污水處理廠入河排污口設(shè)置對(duì)水功能區(qū)水質(zhì)和環(huán)境影響實(shí)例分析

陳興林 孫華 鄭瀚 胡勇

摘要：指出了入河排污口設(shè)置論證的目的是為了合理開發(fā)利用和有效保護(hù)水資源，協(xié)調(diào)好環(huán)境保護(hù)和區(qū)域發(fā)展的關(guān)系，保護(hù)和改善水質(zhì)與生態(tài)環(huán)境，為合理建設(shè)入河排污口以及行政主管部門審批入河排污口提供技術(shù)依據(jù)。以彭水縣污水處理廠項(xiàng)目為例，通過污水處理廠排污口設(shè)置方案、所處河段河道水質(zhì)現(xiàn)狀、水域管理要求和現(xiàn)有取排水狀況等調(diào)查研究，采用一維水質(zhì)模型對(duì)水功能區(qū)水質(zhì)和水生態(tài)環(huán)境影響進(jìn)行了實(shí)例分析，結(jié)果可作為建設(shè)項(xiàng)目排污口設(shè)置論證的重要科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：入河排污口;水功能區(qū);水生態(tài)環(huán)境;水質(zhì);影響分析;一維水質(zhì)模型

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2019）20-0075-03

1項(xiàng)目概況

1.1建設(shè)地點(diǎn)、規(guī)模

重慶市彭水縣污水處理廠建設(shè)地點(diǎn)位于彭水縣兩江大橋北橋頭。該一期工程于2010年建成投產(chǎn)。生產(chǎn)區(qū)按工藝流程布置，粗格柵及細(xì)格柵布置在廠區(qū)北部，進(jìn)廠管線順暢，CASS生物池、二沉池由北向南順序布置，消毒系統(tǒng)靠近二沉池，處理后污水就近排入烏江。本項(xiàng)目污水處理規(guī)模為0.75萬(wàn)m³/d，于2010年建成投產(chǎn)，廠區(qū)占地4680.5 m²。

1.2主要工藝與進(jìn)、出水水質(zhì)

污水處理廠一期工程的進(jìn)水水質(zhì)：COD≤400 mg/L，NH3-N（以N計(jì)）≤35 mg/L，BOD5≤250 mg/L，TN（以N計(jì)）≤50mg/L，SS≤210mg，/L，TP（以P計(jì)）≤5mg/L。根據(jù)受納水體的水環(huán)境目標(biāo)及國(guó)家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的出水要求確定污水處理廠出水水質(zhì)。根據(jù)環(huán)評(píng)批復(fù)本項(xiàng)目出水水質(zhì)為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GBl8918-2002-級(jí)標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)，具體數(shù)據(jù)如下：CODcr≤50 mg/L，BOD5≤10 mg/L，SS≤100 mg/L，TN≤15 mg/L，NH3-N≤5（8）mg/L，TP≤0.5 mg/L。

1.3污水處理廠運(yùn)行情況

根據(jù)《彭水苗族土家族自治縣舊城區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃2010-2030》，目前舊城區(qū)用水由城南水廠、縣城自來(lái)水廠和拓展區(qū)供水廠供給。城南水廠供水能力達(dá)1.1萬(wàn)m³/日，水源為瀘渡溝水庫(kù)，縣城自來(lái)水廠供水能力達(dá)0.7萬(wàn)m³/日，水源取自烏江，拓展區(qū)供水廠供水0.6萬(wàn)m³/日。總供水能力2.4萬(wàn)m³/日。一期工程污水處理能力為0.75萬(wàn)m³/d，新城建成后，處理污水量已超過0.75萬(wàn)m³/d。

污水處理廠一期工程目前各處理設(shè)施運(yùn)行正常，污水處理采用CASS工藝，污水排放執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GBl8918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，處理后水排入烏江。剩余污泥采用帶式濃縮脫水一體機(jī)脫水，脫水后污泥運(yùn)至垃圾填埋場(chǎng)處置。由于城市人口的增長(zhǎng)及經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)污水處理廠已處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，來(lái)污量存在0.80萬(wàn)m³/d直接排人烏江，為了解決生活污水直排的現(xiàn)象，新建二期污水處理廠將于2019年底前建成投產(chǎn)，處理規(guī)模為1.50萬(wàn)m³/d，基于二期污水處理廠目前處于建設(shè)階段，為了保護(hù)烏江的水質(zhì)，項(xiàng)目業(yè)主在二期污水處理廠建成前擬采用一體污水處理廠設(shè)施臨時(shí)處理過剩污水。

