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        巢湖污染現(xiàn)狀分析與治理研究

        2013-12-12 05:23:28
        巢湖學(xué)院學(xué)報(bào) 2013年1期
        關(guān)鍵詞:需氧量巢湖氨氮

        金 玥

        (合肥市行政學(xué)院,安徽 巢湖 238000)

        1 巢湖污染現(xiàn)狀及其主要指標(biāo)

        巢湖是我國(guó)五大淡水湖之一,水域面積約800平方公里,流域面積約1.35萬(wàn)平方公里。進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái),伴隨流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展,巢湖湖泊富營(yíng)養(yǎng)化日益嚴(yán)重,目前已經(jīng)成為國(guó)家水污染重點(diǎn)治理的“三河三湖”之一。

        湖泊富營(yíng)養(yǎng)化是一種氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量過(guò)多所引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象。巢湖的富營(yíng)養(yǎng)化以靠近合肥的西半湖污染最重,呈中度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài);靠近巢湖市的東半湖污染其次,呈輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài);全湖呈輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。巢湖西半湖主要出入河流有6條(圖1),分別為合肥市境內(nèi)的南淝河、十五里河、派河、塘西河,六安市舒城縣境內(nèi)的杭埠河、豐樂(lè)河,其中杭埠河入湖水量最大,約占總量的60%左右。環(huán)西半湖河流中水質(zhì)為劣Ⅴ類的河流有4條,分別為南淝河、十五里河、塘西河、派河。

        由于巢湖富營(yíng)養(yǎng)化狀況嚴(yán)重,水體中氮、磷含量豐富,造成藍(lán)藻在夏秋季節(jié)大量繁殖,形成“水華”,導(dǎo)致水質(zhì)明顯惡化。近10年來(lái),巢湖水質(zhì)一直屬于劣Ⅴ類水體,很長(zhǎng)一段時(shí)間處于重度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。2000年巢湖流域工業(yè)污染源達(dá)標(biāo)排放后,污染程度有了一定的改善,但總磷、總氮等指標(biāo)依然嚴(yán)重超標(biāo),水質(zhì)持續(xù)惡化,富營(yíng)養(yǎng)化程度未能得到有效改善,加強(qiáng)巢湖的綜合治理已刻不容緩。

        1.1 化學(xué)需氧量

        化學(xué)需氧量(COD)往往作為衡量水中有機(jī)物含量多少的指標(biāo)。化學(xué)需氧量越大,說(shuō)明水體的有機(jī)物污染越嚴(yán)重。與另外兩個(gè)反映有機(jī)物含量的指標(biāo),高錳酸鹽指數(shù)和生化需氧量相比,化學(xué)需氧量能更好地反映水中有機(jī)物的總量。從圖1可以看出,杭埠河、豐樂(lè)河有機(jī)物污染較輕,COD指標(biāo)基本達(dá)到IV類標(biāo)準(zhǔn),屬輕度污染。派河COD指標(biāo)達(dá)到V類標(biāo)準(zhǔn),屬中度污染。塘西河、十五里河、南淝河COD指標(biāo)達(dá)到劣V類標(biāo)準(zhǔn),屬重度污染。

        1.2 總氮量

        總氮指的是水中有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮的總和。水中的總氮含量是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)之一,其測(cè)定有助于評(píng)價(jià)水體被污染和自凈狀況,控制水體中總氮的含量是保護(hù)水質(zhì)的必要措施。從圖2可以看出,總氮超標(biāo)相當(dāng)嚴(yán)重,巢湖西半湖6條主要河流的總氮指標(biāo)全部達(dá)到地表水劣V類水體標(biāo)準(zhǔn),屬重度污染。

        1.3 總磷排放量

        對(duì)湖泊水體的研究結(jié)果表明,總磷濃度是限制浮游藻類生長(zhǎng)的重要因素。磷的控制已成為我國(guó)當(dāng)前湖泊富營(yíng)養(yǎng)化治理的首選措施之一。從圖3可以看出,杭埠河、豐樂(lè)河總磷指標(biāo)基本達(dá)到II類標(biāo)準(zhǔn),派河總磷指標(biāo)達(dá)到III類標(biāo)準(zhǔn),基本無(wú)磷污染。塘西河、十五里河、南淝河總磷指標(biāo)達(dá)到劣V類標(biāo)準(zhǔn),屬重度污染。

