洪國(guó)喜，沈曉娟

（江蘇省水文水資源勘測(cè)局淮安分局，223005，淮安）

南水北調(diào)東線工程特殊的自然和經(jīng)濟(jì)社會(huì)條件，給沿線治污工作帶來(lái)很大難度，長(zhǎng)期以來(lái)，輸水河道、湖泊水污染相當(dāng)嚴(yán)重，水污染防治工作關(guān)系到東線工程的成敗。為此，國(guó)家發(fā)展改革委會(huì)同有關(guān)部門編制了《南水北調(diào)東線工程治污規(guī)劃》，并經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)實(shí)施。東線工程遵循“先節(jié)水、后調(diào)水，先治污、后通水，先環(huán)保、后用水”的“三先三后”原則，確保主干渠輸水水質(zhì)達(dá)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。沿線各級(jí)政府加大了區(qū)域環(huán)境治理和投資力度，建設(shè)了一系列治污工程，對(duì)輸水線路兩岸污水全部進(jìn)行截流處理，治污工程主要投資集中在城市污水處理廠項(xiàng)目上，2001—2013年投資160.3億元，占工程總投資的67.2%，共建城市污水處理廠135座，實(shí)現(xiàn)處理能力669.0萬(wàn)t/d。

相對(duì)于 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，按照最高排放要求的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，污水處理廠尾水仍屬于劣Ⅴ類水，其中含有大量污染物質(zhì)且排放量大，若排放點(diǎn)設(shè)置不合理或過(guò)于集中，污染負(fù)荷將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)受納水體的納污能力，所以必須將尾水凈化和資源化利用結(jié)合起來(lái)，為沿線污水處理廠尾水的排放建設(shè)安全通道，同時(shí)尋求尾水資源化綜合利用的最優(yōu)方案。污水處理廠尾水處置主要有三種途徑：一是處理達(dá)標(biāo)后直接排放，二是深度處理后回用，三是建設(shè)尾水凈化工程對(duì)尾水進(jìn)一步處理，達(dá)到預(yù)定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，減輕對(duì)排入水體的水環(huán)境壓力，并多渠道加以回用。

一、尾水直接排放

我國(guó)對(duì)主要河流的入河污染物實(shí)行總量控制。入河污染物總量控制一般以水功能區(qū)為載體，根據(jù)水功能區(qū)的水質(zhì)目標(biāo)、河道水文特征和入河排污口分布，計(jì)算出水功能區(qū)的納污能力，分解為時(shí)段允許納污量，并把允許納污量分配到各行政區(qū)、支流口和入河排污口。水體納污能力和污染物入河控制量直接關(guān)系到污染物排放權(quán)的分配，是水環(huán)境保護(hù)的核心內(nèi)容之一。

污水處理廠尾水排放在執(zhí)行總量控制原則的同時(shí)，排入不同水體的濃度還要符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，尾水引入稀釋能力較小的河湖作為城鎮(zhèn)景觀用水時(shí)，執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)；排入地表水Ⅲ類功能水域（劃定的飲用水水源保護(hù)區(qū)除外）和湖、庫(kù)等封閉或半封閉水域時(shí)，執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)；排入地表水Ⅳ、Ⅴ類功能水域，執(zhí)行二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

南水北調(diào)東線工程要求污水不得排入輸水干線，沿線一些污水處理廠尾水原有的排放路徑被截?cái)啵潘畣?wèn)題成為制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的瓶頸。這部分尾水集中排放入其他水體，同樣是不容忽視的污染源，必須統(tǒng)籌考慮區(qū)域水系、水環(huán)境情況，重新選擇排放路徑、設(shè)置排放口，保證新的尾水受水區(qū)域的水環(huán)境安全。尾水截污導(dǎo)流是以嚴(yán)格保護(hù)東線工程調(diào)水水質(zhì)為目標(biāo)，控制尾水排放影響范圍，采取工程措施，利用大水體自凈能力解決尾水出路問(wèn)題，導(dǎo)流后的尾水一般是經(jīng)自然降解直接入海，繞開輸水干線，這樣做改變了污染物的空間分布，并沒有減少污染物的數(shù)量，長(zhǎng)期運(yùn)行，大量尾水對(duì)新受納水體的水質(zhì)目標(biāo)、生態(tài)環(huán)境等的潛在影響有待深入研究。

