入河污廢水特性分析方法及應用

朱龍基，戴乙，王佰梅

（海河流域水資源保護局，天津300170）

入河污廢水特性分析方法及應用

朱龍基，戴乙，王佰梅

（海河流域水資源保護局，天津300170）

入河污廢水特性分析的主要污染物確定為COD和氨氮，以主要污染物平均濃度和等標污染負荷比計算作為流域或水系的入河污廢水特性分析方法，定量分析了2003年以來漳衛南運河水系入河污廢水的污染程度和主要污染物占比變化，表明入河污廢水污染程度已明顯減輕，COD仍為首要污染物。

污廢水特性；污染程度；污染物占比

水功能區限制納污紅線是實行最嚴格水資源管理制度的“三條紅線”之一，《國務院關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》（國發〔2012〕3號）通過水功能區水質達標率明確劃定了水功能區限制納污紅線，2015年全國重要江河湖泊水功能區水質達標率提高到60%以上。海河流域是我國水污染最嚴重的流域，入河污廢水總量大，污染物濃度高，很多河流均受到不同程度的污染，水環境問題復雜，要實現2015年水功能區限制納污紅線目標難度較大。因此，需要從流域層面分析入河污廢水特性，研究提出控制污染物入河總量的措施，使水功能區水質逐步改善。

1 入河污廢水特性分析方法

這里的入河污廢水特性是指通過入河排污口進入水功能區的污廢水的污染程度及主要污染物占比。影響水功能區水質達標率進一步提高的污染物項目主要為化學需氧量（COD）和氨氮，“十二五”期間水污染防治考核和水功能區限制納污紅線考核的污染物項目也是COD和氨氮，因此入河污廢水特性分析的主要污染物確定為COD和氨氮。COD表示在酸性條件下，采用化學氧化劑（我國法定用重鉻酸鉀）將有機物氧化為二氧化碳和水所消耗的氧當量，COD的數值越大表明水體中有機污染物越多，嚴格地說COD是表征水體有機污染嚴重程度的指標，但日常使用中被各領域廣泛地代指有機污染物，COD作為一種污染物成了習慣用法。氨氮是指水中以游離氨（NH3）和銨離子（NH4+）形式存在的氮，是水體受到污染的主要污染物之一，可使水體發黑發臭，毒害水生生物，增加水體富營養化發生的幾率。

1.1 入河污廢水污染程度分析方法

特定流域或水系的入河污廢水污染程度通過研究區域內所有入河排污口入河污廢水的COD和氨氮平均濃度來定量分析，分別用CˉCOD和Cˉ氨氮代表，CˉCOD越大說明研究區域內有機污染越嚴重，Cˉ氨氮越大說明研究區域內氨氮污染越嚴重。平均濃度計算公式如下：式中ˉ代表污染物平均濃度（mg/L）；Qi代表研究區域內第i個入河排污口入河污廢水量（t）；Ci代表研究區域內第i個入河排污口入河污染物濃度（mg/L）；n代表研究區域內入河排污口總個數。

特定流域或水系局部的入河污廢水污染程度通過研究區域內COD和氨氮濃度最大的前30個入河排污口入河污廢水的COD和氨氮平均濃度來定量分析，分別用CMAX-COD和CMAX-氨氮代表，同樣用式（1）計算，CMAX-COD越大說明研究區域內局部有機污染越嚴重，CMAX-氨氮越大說明研究區域內局部氨氮污染越嚴重。

1.2 入河污廢水主要污染物占比分析方法

特定流域或水系的入河污廢水主要污染物占比通過COD與氨氮入河排放量之比來確定，由于入河污廢水主要污染物COD和氨氮是兩種不同物質，無法直接通過入河排放量來計算，需要通過等標污染負荷法計算，用統一的環境質量標準或排放標準來獲得同一尺度上可以相互比較的量，主要污染物占比通過COD與氨氮等標污染負荷比來衡量，等標污染負荷比大于1說明COD為首要污染物，等標污染負荷比小于1說明氨氮為首要污染物，污染物等標污染負荷計算公式和COD與氨氮等標污染負荷比計算公式如下：

