山美庫區2011年污染物預測與入庫量計算

林加興

(福建省泉州市山美水庫管理處,福建 泉州 362321)

1 流域概況

山美水庫是一座以灌溉為主,結合防洪、供水、發電等綜合利用的大型水利樞紐工程,位于南安市境內,水庫控制集雨面積1023 km2,總庫容6.55×108m3,擔負著晉江下游8個縣、市、區400萬人口的生活和生產用水,年供水量約10×108m3;山美庫區主要涉及泉州市三個縣市,分別為南安市、永春縣和德化縣的20多個鄉鎮,據統計2011年初流域內常住人口為61.31萬人[1]。

2 庫區污染物排放量

2.1 流域生活污水量預測

由于流域內大部分城鎮還沒有正式投入運行生活污水處理廠,所以生活污水中污染物考慮為直接排放。參考《全國水環境容量核定指南》中人均產污系數的推薦值并結合流域內城鎮的特點,確定流域內城鎮人均綜合用水定額為220 L/(人·d),污水排放系數為0.85,農村人均生活用水定額為150 L/(人·d),污水排放系數取0.60[2]。

2.1.1 預測方法

生活污水量預測的計算公式如下

式中:Q為居民生活污水量(t);N為規劃設計人口數(人);q為規劃期內的生活污水量定額〔L/(人·d)〕。

2.1.2 生活污水排放量

根據2011年初庫區人口值以及上述計算標準,計算得2011年流域生活污水排放量總量見表1。

表1 2011年流域內各鄉鎮污水排放量

2.2 流域污染物排放量預測

污染物排放量按點源和面源分別進行預測,其中點源包括城鎮生活,面源包括農村生活、農田徑流和畜禽養殖。

2.2.1 城鎮生活污染物排放量計算

參考《全國水環境容量核定指南》中人均產污系數的推薦值并結合流域內城鎮的特點,確定流域內城鎮人均產污系數為COD 75 g/(人·d),氨氮 5 g/(人·d),總磷1.2 g/(人·d)。根據流域內城鎮人口數,計算流域內2011年城鎮生活污染物排放量見表2。

表2 2011年流域內各鄉鎮城鎮生活污染物排放量

2.2.2 農村生活污染物排放量計算

參考《全國水環境容量核定指南》中人均產污系數的推薦值并結合流域內農村的特點,確定流域內農村人均產污系數為COD 40 g/(人·d),氨氮 4 g/(人·d),總磷0.7 g/(人·d)。根據流域內農村人口數,計算流域內2011年農村生活污染物排放量見表3。

表3 2011年流域內各鄉鎮農村生活污染物排放量

2.2.3 農田徑流污染源估算

流域土壤類型主要是壤土,主要作物為稻谷、甘薯、蔬菜等,根據《全國水環境容量核定技術指南》中相應的修正系數進行修正,并對2011年流域內農田徑流污染物進行估算,標準農田源強系數為COD 259.5 kg/(hm2·a),氨氮 52.5 kg/(hm2·a),總磷 12 kg/(hm2·a)。計算結果見表4。

表4 2011年流域內各鄉鎮農田徑流污染物排放量

2.2.4 畜禽養殖污染源估算

根據山美水庫流域內養殖情況,取豬的養殖排污系數為:COD 17.9 g/(頭·d)、氨氮3.2 g/(頭·d)、總磷0.8 g/(頭·d)。畜禽量按照如下關系均換算成豬的量:60只家禽=1頭豬,3只羊=1頭豬,5頭豬=1頭牛。據調查,2011年流域內各鄉鎮的畜禽折合后55.68×104頭,計算流域畜禽污染物排放量,見表5。

表5 2011年流域內各鄉鎮畜禽養殖污染物排放量

2.3 工業污染源排放量預測

按2008年規劃報告提供的資料,流域內16家工業污染源的排污狀況調查與分析表明,工業企業統計廢水年排放總量為911×104t,COD排放量為2203 t,氨氮的排放量為277 t,總磷排放量為75 t,工業企業主要涉及造紙及紙制品、化工、陶瓷、火電、農副食品加工等行業。目前流域內重點工業企業生產廢水和污染物排放量,見表6[3]。

表6 目前流域內重點工業企業生產廢水和污染物排放量統計表

經以上污染源排放量預測計算,即2011年流域內各類污染源的污染物排放量見表7。

表7 2011年流域內各類污染物排放量匯總表 單位:t/a

3 庫區污染物入庫量計算

各類污染物入庫計算公式如下:

