环境规划第三章 总量控制方法

第三章污染物总量控制管理国内外发展现状美国：最早提出1972年开始在全国范围内实行水污染物排放许可证制度；1972—1976年实施第一轮许可证制度阶段，污染源削减量的确定，主要采用最佳专业判断(BU)方法（以判断为依据）—收集工业行业可利用的数据和资料，结合高质量技术分析作出判断。当时使用的比例，高达75％；针对工业行业及其子行业颁发排放限值准则(ELGS)的方法（技术为依据），现在为主要方法1983年12月正式立法，实施以水质限制为基点的排放总量控制采用了季节总量控制的方法原因1）适应水体不同季节不同用途对水质的标准要求，如一年中水生生物产卵期实行严格的溶解氧标准，而在其余时间则可实行另一水质标准；2）充分利用环境自净化作用日本20世纪60年代末，提出了污染物排放总量控制问题；1971年开始对水质总量控制计划问题进行了研究，1973年制定的《赖户内海环境保护临时措施法》中，首次在废水排放管理中引用了总量控制，以COD指标限额颁发许可证，1977年日本环境厅提出“水质污染总量控制”方法，水质污染防治法规定的浓度标准继续使用，1978年6月修改了部分水污染防治法，以COD为对象，开始了总量控制工作1984年，日本将总量控制法正式推广到东京湾和伊始湾两个水域，并严禁无证排放污染物。总量控制使日本的这两个海湾80％以上的污染大户受到控制．水环境状况得以改善。其他国家联邦德国和欧共体采用水污染物总量控制管理方法，60％以上排入莱茵河的工业废水和生活污水得到处理，莱茵河水质有了明显好转。瑞典、前苏联、韩国、罗马尼亚、波兰等国家也都相继实行了以污染物排放总量为核心的水环境管理方法，取得了一定的效果。中国状况1985年上海市开始试行污染物排放总量控制—保护黄浦江上游水资源，徐州、厦门、金华、深圳、常州、重庆等城市陆续推广这项管理办法；1988年3月，国家环保局关于以总量控制为核心的《水污染排放许可证管理暂行办法》和开展排放许可证试点工作1995年在《水污染防治法》——可实施重点污染物排放的总量控制制度，并对有排放削减任务的企业实施重点污染物排放量的核定制度。1996年，全国人大通过《国民经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标纲要》中提出污染物排放总量控制我国开始进入总量控制、强化水环境管理的新阶段，总量控制正式作为中国环境保护的一项重大举措1997年污染物排放总量控制由思路框架落实成为了一项具体的国家级的环保政策。2000年3月20日，颁布了《水污染防治法实施细则》，在其中用多项条款对总量控制作了细化和更具可操作性的规定；•2000年在《大气污染防治法》——有计划地控制或者逐步削减各地方主要污染物的排放量。•国家决定在“九五”期间对废气或废水中排放的烟尘、二氧化硫、粉尘、化学耗氧量、石油类、氰化物、砷、汞、铅、镉、六价铬和工业固体废物排放量等12项指标实行排放总量控制。污染物排放总量控制对规定环境单元之内的排污单位和个人排放某一种或多种污染物的数量实行控制的制度容量总量控制目标总量控制行业总量控制容量总量控制——环境容量所允许的污染物排放总量控制。从环境质量要求出发，运用环境质量模型计算，根据环境允许纳污量，反推允许排污量；通过技术经济可行性分析、优化分配污染负荷，确定出切实可行的总量控制方案。容量总量控制的特点——将污染源的控制水平与环境质量直接联系。目标总量控制——根据环境目标提出的污染物排放总量和削减量的控制。它是从现有的污染水平出发，针对特定环境的质量目标要求，确定分阶段的排放总量控制和削减量，循控制一削减一再控制一再削减的程序，将污染物排放总量逐步削减到预期目标。目标总量控制的特点——将环境规划管理根据实际情况制定的环境目标作为总量控制的基础。