2人河排污口設(shè)置方案

該項(xiàng)目人河排污口性質(zhì)為市政排污口，排放方式為連續(xù)排放，人河方式為出水污水經(jīng)管道排入烏江。排污口位置為東經(jīng)108°0917.75"，北緯29°1822.77”。排污口排水入烏江，所處烏江彭水縣開發(fā)利用區(qū)，劃為景觀娛樂、工業(yè)用水區(qū)，現(xiàn)狀水質(zhì)為II類，水質(zhì)管理目標(biāo)為Ⅱ類。

本項(xiàng)目城市污水處理廠服務(wù)范圍：彭水縣城、烏江以西片區(qū)、烏江以東片區(qū)和郁江以北片區(qū)。總服務(wù)人口約為5.8萬(wàn)人。本項(xiàng)目污水處理廠處理的主要為生產(chǎn)污水，根據(jù)建設(shè)環(huán)評(píng)，本項(xiàng)目服務(wù)范圍內(nèi)主要為常規(guī)污染因子，污染物有COD、BoD5、氨氮、總磷、TN、5S等。

本項(xiàng)目污水處理廠處理規(guī)模為0.75萬(wàn)m³/d，年運(yùn)行365 d，排污系數(shù)為0.85，年排水量為232.69萬(wàn)m³。本污水處理廠達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GBl8918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)后排放。根據(jù)工程2017年9月實(shí)際運(yùn)行尾水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，COD濃度均值為22.4 mg/L，NH3-N濃度均值為0.3 mg/L。由此計(jì)算本項(xiàng)目COD年排總放量為52.12 t/a，NH3-N年排總放量為0.70 t/a。本項(xiàng)目尾水不含溫排水、不含有毒有害物質(zhì)、不含“三致”物質(zhì)。

3水域管理要求和現(xiàn)有取排水狀況

3.1水域管理要求

根據(jù)《重慶市水功能區(qū)劃修編報(bào)告》《彭水縣水功能區(qū)劃》，彭水縣境內(nèi)烏江涉及2個(gè)一級(jí)水功能區(qū)劃：烏江彭水保留區(qū)和烏江彭水縣開發(fā)利用區(qū)，水質(zhì)管理目標(biāo)均為Ⅱ類。根據(jù)《重慶市人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)2016～2020年度水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)的通知》要求，2016～2020年用水總量控制目標(biāo)為12000萬(wàn)m³/年;2016年萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量比2015年下降6%以上，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)提高到0.471以上;到2020年，萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量比2015年下降25%以上，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)提高到0.522以上;2016年重要江河水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率提高到72%以上，2020年重要江河水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率提高到80%以上。

彭水縣污水處理廠排污口位于烏江右岸。根據(jù)《彭水縣水功能區(qū)劃修編報(bào)告》，烏江所在一級(jí)水功能區(qū)為“烏江彭水縣開發(fā)利用區(qū)”，此段上起彭水電站壩址，經(jīng)白楊壩至高谷鎮(zhèn)共和村，長(zhǎng)約24.0 km，水資源開發(fā)利用程度較高，劃為開發(fā)利用區(qū)。現(xiàn)狀水質(zhì)Ⅱ類，水質(zhì)管理目標(biāo)Ⅱ類。

3.2論證水域內(nèi)取排水狀況

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘調(diào)查，論證范圍內(nèi)及附近無(wú)珍稀瀕危野生動(dòng)植物天然集中分布區(qū)，無(wú)重要水生生物的自然產(chǎn)卵場(chǎng)及索餌場(chǎng)、越冬場(chǎng)和洄游通道、天然漁場(chǎng)。本項(xiàng)目排污口所在烏江的水功能區(qū)為烏江彭水縣開發(fā)利用區(qū)，現(xiàn)狀水質(zhì)為Ⅱ類，據(jù)調(diào)查在本項(xiàng)目人河排污口上游500m、下游5 km范圍內(nèi)分布有：烏江明珠酒店取水口，新城應(yīng)急用水兩江假日酒店取水口等6處取水口。項(xiàng)目排污口烏江上游為城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)，目前各企事業(yè)單位的污水大部分已進(jìn)入城市污水管網(wǎng)。烏江彭水縣開發(fā)利用區(qū)存在的第三方排污口，有距離本項(xiàng)目排污口下游約8.7 km的高谷鎮(zhèn)橋頭生活污水排污口、下游約7.1 km距離的高谷鎮(zhèn)生活污水排污口以及下游約9.1 km距離的華盛豐礦業(yè)公司排污口。