式中：P代表污染物等標污染負荷（t）；Qi代表研究區域內第i個入河排污口入河污廢水量（t）；Ci代表研究區域內第i個入河排污口入河污染物濃度（mg/L）；C0代表污染物環境質量標準或排放標準（mg/L）；n代表研究區域內入河排污口總個數；k代表COD與氨氮等標污染負荷比。

2 入河污廢水特性分析方法應用

為檢驗入河污廢水特性分析方法的適用性，驗證其對水資源保護工作的實際作用，筆者選擇漳衛南運河水系作為研究區域。漳衛南運河由漳河、衛河、衛運河、漳衛新河和南運河組成，流經山西、河南、河北、山東、天津等省市，最終流入渤海，流域面積37 700 km2，是海河流域污染嚴重的水系之一，2003—2013年有6年開展了入河排污口監測，入河排污口監測數據年度系列性較好，便于入河污廢水特性分析方法應用，另外漳衛南運河入河污廢水特性變化可以代表海河流域。

2.1 漳衛南運河入河污廢水污染程度分析

采用2003、2007、2009、2011、2012、2013年漳衛南運河監測數據，分別計算CˉCOD、Cˉ氨氮、CMAX-COD和CMAX-氨氮，并繪制2003—2013年度變化曲線，如圖1-2所示。近年來，漳衛南運河CˉCOD從285mg/L降至95mg/L，Cˉ氨氮從30mg/L降至9.5mg/L，說明整個水系的入河污廢水有機污染和氨氮污染程度均明顯減輕，CMAX-COD和CMAX-氨氮下降幅度遠高于CˉCOD和Cˉ氨氮，局部的入河污廢水有機污染和氨氮污染程度減輕更為顯著。這說明在漳衛南運河沿河各省的共同努力下，入河污廢水污染程度已得到有效控制，局部偷排高濃度污廢水的情況得到有效整治，“十一五”以來整個水系的水資源保護和水污染防治工作成效顯著。

圖1 2003—2013年度漳衛南運河COD濃度變化曲線

圖2 2003—2013年度漳衛南運河氨氮濃度變化曲線

2.2 漳衛南運河入河污廢水主要污染物占比分析

污染物環境質量標準或排放標準選擇是計算k值的關鍵，目前常用的標準有《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）、《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）和《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）。筆者研究的是入河污廢水，且城鎮污水處理廠排水只是入河污廢水的一種，因此C0選擇《污水綜合排放標準》一級標準（COD100 mg/L、氨氮15mg/L）。

采用2003、2007、2009、2011、2012、2013年漳衛南運河監測數據，計算k值，并繪制2003—2013年度變化曲線，如圖3所示。漳衛南運河2007年之前k值變化不大，一直大于1，說明COD和氨氮的治理力度相當，入河污廢水的首要污染物是COD；2007年之后k值逐漸下降，至2011年達到最小，此時k值略小于1，說明COD治理力度逐漸強于氨氮，入河污廢水的首要污染物由COD向氨氮轉變；2011年之后k值逐漸升高，至2013年k值恢復甚至超過2007年之前的水平，說明氨氮治理力度逐漸強于COD，入河污廢水的首要污染物重新變為COD。

以上k值的變化與海河流域“十一五”以來污水處理廠的建設和技術升級改造密切相關，“十一五”前期污水處理廠大量投建，“十一五”后期污水處理廠集中投產，COD處理效率顯著提高，但根據2007年《中國環境統計年報》，工業氨氮去除率比COD低10%，生活氨氮去除率比COD低13%，氨氮處理效率較低；“十二五”期間，污水處理廠紛紛升級改造強化氨氮去除率，氨氮處理效率也得到提高。

X824

A

1004-7328（2014）06-0043-03

10.3969/j.issn.1004-7328.2014.06.015

2014-09-19

朱龍基（1981-），男，碩士，工程師，主要從事水資源保護與管理工作。