蚌埠城南污水處理廠排污口設置論證分析

李 琛尹 星王 成

隨著蚌埠城區的向南擴展，現有的污水處理廠已無法覆蓋相應的區域，為此，新建了城南污水處理廠收集處理高新區生活及工業污水。本文通過分析城南污水處理廠入河排污口設置對水功能區水質、納污能力的影響，論證該排污口設置的合理性。

一、工程概況

城南污水廠位于蚌埠市黃山大道以南、規劃長征南路以東、迎河以西。主要負責收集、輸送并處理八里溝片、燕山西片、燕山東片的污水，服務面積為2949hm2。一期設計規模為2.5萬m3/d，已于2013年10月投入運營；遠期總設計規模為10萬m3/d。

城南污水處理廠排污口設置于污水處理廠東側迎河岸邊，距離西側城南污水處理廠15m，入河排污口經緯度為 E 117°18′50″、N32°53′46″。污水廠尾水就近排入迎河，間接作為張公山大塘的景觀補水，最終通過席家溝匯入淮河。出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準和《城市污水再生利用景觀環境用水水質》（GB/T18921-2002）表1中觀賞性景觀環境用水標準。為使出水水質達標，城南污水廠現采用“曝氣沉砂池+多點進水強化脫氮除磷AAC氧化溝＋深度處理”的工藝線路，輔以化學除磷，以滿足水質要求。

二、水功能區現狀

1.水功能區水質現狀評價

根據《蚌埠市水功能區劃》，蚌埠市共有市級水功能區15個（不含省級水功能區及對省級水功能區調整后的水功能區）。城南污水處理廠排污口位于席家溝蚌埠景觀娛樂用水區內。

根據《城南污水處理廠一期工程環境影響報告表》，工程建設前的2008年6月對迎河及張公湖水質監測結果表明，迎河及張公山大塘水體COD 40.6～64mg/L、氨氮 3.24～11.6mg/L，水質較差。

根據《蚌埠市級水功能區水資源質量狀況通報》，該水功能區水質目標為Ⅳ類，2016年未達到水質目標要求，現狀水質為Ⅴ類，主要超標因子為氨氮，最大超標倍數為0.1倍。

2.水功能區納污情況分析

參考《水域納污能力計算規程》（GB/T25173-2010），采用一維水質模型計算席家溝蚌埠景觀娛樂用水區納污能力，COD、氨氮納污能力分別為655.06t/a，46.97t/a。根據調查，除工程入河排污口外，無其他合法登記的入河排污口，該水功能區納污能力即本功能區限排總量。城南污水處理廠一期工程按設計規模2.5萬m3/d，主要污染物COD、氨氮按設計入河濃度計：COD50 mg/L（456.25t/a）、氨氮 5mg/L（45.63t/a），小于該功能區限排總量。

城南污水處理廠已投入運營，根據2016年功能區水質監測結果計算，迎河—張公湖—席家溝污染物入河總量COD、氨氮為870.67 t/a和59.04t/a，超過限排總量。對比城南污水處理廠一期工程污染物設計入河量和該計算入河量，可知除城南污水處理廠排污口外，該功能區存在未納入城市管網的其他污染源直排入河。

3.排污口設立對水功能區的影響

城南污水處理廠尾水通過迎河補水張公湖，最終通過席家溝匯入淮河。水質預測主要內容為城南污水處理廠運行期間，尾水進入迎河對下游水體及席家溝景觀、娛樂用水區以及取用水戶的污染影響范圍及程度（見圖1）。

（1）工況選取

本次污水處理廠一期工程水質影響預測設計工況下污水處理廠排放量及評價因子COD、氨氮的排放濃度見表1。

（2）水質模型的選擇

迎河段河道水質預測采用混合及一維水質模型進行，以入湖口、出湖口斷面水質達標為條件（IV類水質標準，COD濃度30mg/L、氨氮濃度1.5mg/L），計算城南污水處理廠尾水排放對河道水質的影響。

式中：C為預測斷面預測因子濃度，mg/L；C0為完全混合后混合水中污染物的濃度，mg/L；Ch為迎河水質濃度，mg/L；Cp為排污口出水水質濃度，mg/L；Qh為迎河流量，非調水期間為0；Qp為排污口出水流量；k為綜合衰減系數，d-1；t為滯留時間，d。

張公湖水質預測采用小湖泊完全混合衰減模式，以出湖口水質達到IV類水標準限值推算入湖口處水量及濃度。

平衡時：

圖1 排污口與水系概化圖

式中：C為張公湖出湖口達標濃度，mg/L；Qp為迎河入張公湖流量，m3/s；Cp為迎河入張公湖水質濃度，mg/L；Qh為張公湖出湖流量，m3/s；Ch為張公湖中污染物本底濃度（t=0時的出水濃度），mg/L；W0為張公湖中現有的污染物排入量，g/s；V為張公湖有效容積，m3；K1為張公湖污染物降解系數，1/d；t為預測時刻離排放時刻的時間，在實際應用中，預測時刻t以d（天）為單位。