三者区别目标总量控制以排放限制为控制基点，从污染源可控性研究人手，进行总量控制负荷分配；容量总量控制以环境质量标准为控制基点，从污染源可控性、环境目标可达性两个方面进行总量控制负荷分配；行业总量控制以能源、资源合理利用为控制基点，从最佳生产工艺和实用处理技术两方面进行总量控制负荷分配。中国实施的总量控制主要采用目标总量控制，辅以部分的容量总量控制。在全国范围这一宏观层面上实施目标总量控制，国家级污染物排放量控制指标排污单位环境单元污染物总量控制计划指标自治区、直辖市分配分配分配目标总量控制优缺点不需要过高的技术和复杂的研究过程，资金投入少；能充分利用现有的污染徘放数据和环境状况数据；控制目标易确定，可节省决策过程的交易成本；可充分利用现有的政策和法规，易获得各级政府支持。优点在排污量与环境质量未建立明确的响应关系前，不能了解污染物徘放对环境造成的损害，及对人体的损害和带来的经济损失目标总量控制的“目标”实际上是不准确的，由此造成所采用的目标总量控制法的整体失效。缺点针对某些区域如“三河”、“三湖”、“两区”和47个环保重点城市的空气、地面水环境功能区，实施容量总量控制北京市天津市石家庄市秦皇岛市太原市呼和浩特市沈阳市大连市长春市哈尔滨市上海市南京市苏州市南通市连云港市杭州市宁波市温州市合肥市福州市厦门市南昌市济南市青岛市烟台市郑州市武汉市长沙市广州市深圳市珠海市汕头市湛江市南宁市桂林市北海市海口市重庆市成都市贵阳市昆明市西安市兰州市西宁市银川市乌鲁木齐市拉萨市总量指标选择原则：1．对环境危害大的、国家重点控制的主要污染物；2．环境监测和统计手段能够支持的；3．能够实施总量控制的。根据以上原则，“九五”期间将对12种污染物实行排放总量控制。大气污染物指标（3个）：烟尘、工业粉尘、二氧化硫。废水污染物指标（8个）：化学需氧量、石油类、氰化物、砷、汞、铅、镉、六价铬。固体废物指标（1个）：工业固体废物排放量。“九五”期间主要污染物排放总量控制计划汇总表名称1995年2000年2000年比1995年增长率（％）烟尘排放量（万吨）174417500.37工业粉尘排放量（万吨）17311700-1.80二氧化硫排放量（万吨）237024603.82化学需氧量排放量（万吨）22332200-1.49石油类排放量（吨）8437083100-1.5氰化物排放量（吨）34953273-6.4砷排放量（吨）14461376-4.8汞排放量（吨）2726-3.7铅排放量（吨）17001670-1.9镉排放量（吨）285270-5.4六价铬排放量（吨）670618-7.7工业固体废物排放量（万吨）61705995-2.9总量的分配原则总量控制研究关键是如何科学、公平、合理、简易地分配允许排放总量分配原则等比例分配原则—在承认各污染源排污现状的基础上，将总量控制系统内的允许排污总量等比例地分配到污染源，各污染源分担等比例排放责任。特点是简单易行，但不公平。在承认现状、简单方便这一点上，等比例分配原则仍可供参考。费用最小分配原则以治理费用作为目标函数，以环境目标值作为约束条件，使系统的污染治理投资费用总和最小，求得各污染源的允许排放负荷。优点：结果反映系统整体的经济合理性，即有很好的整体经济效益、社会效益和环境效益，缺点：不能反映出每个污染源的负荷分组都是合理的。有些污染源为了总体方案最佳化。可能要强迫承担多于自己不该承担的削减量，而另外一些污染源则准予承担少于自己应该承担的削减量。按贡献率削减排放量分配原则按各个污染源对总量控制区域内水质影响程度的大小，按污染物贡献率大小来削减污染负荷，对水质影响大的污染源要多削减。优点：它体现每个排污者平等共享水环境容量资源，同时也平等承担超过其允许负荷量的责任缺点：这一原则并不涉及污染治理费用，也不具备治理费用总和最小的经济优化规划的特点，在总体上不一定合理。