3.3水功能區(qū)納污能力及限制排放總量

限制排污總量是分階段實(shí)施水功能區(qū)水質(zhì)管理的依據(jù)。不同的水功能區(qū)限制排污總量按不同的方法分別確定，同一水功能區(qū)不同水平年限制排污總量可以不同。排污口所在水功能區(qū)為“烏江彭水縣開發(fā)利用區(qū)”。參考《彭水縣水功能區(qū)納污能力核定和分階段限排總量控制方案報(bào)告》提出的限制排放量，烏江彭水縣開發(fā)利用區(qū)水質(zhì)目標(biāo)為Ⅱ類，污染因子COD、NH3-N的限排放量分別為1211.08 t/a、165.05 t/a。

3.4水域水環(huán)境現(xiàn)狀

本評(píng)價(jià)采用水質(zhì)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)在2017年的水質(zhì)檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行區(qū)域水環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)方法采用地表水現(xiàn)狀標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

評(píng)價(jià)按照《地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》（SL395-2007），在水質(zhì)（或營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)）評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，對(duì)水功能區(qū)進(jìn)行達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)。水功能區(qū)達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)參照水功能區(qū)管理目標(biāo)（水質(zhì)目標(biāo)或營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)目標(biāo)）進(jìn)行，水質(zhì)類別（或營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)）符合或優(yōu)于該目標(biāo)的為達(dá)標(biāo)，劣于該目標(biāo)的為不達(dá)標(biāo)。根據(jù)2017年12月對(duì)外河壩斷面的地表水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)狀水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到該水功能區(qū)II類水質(zhì)管理要求。

4人河排污口設(shè)置對(duì)水功能區(qū)水質(zhì)和水生態(tài)環(huán)境影響分析

4.1影響范圍

本污水處理廠處理規(guī)模0.75萬(wàn)m³/d，按設(shè)計(jì)正常運(yùn)行。尾水排放達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GBl8918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)后排放。參考2017年9月污水處理廠出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告，COD濃度均值為22.4 mg/L，NH3-N濃度均值為0.3 mg/L，按實(shí)際出水水質(zhì)濃度進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。根據(jù)水功能區(qū)水質(zhì)管理目標(biāo)和水生態(tài)保護(hù)要求，結(jié)合本項(xiàng)目污水排放，選取COD、NH3-N作為水質(zhì)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

本項(xiàng)目排污口位于烏江左岸，排污口河段河寬小于50 m，故對(duì)排污河段采用一維穩(wěn)態(tài)水質(zhì)模型，計(jì)算排污口至下游5 km的范圍，相關(guān)污染因子COD、NH3-N的影響范圍和影響程度，分析尾水排放對(duì)水功能區(qū)水質(zhì)、水生態(tài)以及第三者權(quán)益的影響提供依據(jù)。

4.2預(yù)測(cè)模式

排污河段水量較小，根據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則地面水環(huán)境》（HJ/T2.3-93），尾水排入烏江可視為完全混合（忽略縱向離散作用），預(yù)測(cè)模式采用河流一維模型：

4.3預(yù)測(cè)結(jié)果及評(píng)價(jià)

本項(xiàng)目建設(shè)處理規(guī)模為0.75萬(wàn)m³/d，為了預(yù)測(cè)最大影響值，同時(shí)考慮事故狀況下的最大影響。排污口尾水排放源強(qiáng)參數(shù)見表2，監(jiān)測(cè)斷面為烏江外河壩監(jiān)測(cè)斷面，監(jiān)測(cè)水質(zhì)見表3。

烏江流經(jīng)區(qū)內(nèi)長(zhǎng)66 km，多年平均流量1320 m³/s，平均坡降2.05‰。根據(jù)烏江多年水文資料統(tǒng)計(jì)，枯水期與平水期水質(zhì)預(yù)測(cè)相關(guān)水文參數(shù)見表4，平、枯水期完全混合濃度見表5。

本項(xiàng)目工程平水期和枯水期條件下排污，對(duì)烏江下游的地表水環(huán)境影響預(yù)測(cè)，采用河流一維穩(wěn)態(tài)預(yù)測(cè)模型，污水處理廠正常運(yùn)行條件下，尾水排放COD、NH。一N的濃度整體隨河流流向逐漸衰減，COD、NH3-N最大濃度貢獻(xiàn)值與現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)背景值疊加后，平水期COD和NH3-N預(yù)測(cè)濃度值分別在9.9291～10.0007mg/L、0.1672～0.1680 mg/L之間;枯水期COD和NH3一N預(yù)測(cè)濃度值分別在9.9520～10.0009 mg/L、0.1674～0.1680 mg/L之間。均滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》II類水域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，平、枯水期條件下，污水處理廠正常運(yùn)行尾水排放，對(duì)烏江水質(zhì)影響較小。