        1.4 氨氮排放量

        氨氮是水體中的營(yíng)養(yǎng)素,可導(dǎo)致水富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象產(chǎn)生,是水體中的主要耗氧污染物,對(duì)魚類及某些水生生物有毒害。氨氮主要來(lái)源于餐廚垃圾以及人和動(dòng)物的排泄物,農(nóng)用化肥的流失也是氨氮的重要來(lái)源。從圖4可以看出,杭埠河、豐樂(lè)河氨氮指標(biāo)基本達(dá)到II類標(biāo)準(zhǔn),基本無(wú)污染。派河、塘西河、十五里河、南淝河氨氮指標(biāo)達(dá)到劣V類標(biāo)準(zhǔn),屬重度污染。

        1.5 揮發(fā)酚排放量

        含揮發(fā)酚濃度高的廢水不宜用于農(nóng)田灌溉,否則會(huì)使農(nóng)作物枯死或減產(chǎn)。揮發(fā)酚的主要污染源有黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)、石油加工煉焦業(yè)、農(nóng)副食品加工業(yè)、電力燃?xì)饧八纳a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)的工業(yè)廢水。從圖5可以看出,揮發(fā)酚指標(biāo)全部達(dá)到III類水標(biāo)準(zhǔn),符合農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(1 mg/l),基本無(wú)揮發(fā)酚污染。

        2 巢湖污染主要成因分析

        2.1 城鎮(zhèn)生活污染

        監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示,流經(jīng)城市地區(qū)的南淝河、十五里河、塘西河、派河河口均為劣V類水質(zhì),屬重度污染。根據(jù)《第一次全國(guó)污染源普查公報(bào)》,城鎮(zhèn)生活源是巢湖流域化學(xué)需氧量、氨氮、總氮和總磷排放的主要污染源,分別占各自排放總量的58%、82%、52%和68%;從各市污染物排放量來(lái)看,合肥市總磷、總氮和化學(xué)需氧量分別占流域排放總量的55.9%、74.0%和63.2%,可見(jiàn)合肥市是巢湖流域水污染治理的重點(diǎn)地區(qū);從主要污染物入湖量分布來(lái)看,南淝河污染物入湖量最大,總磷、總氮和化學(xué)需氧量分別占流域入湖總量的26.9%,36.4%和40.1%,十五里河和塘西河污染物入湖總量小,但強(qiáng)度大,導(dǎo)致湖體難以有效稀釋流入的污染物,從而在局部形成嚴(yán)重污染。

        巢湖流域生活源化學(xué)需氧量排放量為10.73萬(wàn)噸,氨氮1.08萬(wàn)噸;工業(yè)源化學(xué)需氧量排放量為1.06萬(wàn)噸,氨氮0.095萬(wàn)噸。在兩個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)上,巢湖流域生活污染是工業(yè)污染的10倍。從實(shí)際情況來(lái)看,對(duì)巢湖水體造成污染的工業(yè)污染源包括釀酒、食品等八個(gè)部門。自2000年以來(lái),工業(yè)造成的污染已經(jīng)得到有效的治理,對(duì)湖水的污染有限,而且這類點(diǎn)污染源相對(duì)也較容易通過(guò)污水處理的方式進(jìn)行控制。目前,巢湖流域工業(yè)造成的水污染比率不到20%,大部分的污染是城鎮(zhèn)生活污染造成的。

        2.2 農(nóng)村面源污染

        監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示,流經(jīng)農(nóng)村地區(qū)的杭埠河、豐樂(lè)河水質(zhì)較好,河口水質(zhì)基本達(dá)到IV類標(biāo)準(zhǔn),屬輕度污染。但考慮到杭埠河、豐樂(lè)河流量較大,兩河入湖水量占總量的60%以上,其帶入巢湖的污染物總量還是相當(dāng)可觀的。