二、尾水深度處理

我國(guó)污水處理廠處理程度分為三級(jí)：一級(jí)處理、二級(jí)處理和三級(jí)處理（深度處理），一般以一級(jí)處理為預(yù)處理，二級(jí)處理為主體，必要時(shí)再進(jìn)行深度處理。一級(jí)處理主要是去除污水中的漂浮物和部分懸浮狀態(tài)的污染物，調(diào)節(jié)廢水pH值，減輕污水的腐化程度和后續(xù)處理工藝負(fù)荷。二級(jí)處理主要采用生物處理工藝，大量去除膠體狀和溶解狀有機(jī)物，出水達(dá)到二級(jí)或者一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)。

二級(jí)處理后污水中仍含有氮、磷和難以生物降解的有機(jī)物、礦物質(zhì)、病原體等，根據(jù)出水去向和用途進(jìn)行深度處理，可以使尾水達(dá)到或優(yōu)于一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)是污水處理廠出水作為回用水的基本要求，根據(jù)中國(guó)水網(wǎng)對(duì)中國(guó)污水處理項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì)分析，2008年我國(guó)城市污水處理廠的排放標(biāo)準(zhǔn)以二級(jí)為主，達(dá)到一級(jí)A的數(shù)量?jī)H占城市污水處理廠總數(shù)的6%。

深度處理的基建、運(yùn)行費(fèi)用高，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，要根據(jù)回用要求有針對(duì)性地選擇深度處理工藝，并配套建設(shè)輸配水管網(wǎng)，與用水戶結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成完整的中水回用系統(tǒng)。2005年鄭州市五龍口污水處理廠在二級(jí)處理的基礎(chǔ)上引入深度處理工藝，目前二級(jí)處理規(guī)模為10萬(wàn)m3/d，深度處理規(guī)模5萬(wàn)m3/d，出水回用于金水河作景觀用水及其臨近的公園用水和市政雜用水。

城市污水經(jīng)深度處理后，達(dá)到循環(huán)冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，回用作為工業(yè)循環(huán)冷卻補(bǔ)充水也是污水處理廠尾水回用的主要途徑之一。天津華能楊柳青熱電有限責(zé)任公司7號(hào)機(jī)組，計(jì)劃以天津市咸陽(yáng)北路污水處理廠二級(jí)出水經(jīng)深度處理而得的中水作為水源。污水處理廠的原水由不同性質(zhì)的廢污水混合而成，處理后的尾水仍復(fù)雜多變，缺乏穩(wěn)定性，結(jié)垢、腐蝕因素變化大，給工業(yè)企業(yè)中水回用帶來(lái)一定的難度，是急需解決的技術(shù)問(wèn)題。

三、尾水凈化工程

尾水凈化工程是指對(duì)污水處理廠達(dá)標(biāo)排放的尾水進(jìn)行進(jìn)一步處理，使污水變成清水，達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)尾水資源化和無(wú)害化。尾水凈化技術(shù)主要分為物理技術(shù)、生物—生態(tài)技術(shù)和生態(tài)水工學(xué)技術(shù)三類。

1.物理技術(shù)

（1）引水稀釋

引水稀釋就是通過(guò)水利工程的調(diào)控引入上游或附近的清潔水源對(duì)尾水進(jìn)行稀釋，使尾水水質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)得到改善，達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。由于引水稀釋不能減少尾水中的污染物總量，因此只能作為尾水凈化的一種輔助手段。