总量分配方法等比例分配方法一般等比例分配所有参加排污总量分配的污染源，以现状排污为基础，按相同的削减比例分配允许排污量；排污标准加权分配考虑各行业排污情况的差异，以污水综合排污标准所列各行业污水排放标准为依据，按不同权分配各行业允许排放量，同行业按等比例分配；分区加权分配将所有参加排污总量分配的污染源划分为若干控制区或控制单元,根据与区域或单元相应的水环境目标要求，确定出各区域或单元的削减权重，将排污总量按权重分配至各区，区域内仍按等比例分配方法将总量负荷指标分配到污染源。费用最小分配方法已知目标削减总量，凡能做出各区域、各资源的各种削减方案的投资效益分析，或能给出削减的费用函数时，可按区域治理费用最小、污染物削减量最大的原则，进行数学优化规划和分配。线性规划方法—当目标函数和约束方程为线性或可化为线性时，优化分配可采用线性规划方法求解；非线性规划方法—当目标函数与约束方程为非线性时，或其中之一为非线性时，可采用非线性规划方法；整数规划方法—当各点源的允许排放量均取整数时，可采用整数规划法；动态规划方法—一个规划问题，只要能恰当地划出各个阶段并满足建模条件，都可以用动态规划法求解；组合规划法。当允许排放量的值域是一个有限点集时，可采用组合规划法，在一定条件下，可用快速排除法求解。按贡献率削减排放量的分配方法使用浓度排放标准和等标污染负荷率由值控制标准，对各污染源进行基础平权，求得各污染源的基础允许排放量和基础削减量；以各污染源的基础允许排放量为初值，使用按贡献率大小的分配原则，求解目标函数，得到各污染源的平权允许排放量和平权削减量源1源2源3费用1=1000x11.9污染负荷1=100削减量1=100（x1/100）削减量2=100（x2/100）污染负荷2=1000排放量1=100[1-（x1/100）]费用2=10,000x21.2排放量2=1000[1-（x2/100）]费用3=1000x11.5污染负荷3=500削减量3=500（x3/100）排放量1=500[1-（x3/100）]设定DO标准的点6mg/L三个污水源举例污染负荷、削减量和排放量均以450kg/dBOD计污水处理费用排放标准需要的去除率X1,X2,X3，费用为CT(X1,X2,X3)CT(X1,X2,X3)=1000X11.9+10,000X21.2+5000X31.5（1）各污染源处理的费用不同，去除率提高，实际费用很快上升。其中源1的费用最高，其次为源3，而在与源1位置形同的排放源2，能以更低的费用去除同样数量的废物。排放BOD能降低河流的DO，稳定状态下（水流和污染排放是恒定的，假设污染物排放和某地河流DO之间存在线性关系），由于BOD排放而使处DO发生的变化值ΔDØi:转换系数，源iBOD排放每单位增加导致的点处DO的减少，Øi愈大，对河水水质的影响愈大。排放对河流水质的影响)]1001(500[)]1001(1000[)]1001(100[332211XXXDBOD排放BOD排放BOD排放假定三个污染源排放引起的DO下降为1mg/L,那么6mg/L的标准能达到，则)]1001(500[)]1001(1000[)]1001(100[1332211XXX设Ø1，Ø2，Ø3分别为0.002,0.002,0.0032705.122.0321XXX存在许多组合，能达标排放(2)X1=X2=X3=X,得X=73%CT(73%,73%,73%)=1000（73%）1.9+10,000（73%）1.2+5000（73%）1.5=$8310,000污染物的等百分比削减污染源污染削减（%）削减BOD/kg/d治理费用/$103削减单位BOD的平均费用（$.450kg/d17333347047.527333017202.437316531208.5总费用8310排放者有不等同的处理费用，所处的位置也不一样，因而不公平，不能有效利用社会资源设计源3保持73%，源1不治理，为满足标准，源2必需将源1的73%也去除，源2的污染物去除%上升为：总治理费用为%3.80%100]1000)100)(73.0()1000)(73.0([000,050,5$)73(5000)3.80(00