        造成農(nóng)村面源污染的主要原因是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的城鄉(xiāng)物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)被打破,而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)城鄉(xiāng)物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)沒(méi)有建立。一方面,城市內(nèi)部幾乎沒(méi)有農(nóng)業(yè)植被,園林綠化也不使用有機(jī)肥料,致使原本用于農(nóng)村耕地的有機(jī)肥隨著城市的下水道和地面徑流流入城市周邊的水體,造成城市有機(jī)廢物對(duì)水體的污染。另一方面,農(nóng)村耕地得不到足夠有機(jī)肥的補(bǔ)償,只好使用由城市生產(chǎn)的大量化學(xué)肥料補(bǔ)充地力。而化肥在土壤中只有約30%被莊稼吸收,剩余部分則隨著農(nóng)田退水和地面徑流而流入河流和湖泊,造成農(nóng)村面源染。農(nóng)村面源污染問(wèn)題,是長(zhǎng)期以來(lái)城市和農(nóng)村之間的物質(zhì)循環(huán)始終是單方向運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。要想從根本上解決問(wèn)題,必須從污染源頭治理,盡快實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)物質(zhì)的雙向良性循環(huán)。

        2.3 污水處理不徹底

        總的來(lái)看,合肥市已先后建成王小郢、望塘、朱磚井等十多座大、中、小型城市污水處理廠,日處理能力達(dá)上百萬(wàn)噸。但是南淝河等流經(jīng)城鎮(zhèn)地區(qū)的河流依然污染嚴(yán)重,說(shuō)明依然存在污水不經(jīng)處理直接排放和污水處理廠凈化能力有限的問(wèn)題。

        我國(guó)城市污水處理標(biāo)準(zhǔn)分為二級(jí):一級(jí)處理是去除污水中的固體懸浮物;二級(jí)處理是去除水中溶解性物質(zhì),使之達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。典型的二級(jí)生物處理包括厭氧—缺氧—好氧三個(gè)階段,通過(guò)聚磷菌吸收磷和反硝化菌轉(zhuǎn)換氮達(dá)到脫氮除磷的目的(圖六),也稱A2O模式,適用于城市生活污水處理。

        二級(jí)處理無(wú)法完全去除污水中的污染物,即使處理水達(dá)到了一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn),其中仍然含有一定量的氮、磷和有機(jī)物(表一),造成污染。要比較徹底的去除污染物,就必須對(duì)污水進(jìn)行更進(jìn)一步的自然生態(tài)處理。

        目前治理城市污水主要依靠污水處理廠的凈化功能。但是污水處理廠現(xiàn)有能力無(wú)法完全去除污水中的污染物,現(xiàn)有管網(wǎng)也沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)雨污分流,城市排水仍然會(huì)對(duì)水體造成污染。同時(shí)小城鎮(zhèn)缺少污水處理廠,部分污水不經(jīng)處理就直接排放。以上種種問(wèn)題,加劇了巢湖污染。

        3 治理巢湖污染的對(duì)策建議

        巢湖污染治理始終是全省乃至國(guó)家層面高度重視的問(wèn)題,各個(gè)方面從不同角度進(jìn)行了大量深入的研討和實(shí)踐,特別是,巢湖行政區(qū)劃調(diào)整以后,過(guò)去長(zhǎng)期制約巢湖污染治理和開(kāi)發(fā)利用的體制障礙徹底得到解決,有利于合肥市統(tǒng)籌考慮巢湖的保護(hù)、治理和開(kāi)發(fā)利用。

        歸結(jié)起來(lái),巢湖綜合治理的總體思路應(yīng)當(dāng)是:從全流域入手,湖內(nèi)和湖外相結(jié)合,內(nèi)源和外源相結(jié)合,工程措施和生物措施相結(jié)合,綜合采取生態(tài)管理、生態(tài)調(diào)控、生態(tài)修復(fù)和生態(tài)重建等多種手段,促進(jìn)人與自然的和諧,維護(hù)湖泊流域的生態(tài)平衡和實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)利用。