（3）參數選取

①水文參數

入河排污口以上斷面流域集水面積21km2，積水面積較小，無穩定水源，枯水期河道及下游張公湖主要來水為污水處理廠尾水0.29m3/s。迎河設計平均溝深4.5m，水深3.5m，邊坡為1∶2。張公湖平均水深1.8m，水面面積0.6～0.73km2，正常蓄水位19.8m，庫容100萬m3。

②計算參數

根據淮河流域水資源綜合規劃水資源保護專項規劃成果，在低流量下污染物降解系數與河段內平均水流速度相關。COD的k1值：k1=0.050+0.68u；氨氮的 k2值：k2=0.061+0.551u，式中 u 為平均流速（m/s）。從保守角度估算，迎河、席家溝的COD和氨氮的降解系數分別取值：KCOD=0.05；K氨氮=0.06。張公湖參考同類型小湖泊經驗值，COD和氨氮的降解系數取值分別為KCOD=0.025、K氨氮=0.044。根據河道斷面設計，計算各工況下河道平均流速約為0.008m/s。

城南污水處理廠在設計工況下，區域所有污染源全部納入污水處理廠處理，以張公湖水質達Ⅳ類標準計算張公湖COD和氨氮固有污染量，計算得出COD固有污染負荷W0-COD=8.68g/s，氨氮W0-氨氮=0.24g/s。

（4）評價段水質預測

預測設計工況污水處理廠尾水經迎河進入張公湖后對席家溝景觀娛樂用水區影響，起始斷面和終止斷面分別為：①尾水入迎河斷面—張公湖入湖口斷面；②張公湖入湖口斷面—張公湖出湖口斷面；③張公湖出湖口—席家溝入淮口。根據上述模型及模型參數的選取，預測結果見表2。

在迎河～張公湖沿線的所有污水納入污水處理廠接管的前提下，污水處理廠以設計工況運行時，以最不利水文條件計算，COD入張公湖濃度為37.7mg/L，出湖口COD穩定濃度33.9mg/L；氨氮入張公湖口濃度為3.56mg/L，出湖口氨氮穩定濃度為1.59mg/L，在席家溝入淮斷面可滿足地表水Ⅳ類水質標準。

三、入河排污口設置可行性分析

根據2008年《蚌埠市城南污水處理廠一期工程環境影響報告表》中對迎河—張公湖的水質監測結果為：迎河段COD平均濃度為42.8mg/L，氨氮平均濃度為3.89 mg/L；張公湖COD平均濃度為60.5mg/L，氨氮平均濃度為11.3mg/L。經計算，城南污水處理廠未建設前迎河—張公湖段COD和氨氮的污染物入河量達889.5t/a和106.7t/a，已遠大于水功能區所能承載納污能力。

根據實際現狀監測結果，排污口入迎河段至迎河入張公湖湖口處沿程COD濃度由11.35mg/L上升至31.7mg/L，氨氮由1.61mg/L上升至2.85mg/L，究其原因是沿程部分生活污水尚未納污污水管網，仍有生活污水直排迎河導致。根據水質監測結果分析，迎河—張公湖入湖口處未納入污水管網的COD和氨氮年排放量分別為105.84 t/a和9.50 t/a。若迎河—張公湖入湖口段未納污管網的生活污水接入城南污水處理廠處理，則該段COD和氨氮入河總量減少至413.20 t/a和44.81 t/a，滿足限排要求。

表1 工程水環境影響評價因子及污染源表

表2 排污后設計工況下各評價斷面水質預測結果表 單位：mg/L

由此可見，隨著城南污水處理廠的建設和污水管網的不斷完善，席家溝景觀娛樂用水區內直排入河的COD和氨氮污染量逐漸減少，污水處理廠的建設對水功能區污染物的削減起到積極作用，入河排污口設置可行。

四、結論和建議

城南污水處理廠一期建設規模2.5萬m3/d，于2013年投入運行，彌補了新城區無污水處理廠的空缺。污水處理廠排污口位于席家溝蚌埠景觀娛樂用水區內，尾水通過迎河用于補充張公湖景觀水體，排水符合《城填污水處理廠尾水排放標準》中一級A標準和《城市污水再生利用景觀環境用水水質》（GB/T18921-2002）表1中水景類觀賞性景觀環境用水標準。

城南污水處理廠建設對削減席家溝蚌埠景觀娛樂用水區的污染物排放總量具有積極作用，工程的環境效益十分明顯，工程建設總體上是利大于弊。從入河排污口設置對水功能區水質、納污能力的影響這個角度分析入河排污口設置是合理的。

為進一步改善席家溝景觀娛樂用水區水質，建議城南新區加快完善區域污水管網，提高污水收集率。由于污水處理廠一期工程污染物入河量已接近水功能區納污能力，二期擴建工程可以通過對原主體工藝進行改造、優化參數、添加外物質、強化生化處理等方式進行深度處理，將一級A標準提升至地表水類Ⅳ類或更高的水質標準，以滿足席家溝景觀、娛樂用水區水質管理要求