式中:W排放量為工業污染物排放量(t/a);β為工業污染物入庫系數;θ為被污水處理廠處理掉的量(t/a)。

式中:W排放量為城鎮生活污染物排放量(t/a);β為城鎮生活污染物入庫系數;θ為被污水處理廠處理掉的量(t/a)。

式中:W排放量為農村生活污染物排放量(t/a);β為農村生活污染物入庫系數。

式中:W排放量為農田徑流污染物排放量(t/a);β為農田徑流污染物入庫系數;γ為修正系數。式中:W排放量為畜禽養殖污染物排放量(t/a);β為畜禽養殖污染物入庫系數。

根據庫區調研分析,并結合山美水庫流域的實際狀況分析,確定各類污染源入庫系數,見表8。

表8 庫區內各類污染源入庫系數表

工業廢水和城鎮生活污水排放量急劇增加,但是污水處理率相當低,大部分污水直接排放或不達標排放,根據調查分析被污水處理廠處理掉的量占直接排放量 θ=20%,并結合山美水庫流域的實際狀況分析,按各類污染源入庫系數取值進行計算,即2011年流域內各類污染源入庫量的計算結果統計見表9[4]。

表9 2011年庫區內各類污染物入庫量統計表(t/a)

4 流域污染存在問題與建議

4.1 污染源

流域內不同類污染源的污染物COD、氨氮和總磷入庫量的比例分別見表10。

表10 2011年庫區內各類污染物入庫量統計比例表(%)

由表10可知,生活污染源和工業污染源是山美水庫流域內主要污染源,其COD、氨氮和總磷的入庫量分別占總入庫量的74%、58%和58%[5]。

4.2 存在問題

(1)隨著山美水庫流域內人口的不斷增長和工業企業的快速發展,生活污水和工業廢水排放量急劇增加,但是污水處理率相當低,大部分污水直接排放或不達標排放,對環境產生的壓力越來越大,已成為山美水庫流域的主要污染源

(2)目前,山美水庫流域內污染物入庫量負荷遠遠超出水體納污能力,根據調研分析,并結合山美水庫流域的實際狀況,生活污染源和工業污染源入庫系數達到0.8～1.0,導致流域內大部分水體不能滿足水環境功能要求。水體受污染程度非常嚴重,不能滿足《地表水環境質量標準》Ⅲ類水質標準,基本維持在Ⅳ～Ⅴ類水質標準,有時會出現劣Ⅴ類的情況[6]。

4.3 建議

(1)實施山美水庫水生態系統保護與修復技術工程的建設,以達到重建水生態系統的良好結構,實現其功能的恢復,同時改善水質。主要包括前置庫技術、人工濕地、生物操縱技術等。工程建成后,要求水質達到《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)III～IV類標準。

(2)完善流域水污染監測機制。制定飲用水水源地保護的監督管理能力建設方案,建設水源地監控信息系統、建立水源地環境管理信息系統、健全水資源質量監測網絡。

(3)加強環境宣傳教育,提高民眾環境保護意識。加大生態環境保護和生態建設政策、法規、知識宣傳力度,提高人民群眾的生態保護意識,從人民生產、生活的各個環節上,控制污染物產生和排放量,實現污染物排放的社會化全過程控制。加強環保執法隊伍建設。

(4)建立以政府為主導的多元化投資機制,山美水庫流域的各級政府要保證環保投入與財政收入同步增長。

5 結 語

就山美水庫庫區污染物排放量問題,并對庫區2011年污染物入庫量進行初步計算和流域污染問題提出幾點建議,供山美水庫流域水源地水污染防治實施參考。通過實施水生態系統保護與修復技術工程的建設,采取工程治理措施和非工程措施相結合的方法削減入庫污染負荷,切實加強山美水庫水源地污染防治,解決目前危害水源地安全的重大問題,推動山美水庫水源地保護工作的全面開展。

[1]張永春.泉州市山美水庫流域水源地水污染防治規劃報告[R].南京:環保部南京環境科學研究所,2008:16-18.

[2]庫區主要城市排污口及重要支流口附近混合區計算報告[R].清華大學水利水電工程系,2001:18-20.

[3]韓勇.三峽庫區消落帶污染特性及水環境影響研究[D].重慶:重慶大學,2007.

[4]楊蓉.升鐘水庫環境保護與污染防治對策研究[D].成都:西南交通大學,2008.

[5]趙東美.于橋水庫庫區農業非點源污染及其控制對策研究[D].天津:天津大學,2007.

[6]李西建,盧玉東,張 駿.基于GIS的城市環境工程地質質量FUZZY評價[J].水利與建筑工程學報,2006,(4):31-35.