        3.1 以污染源控制和資源化利用為重點(diǎn),加強(qiáng)巢湖外源污染控制

        3.1.1 提高城鎮(zhèn)污水處理水平

        加快流域城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè),重點(diǎn)加強(qiáng)污水收集管網(wǎng)建設(shè),逐步推進(jìn)雨污分流,提高污水收集處理率,努力不讓一滴沒(méi)有處理的污水進(jìn)入相關(guān)河流。積極推進(jìn)污水處理廠污水處理工藝改造升級(jí),提升污水處理標(biāo)準(zhǔn),最大限度減少污染物的排放。

        3.1.2 推廣污水自然生態(tài)處理技術(shù)

        自然生態(tài)處理技術(shù)在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已有較大規(guī)模的應(yīng)用,主要是通過(guò)構(gòu)建人工濕地,利用自然生態(tài)圈的自我修復(fù)與水質(zhì)凈化功能來(lái)處理污水。我國(guó)的多個(gè)項(xiàng)目如北京奧林匹克公園、深圳洪湖公園、云南撫仙湖均采用了該項(xiàng)技術(shù)。巢湖市也有效利用了該技術(shù),自2000年以來(lái)先后開(kāi)展三期巢湖污染底泥疏挖工程,用清理出的淤泥灌入圍堰構(gòu)建人工濕地,有效改善了巢湖市水源地水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境。

        表1 加人工濕地處理后與污水處理廠出水水質(zhì)比較

        污水濕地處理在城市郊區(qū)具有很好的發(fā)展前景,其在水源調(diào)蓄、氣候調(diào)節(jié)、水質(zhì)凈化、物種保存等方面可發(fā)揮重要作用,而運(yùn)行費(fèi)用只有常規(guī)工藝的10%-50%。濕地能夠消浪,促使沉積,降低沉積物的再懸浮,大量吸收水體和沉積物中的營(yíng)養(yǎng)物,改變水生網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),同時(shí)又有資源利用價(jià)值?!笆濉逼陂g,合肥將完成十大濕地建設(shè),其中塘西河濕地和派河濕地等六大濕地的構(gòu)建工程已經(jīng)開(kāi)始。

        為此,在城鎮(zhèn)治污工程的基礎(chǔ)上,開(kāi)展入湖河道尾水濕地恢復(fù)與構(gòu)建工作,進(jìn)一步攔截剩余氮磷。在入湖口清理淤泥,建立人工濕地,種植蘆葦、水葫蘆等植物,適當(dāng)放養(yǎng)經(jīng)過(guò)選擇的魚類,利用生態(tài)控制技術(shù)吸收水中氮磷等污染物質(zhì),抑制藻類的繁殖。在巢湖沿岸建立環(huán)湖濕地保護(hù)帶,恢復(fù)和重建湖泊濱岸水生植物,實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效生態(tài)調(diào)控和管理。

        3.1.3 推廣污染物資源化技術(shù)

        近年來(lái),城市生活垃圾和污水處理廠的污泥量不斷增長(zhǎng),已成為急需解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。目前對(duì)此類污染物的處理主要采用填埋、堆肥、焚燒等方法。但這些方法僅僅是將污染物轉(zhuǎn)移,沒(méi)有消除污染,環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大,二次污染問(wèn)題嚴(yán)重。只有循環(huán)利用生活垃圾和污泥,變污染物為資源,才能徹底解決問(wèn)題。

        為此,根據(jù)實(shí)際情況和需要,選擇合適的處理工藝將有機(jī)垃圾和污泥轉(zhuǎn)化為沼氣、生物柴油、有機(jī)肥等可商品化的資源。在農(nóng)村地區(qū)以有機(jī)肥取代化肥。我國(guó)化肥使用強(qiáng)度高,但有效使用率低,大量流失的氮和磷導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化??赏ㄟ^(guò)測(cè)土配方、因土施肥來(lái)減少化肥農(nóng)藥的使用量。同時(shí)把城市有機(jī)垃圾和污泥轉(zhuǎn)化生成的有機(jī)肥運(yùn)往農(nóng)村,用于替代化肥,變廢為寶。通過(guò)以有機(jī)肥取代化肥的方法,農(nóng)村地區(qū)可減少化肥和農(nóng)藥的用量,降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本,提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì),培養(yǎng)土壤肥力,真正有利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

