)；k為t時間內(nèi)形成雨水徑流的降雨次數(shù)(次)；n為網(wǎng)格s內(nèi)的土地利用類型種類；as，n為網(wǎng)格s中第n類土地利用類型的面積(㎡)；qk為第k次降雨雨量(mm)；σn為流域內(nèi)第n類土地利用類型的雨水徑流系數(shù)；cs為網(wǎng)格s雨水徑流中磷的濃度(mg/l)。步驟三，數(shù)據(jù)采集本發(fā)明中各種廢水類型的數(shù)據(jù)收集途徑包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取及實地監(jiān)測。(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取：本發(fā)明核算所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型及獲取途徑如表1所示。表1各類污染源調(diào)研數(shù)據(jù)類型及獲取方式(2)實地監(jiān)測：本發(fā)明通過實地監(jiān)測獲得廢水排放系數(shù)、廢水磷濃度及雨水徑流系數(shù)。1)廢水排放系數(shù)廢水排放系數(shù)為廢水排放量與用水量的比值。因用水量數(shù)據(jù)可由供水部門獲取，故只需對廢水排放量進行實地監(jiān)測。本發(fā)明分別在各排污單位的廢水處理設(shè)施排口及生活污水總排口處監(jiān)測生產(chǎn)廢水及生活廢水的排放量。廢水量采用容積法進行監(jiān)測。因流域內(nèi)排污單位較多，故采用分層抽樣法進行實測；以樣本實測的廢水排放系數(shù)作為同類排污單位的廢水產(chǎn)生系數(shù)。各污染源分層抽樣的依據(jù)如下表所示：①工業(yè)企業(yè)：抽取廢水排放量前十企業(yè)(確定17家企業(yè))；其他未涉及行業(yè)(企業(yè)較多)根據(jù)大、中、小規(guī)模各取2家，即每個行業(yè)分別抽取6家；其他未涉及行業(yè)(企業(yè)較少)根據(jù)大、中、小規(guī)模各取1家，即每個行業(yè)分別抽取3家。共抽取工業(yè)企業(yè)30家；②規(guī)模畜禽養(yǎng)殖：本流域內(nèi)無規(guī)模養(yǎng)殖企業(yè)；③醫(yī)療服務(wù)業(yè)：床位數(shù)<100且無醫(yī)療廢水處理設(shè)施；床位數(shù)<100且有醫(yī)療廢水處理設(shè)施；床位數(shù)>100且有醫(yī)療廢水處理設(shè)施，各抽取1家。④清洗類服務(wù)業(yè)：清洗類服務(wù)業(yè)劃分為干洗、美發(fā)、洗車、洗浴和足浴，每一類店鋪各抽取3家。⑤住宿、餐飲服務(wù)：住宿業(yè)可以分為旅游飯店、一般旅館、及其他住宿業(yè)；餐飲業(yè)分為正餐服務(wù)、快餐、飲料冷飲及其他餐飲業(yè)。每一類店鋪根據(jù)面積分別抽取大、中、小規(guī)模各3家；⑥居民小區(qū)：抽取高、中、低檔小區(qū)各1個；⑦辦公區(qū)及學(xué)校：按照人口分別抽取行政辦公區(qū)及學(xué)校各3個(大、中、小規(guī)模各一家)；⑧露天大排檔：根據(jù)客流量分別抽取大、中、小規(guī)模各2家；⑨菜市場：抽取露天菜市場和封閉式菜市場各2家；⑩建筑工地：根據(jù)建筑工地類型進行抽樣，共抽取樣本6個；垃圾中轉(zhuǎn)站：抽取露天式和封閉式垃圾中轉(zhuǎn)站各3個；2)污染物濃度因流域內(nèi)生產(chǎn)廢水排污單位較多，故采用分層抽樣法(抽樣依據(jù)同廢水排放系數(shù))，以樣本實測生產(chǎn)廢水磷濃度作為同類排污單位生產(chǎn)廢水磷濃度。生產(chǎn)廢水的采樣監(jiān)測點設(shè)置在各廢水處理設(shè)施的排口。每月選取2天進行監(jiān)測，每天在白天和晚上各取一次樣；每次取3個等容水樣，混合均勻后監(jiān)測；兩次濃度均值作為生產(chǎn)廢水中磷的平均濃度。因流域內(nèi)生活廢水排污單位較多，故采用分層抽樣法(抽樣依據(jù)同廢水排放系數(shù))，以樣本實測生活廢水磷濃度作為同類排污單位生活廢水磷濃度。生活廢水的采樣監(jiān)測點設(shè)置在各污染源生活廢水總排口。分別在7:00-9:00、11:00-14:00和17:00-21:00進行采樣監(jiān)測。每個時段采集等容水樣3份，混合均勻后監(jiān)測分析。三個時段平均值作為生活廢水中磷的平均濃度。雨水徑流的采樣點設(shè)置在每個網(wǎng)格的雨水匯流處。分別在剛形成徑流0-5min、5-10min、10-15min、15-20min、20-30min取樣監(jiān)測磷濃度。每個時段取等容水量三份，混合均勻后監(jiān)測。3)雨水徑流系數(shù)按照本發(fā)明的野外實驗步驟，實測得流域內(nèi)草地、林地、建筑用地及農(nóng)地的雨水徑流系數(shù)分別為0.26、0.15、0.79、0.31。步驟四、流域污染源磷負荷排放量測算測算結(jié)果見表2：表2合肥某流域污染源磷負荷排放量步驟五、流域入河外源磷負荷測算測算結(jié)果見表3：類型總磷(噸/年)污水處理廠排水污染負荷34.606雨水徑流污染負荷52.982直排廢水污染負荷20.812合計108.4表3流域入河外源磷負荷綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的流域外源磷負荷測算方法，具有以下優(yōu)點；1、本發(fā)明提出的“二源三水”污染源分類方法，避免了核算過程中的重復(fù)計算，為流域外源磷負荷測算提供清晰明確的方法和步驟；2、本發(fā)明采用自下而上的方式對流域內(nèi)各污染源的磷負荷進行詳細核算，為建立高分辨率水污染磷負荷排放清單提供方法支撐，為流域污染源管控提供科學(xué)依據(jù)。3、本發(fā)明提出的高分辨率外源水污染磷負荷核算方法可有效地評估流域內(nèi)污水處理廠的消納能力；4、本發(fā)明提出的流域外源磷負荷測算方法可準確地測算出流域內(nèi)直排廢水中的磷負荷量，為流域水污染治理提供有力的科學(xué)依據(jù)。最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。當前第1頁12