（2）曝氣復(fù)氧

尾水自然凈化的關(guān)鍵是有機(jī)物的好氧生物降解過(guò)程。有機(jī)物降解過(guò)程中耗氧速率大于大氣復(fù)氧和水生植物的光合作用復(fù)氧速率之和,會(huì)使溶解氧迅速下降，甚至消耗殆盡而呈現(xiàn)無(wú)氧狀態(tài)，有機(jī)物的分解便從有氧分解轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬醴纸?，?xì)菌厭氧分解產(chǎn)生的二價(jià)硫和鐵形成硫化亞鐵，使水體出現(xiàn)黑、臭現(xiàn)象。溶解氧含量是反映尾水污染狀態(tài)的一個(gè)重要指標(biāo)。根據(jù)污染水體缺氧的特點(diǎn)，曝氣是人為地向尾水中充入空氣 (或氧氣)，使空氣與尾水強(qiáng)烈接觸，將氧溶解于尾水中，加速尾水的復(fù)氧過(guò)程，促使尾水中好氧微生物大量繁殖，快速消耗水體中的有機(jī)物，提高對(duì)污染物的凈化能力，改善水質(zhì)狀況。

2.生物—生態(tài)技術(shù)

高昂的基建和運(yùn)行費(fèi)用制約了污水處理廠深度處理的使用，近年，以人工濕地為主的生物—生態(tài)處理技術(shù)以其成熟的工藝、低廉的成本迅速得到推廣運(yùn)用。這類方法將污水處理廠尾水有控制地投配到土地上，通過(guò)土壤、植物、水系統(tǒng)中物理、化學(xué)和生物過(guò)程，凈化污染物，使水資源得到再次利用。

（1）人工濕地

人工濕地污水處理系統(tǒng)是人為地用土壤或礫石等填料混合組成填料床，在床體表面種植對(duì)污染物吸收能力強(qiáng)且耐受性好、成活率高、生長(zhǎng)周期長(zhǎng)的水生植物，尾水流經(jīng)床體表面和床體填料縫隙時(shí),通過(guò)過(guò)濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解等，去除尾水中的懸浮物、有機(jī)物、氮、磷和重金屬等，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化。人工濕地栽種的植物主要有鳳眼蓮、蘆葦、香蒲、水芹、菖蒲、風(fēng)車草、美人蕉等。人工濕地因水流方式的差異分為表面流濕地，潛流濕地和垂直流濕地三類。

（2）穩(wěn)定塘

穩(wěn)定塘是利用天然凈化能力對(duì)污水進(jìn)行處理的構(gòu)筑物的總稱，通常是將土地進(jìn)行適當(dāng)修整，建成池塘，在塘中種植水生植物，進(jìn)行水產(chǎn)和水禽養(yǎng)殖，形成人工生態(tài)系統(tǒng)，尾水在塘內(nèi)經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的緩慢流動(dòng)和停留，通過(guò)生物的代謝活動(dòng)降解，轉(zhuǎn)化有機(jī)污染物，凈化尾水。按照塘內(nèi)微生物的類型和供氧方式，穩(wěn)定塘可以分為好氧塘、兼性塘、厭氧塘和曝氣塘四類。

穩(wěn)定塘污水處理系統(tǒng)能充分利用地形，在已有河道、洼地、池塘等地段建設(shè)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，作為尾水深度處理的穩(wěn)定塘運(yùn)行穩(wěn)定，能有效去除污水中的有機(jī)物和病原體，無(wú)需污泥處理，還可以作為污水回用的節(jié)點(diǎn)，既是污水處理單元又是利用單元，穩(wěn)定塘處理后的尾水，可用于農(nóng)業(yè)灌溉或其他用途。穩(wěn)定塘處理法對(duì)BOD、COD及病原微生物的處理效果很好，但無(wú)法有效地去除N和P等營(yíng)養(yǎng)元素，與人工濕地聯(lián)合運(yùn)用可以彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)。