        同時(shí),大力推廣沼氣工程。對(duì)于單個(gè)農(nóng)戶,積極推廣戶用沼氣。農(nóng)村戶用沼氣以“一池三改”為主要建設(shè)內(nèi)容 (建一口沼氣池,改廚、改廁、改圈),實(shí)現(xiàn)人畜糞便無(wú)害化處理和污染物零排放。產(chǎn)生的沼渣、沼液是優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥,可以大大減少化肥農(nóng)藥的使用量,遏制農(nóng)村面源污染。對(duì)于人口相對(duì)集中和畜禽養(yǎng)殖規(guī)模比較大的地區(qū),推廣大中型沼氣工程。采用集合多種技術(shù)手段的綜合性處理模式,把有機(jī)生活垃圾、禽畜糞便、餐飲業(yè)餐廚垃圾以及污水處理廠污泥等污染物轉(zhuǎn)化為沼氣、沼渣沼液、再生水等資源。沼氣提煉、罐裝后用作汽車燃料,富含磷的沼渣沼液作為有機(jī)肥料返還農(nóng)田,凈化生活污水產(chǎn)生的再生水用于工業(yè)和農(nóng)業(yè)。這種模式逐步推廣到巢湖流域,可以根治巢湖污染,為解決巢湖流域及全國(guó)類似污染問(wèn)題提供示范和借鑒。

        3.2 以實(shí)施生物操縱為重點(diǎn),加強(qiáng)巢湖內(nèi)源污染治理

        生物控制是湖泊內(nèi)源污染的治本措施。常用的生物控制方法有種植并收獲水生或濕生植物、回收利用藻類及放養(yǎng)魚類等。綜合考慮巢湖的自然、水文特點(diǎn)及各種現(xiàn)實(shí)性因素,放養(yǎng)魚類可能是實(shí)施生物控制的比較可行的方法。放養(yǎng)魚類治理水體污染技術(shù)又稱為生物操縱,即通過(guò)調(diào)控湖泊中生物之間的食物鏈關(guān)系控制或減輕湖泊污染負(fù)荷。如在湖泊中放養(yǎng)鰱鳙會(huì)大大降低藻類現(xiàn)存量。魚類捕撈后,可從湖水中除去可觀的營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷。

        生物操縱將漁業(yè)措施與污染治理結(jié)合起來(lái),是生物工程和系統(tǒng)工程的結(jié)合,它有以下主要優(yōu)點(diǎn):一是可操作性強(qiáng)。除治污效果需仔細(xì)監(jiān)測(cè)以調(diào)整漁業(yè)規(guī)模外,當(dāng)漁業(yè)規(guī)模確定,漁業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建成以后,基本操作可按漁業(yè)生產(chǎn)方式進(jìn)行,因此,操作簡(jiǎn)便易行。二是作用范圍大。不僅可在湖泊局部水域進(jìn)行,而且可以在全湖開(kāi)展,由于魚類的運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng),其本身的分布不受水位變化的影響。三是綜合效益較好。漁業(yè)措施與其他一些工程措施和生物措施相比,各類投入相對(duì)較低,在降低水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量,減輕或消除藍(lán)藻危害的同時(shí),也會(huì)帶來(lái)的漁業(yè)的發(fā)展,而且漁業(yè)產(chǎn)品具有較高的后續(xù)利用價(jià)值。

        在實(shí)施生物操縱治理巢湖內(nèi)源污染的同時(shí),應(yīng)著眼我省,積極推進(jìn)引江濟(jì)巢等工程建設(shè)。引江濟(jì)巢不僅是優(yōu)化巢湖水環(huán)境的重要工程性措施,而且也是遠(yuǎn)期規(guī)劃建設(shè)的引江濟(jì)淮重大水利工程的組成部分。但是,由于引江濟(jì)巢工程浩大,應(yīng)當(dāng)進(jìn)行充分科學(xué)的論證,確保工程經(jīng)得起實(shí)踐和歷史的檢驗(yàn)。

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