本污水處理廠事故運(yùn)行條件下，尾水排放COD、NH3-N的濃度整體隨河流流向逐漸衰減，COD、NH3-N最大濃度貢獻(xiàn)值與現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)背景值疊加后，平水期COD和NH3-N預(yù)測(cè)濃度值分別在9.9531～10.0249mg/L、0.1692～0.1700 mg/L之間;枯水期COD和NH3-N預(yù)測(cè)濃度值分別在9.9829～10.0320 mg/L、0.1699～0.1706 mg/L之間。事故排放條件下，污水處理廠收集污水后直接排放。排污口下游5000 m的范圍，COD和NH3-N濃度均滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ類水域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，事故排放條件下，污水排放對(duì)烏江水環(huán)境具有一定影響，但預(yù)測(cè)指標(biāo)能滿足水質(zhì)管理目標(biāo)的要求值。運(yùn)行期需加強(qiáng)電源及各構(gòu)筑物日常運(yùn)行管理，確保污水處理設(shè)備正常運(yùn)行，修建事故池，防止事故排放對(duì)烏江水質(zhì)影響。

4.4對(duì)水功能區(qū)水質(zhì)影響分析

根據(jù)模型預(yù)測(cè)結(jié)果分析，本項(xiàng)目污水處理廠正常運(yùn)行達(dá)標(biāo)排放條件下，預(yù)測(cè)范圍內(nèi)，預(yù)測(cè)月份排污口下游烏江段COD和NH3-N預(yù)測(cè)濃度均滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》II類水域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。正常排放條件下，本項(xiàng)目排污對(duì)“烏江彭水縣開發(fā)利用區(qū)”水質(zhì)影響較小。

事故排放條件下，本項(xiàng)目排污口下游的COD和NH3-N預(yù)測(cè)濃度較正常排放下濃度有輕微增加，但COD和NH3-N仍滿足Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)“烏江彭水縣開發(fā)利用區(qū)”水質(zhì)影響較小。運(yùn)行期須加強(qiáng)電源及各構(gòu)筑物日常運(yùn)行管理，確保污水處理設(shè)備正常運(yùn)行，并做好緊急預(yù)案，修建事故池，防止事故排放，保護(hù)烏江水質(zhì)及水生態(tài)環(huán)境。

4.5對(duì)生態(tài)的影響分析

污水處理廠工程屬于市政環(huán)保工程，是彭水縣人民政府對(duì)烏江污染現(xiàn)象采取的有效治理措施，對(duì)彭水縣城、烏江以西片區(qū)、烏江以東片區(qū)和郁江以北片區(qū)的生活污水進(jìn)行統(tǒng)一收集處理，對(duì)預(yù)防烏江污染起了積極作用。根據(jù)該項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告，原有排人烏江的污染物的量COD 821.25 t/a、BOD5 410.63 t/a、SS547.50 t/a、NH3-N 68.44 t/a、TN 82.13 t/a、TP 8.21t/a;本工程建成后排人烏江的污染物的量COD 64.51t/a、BOD5 286.57 t/a、SS 420.75 t/a、NH3-N 40.59 t/a、TN 26.72 t/a、TP 4.67 t/a;可減少進(jìn)入烏江的污染物的量COD 756.74 t/a、BOD5 124.06 t/a、SS 126.75t/a、NH3-N 27.85 t/a、TN 55.41 t/a、TP 3.54 t/a。因此，本項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)于改善烏江水質(zhì)有積極作用，具有明顯的環(huán)境正效益。

根據(jù)調(diào)查，本區(qū)域河段內(nèi)存在產(chǎn)卵場(chǎng)和索餌場(chǎng)分布，主要的活動(dòng)魚類有鯉魚、鯽魚、青波、白甲、白鰱、花鰱、草魚等，無(wú)重要珍稀魚類和魚類產(chǎn)卵場(chǎng)，現(xiàn)狀烏江水質(zhì)滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)的要求。現(xiàn)本項(xiàng)目外排尾水主要含常規(guī)污染物如COD、氨氮、總磷、TP、石油類等，下游無(wú)大型魚類產(chǎn)卵場(chǎng)、越冬場(chǎng)和索餌場(chǎng)。根據(jù)水質(zhì)預(yù)測(cè)結(jié)果分析，COD和氨氮的排放將不會(huì)改變?yōu)踅|(zhì)類別，對(duì)于漁類產(chǎn)量及水生生物的生存環(huán)境影響較小。