生物—生態(tài)處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是投資較低，抗沖擊力強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，處理效果好，結(jié)合必要的景觀設(shè)計(jì)，可以美化環(huán)境。但生物—生態(tài)工程也存在一定的局限性，不適用于處理重金屬含量偏高、酸堿度過(guò)高、含有毒有害物質(zhì)，以及可生化性差的尾水，而且占地面積較大，北方寒冷地區(qū)受低溫影響，植物生長(zhǎng)緩慢，微生物活性大大降低，處理效率隨之降低，若設(shè)計(jì)或運(yùn)行管理不當(dāng)，容易造成二次污染。另外工程設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)不精確，水力負(fù)荷、停留時(shí)間、氣溫以及運(yùn)行管理、堵塞等很多因素都會(huì)對(duì)尾水凈化效果產(chǎn)生影響，系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行能力也有待進(jìn)一步探索和完善。

3.生態(tài)水工學(xué)技術(shù)

傳統(tǒng)水工學(xué)的目標(biāo)是控制水流，保證水工建筑物的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性，滿足人們對(duì)水的開發(fā)利用需求。在此基礎(chǔ)上，生態(tài)水工學(xué)強(qiáng)調(diào)水域生態(tài)系統(tǒng)健康，通過(guò)多種技術(shù)手段，為尾水生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)提供支持。生態(tài)水工學(xué)技術(shù)構(gòu)建尾水輸送、凈化通道，不但要符合工程設(shè)計(jì)原理，還要符合自然原理，考慮尾水輸送生態(tài)系統(tǒng)自身的需求，注重渠道形態(tài)和生物群落的多樣化，在水利工程中吸收、融合生態(tài)學(xué)的理論，在尾水輸送的過(guò)程中，強(qiáng)化尾水自凈能力，逐步恢復(fù)潔凈的水環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧。

生態(tài)水工學(xué)凈化尾水的主要內(nèi)容是在渠道縱向上構(gòu)建彎曲和蜿蜒，急流、緩流，深潭、淺灘交錯(cuò)相間的格局，形成尾水流速、流量、水位和水深的變化，在渠道橫向上采用由主槽和淺灘組成的復(fù)式斷面，保持渠道側(cè)向的連續(xù)性，充分利用當(dāng)?shù)匾吧锓N，設(shè)計(jì)有利于提高尾水自凈能力的岸坡和灘地植被，建設(shè)接近自然狀態(tài)的生態(tài)護(hù)岸，因地制宜運(yùn)用生物浮島等，構(gòu)建渠道生態(tài)，營(yíng)造適宜于植物生長(zhǎng)和動(dòng)物棲息的多樣性空間，避免渠道形態(tài)直線化、橫斷面幾何規(guī)則化和河床材料的硬質(zhì)化。

四、結(jié) 語(yǔ)

上述污水處理廠尾水的三種處理方法具有不同的特點(diǎn)和適用范圍，目前尾水中污染物數(shù)量多，成分復(fù)雜，用單一方法進(jìn)行控制，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)上都是不夠的，很難完全解決水污染問(wèn)題，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況綜合運(yùn)用多種技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)尾水凈化目標(biāo)，在確保南水北調(diào)東線工程水質(zhì)安全的同時(shí)，給地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展留有足夠的水環(huán)境容量空間。南水北調(diào)東線工程規(guī)劃通水時(shí)間已經(jīng)由2007年推遲到2013年，要在2013年實(shí)現(xiàn)“清水送北方”，治污工作任重道遠(yuǎn)。尾水資源化是污水末端治理的系統(tǒng)工程，還要配合實(shí)施水污染防治全過(guò)程的三級(jí)監(jiān)控。第一級(jí)，源頭控制，城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)企業(yè)廢污水的排放要達(dá)到污水處理廠的接管標(biāo)準(zhǔn)；第二級(jí)，污水處理廠出水水質(zhì)要符合規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)；第三級(jí)，對(duì)污水處理廠尾水進(jìn)行深度處理，達(dá)到既定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后排入相應(yīng)的受納水體或加以回用。

運(yùn)河兩岸繆宜江 攝

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