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        河流入河排污口設(shè)置對水功能區(qū)水質(zhì)影響分析

        2019-04-23 02:52:30隋海波
        陜西水利 2019年3期
        關(guān)鍵詞:新舟洋河排污口

        隋海波

        (撫順大伙房水庫發(fā)電有限責任公司,遼寧 撫順 113000)

        新蒲新區(qū)位于遵義市老城區(qū)東部,緊鄰老城區(qū),是遵義市城市發(fā)展和對外開放的新高地。但是,新蒲新區(qū)大多數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)目前排水體制為雨污合流制,集鎮(zhèn)無集中治理設(shè)施。雨水和污水經(jīng)部分排污溝渠和自然排放溝直接排入河道和附近農(nóng)田。現(xiàn)狀排水系統(tǒng)缺乏規(guī)劃指導,系統(tǒng)性差、部份排水渠道斷面偏小、水流不暢。由于排水體制落后,不利于污水的收集和處理,其現(xiàn)狀已不適應(yīng)城鎮(zhèn)的發(fā)展和人民生活水平的提高,急待改善。擬建的新舟鎮(zhèn)污水處理廠排污口位于新蒲新區(qū)新舟鎮(zhèn)集鎮(zhèn),離巴洋河距離約600 m,處理規(guī)模為3000 m3/d,出水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中一級A 標準后排入巴洋河內(nèi),排污口所在巴洋河為III 類水功能區(qū)。本文在滿足水功能區(qū)保護要求的前提下,分析入河排污口對水功能區(qū)水質(zhì)的影響。

        1 水質(zhì)現(xiàn)狀

        新舟鎮(zhèn)污水處理廠污水排放河流為巴洋河,根據(jù)水功能區(qū)劃,水功能區(qū)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)中III 類水體標準。為了了解排污河流的水質(zhì)現(xiàn)狀,在排污口上游上游匯口處與下游500 m 個設(shè)置一個監(jiān)測斷面進行了監(jiān)測,監(jiān)測斷面分別為W1、W2。檢測結(jié)果見表1。W1、W2 斷面的懸浮物不能滿足《地表水資源質(zhì)量標準》(SL69-93)中的二級標準,其余監(jiān)測斷面中各監(jiān)測指標均滿足《地面水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)中Ⅲ類水質(zhì)標準的要求,說明區(qū)域水質(zhì)現(xiàn)狀較好。

        表1 巴洋河地表水水質(zhì)現(xiàn)狀表

        根據(jù)制定的水域限制排污總量成果,河段以地表水Ⅲ類水質(zhì)為控制目標,污染物指標COD、NH3-N 的現(xiàn)狀排放量遠遠小于其納污能力,尚有剩余納污能力,表現(xiàn)在河段現(xiàn)狀水質(zhì)上,單項因子COD 常年處于《地表水環(huán)境中標準》(GB3838-2002)中的Ⅲ類水水平內(nèi),濃度低于Ⅲ類水的最高限值20 mg/L;單項因子NH3-N常年處于《地表水環(huán)境中標準》(GB3838-2002)中的Ⅲ類水水平內(nèi),濃度低于Ⅲ類水的最高限值1 mg/L,水質(zhì)狀況較好。

        2 水功能區(qū)水質(zhì)濃度計算

        2.1 影響范圍

        根據(jù)水功能區(qū)水質(zhì)要求,采用數(shù)學模型預(yù)測污水排放對流域水質(zhì)的影響,根據(jù)新舟鎮(zhèn)污水處理廠入河排污口排水的主要污染物特征,選取COD、氨氮作為預(yù)測指標。排污口初步擬定影響范圍為排污口斷面至巴洋河匯入伏流,河長1.5 km。

        2.2 數(shù)學模型

        天然河流的流場計算比較復(fù)雜,選擇適當?shù)挠嬎隳P蛯τ谧罱K結(jié)果特別重要。本次分析將采用一維水質(zhì)數(shù)學模型,對研究河段內(nèi)的污染物影響范圍進行模擬分析。模型方程為[1]:

        當濃度達到穩(wěn)態(tài)平衡,不再隨時間變化,即dc/dt=0,可得:

        如果不考慮彌散作用,則簡化為[2]:

        式中:x 為預(yù)測點離排放口的距離,m;c 為預(yù)測點(x)處污染物的濃度,mg/L;c0為排放口處污水、河水完全混合后的污染物濃度,mg/L,即向混合(彌散)系數(shù),m2/s;ch為河流中污染物的本底濃度,mg/L;cp為廢污水中污染物的濃度,mg/L;K 為河流中污染物降解速率,1/d;Qh為河流流量,m3/s;Qp為廢污水排放流量,m3/s。

        2.3 預(yù)測參數(shù)確定

        (1)預(yù)測點離排放口的距離

        排污口初步擬定影響范圍為排污口斷面至巴洋河匯入伏流,河長為1.5 km,故預(yù)測點離排放口的距離為1.5 km。

        (2)河流縱向混合(彌散)系數(shù)Mx

        根據(jù)排污口所在河流實際情況,河流縱向混合(彌散)系數(shù)采用愛爾德(Elder)法求得。愛爾德(Elder)法見下式[3]:

        式中:H 為平均水深,1.26 m;I 為水力坡降,5.92‰;g 為重力加速度,取 9.80m/s2;α 為經(jīng)驗系數(shù),取 5.93。

        經(jīng)計算,本次河流縱向混合(彌散)系數(shù)Mx取2.02 m2/s。

        (3)湘江大橋過渡區(qū)預(yù)測因子本底值

        取巴洋河排污口斷面的監(jiān)測結(jié)果作為本次預(yù)測的本底值,其中 COD:12 mg/L;氨氮:0.186 mg/L。

        (4)河流中污染物降解速率K

        本次污染物降解速率K 采取《水域納污能力計算規(guī)章》(GB/T25173-2010)中的懷特經(jīng)驗公式進行計算[4],計算公式如下所示:

        式中:Q 為河流流量,m2/s,本次取 1.0143 m3/s。

        通過計算可知,湘江大橋過渡區(qū)的污染物降解速率K 為10.23。

        (5)河流流量、流速

        設(shè)計流量取90%最枯月平均流量,為1.0143 m3/s。水流的縱向流速:0.26 m/s。

        (6)廢污水中污染物濃度、污水排放流量

        經(jīng)處理后的廢污水中COD:60 mg/L;氨氮:8 mg/L。未經(jīng)處理的廢污水中COD:250 mg/L;氨氮:30 mg/L。排入湘江大橋過渡區(qū)廢污水排放流量:0.0347 m3/s。

        2.4 預(yù)測內(nèi)容

        新蒲新區(qū)新舟鎮(zhèn)污水處理工程排放的尾水為3000 m3/d。根據(jù)污水處理工程進出口水量和水質(zhì)情況分析,計算得項目污染物排放情況見表2。

        表2 污水排放口尾水排放情況表

        2.5 執(zhí)行標準

        評價河段執(zhí)行GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》Ⅲ類水標準,即COD≤20 mg/L,氨氮≤1 mg/L。

        3 結(jié)果分析

        3.1 預(yù)測結(jié)果

        新蒲新區(qū)新舟鎮(zhèn)污水處理工程入河排污口設(shè)置后,排污對巴洋河的COD、氨氮濃度預(yù)測結(jié)果見表3。

        表3 一維水質(zhì)數(shù)學模型預(yù)測成果表

        圖1 COD 預(yù)測濃度與距離關(guān)系圖

        圖2 NH3-N 預(yù)測濃度與距離關(guān)系圖

        由表3 知,在正常情況下,近期外排廢水進入巴洋河后,從排污口至下游1.5 km 區(qū)間,在P=90%最小月的COD 和氨氮預(yù)測濃度均達GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》Ⅲ類水質(zhì)標準。且水質(zhì)濃度變化不大,在匯口處近期COD 濃度由原來的12 mg/L 增加到13.5261 mg/L。氨氮濃度由原來的0.186 mg/L增加到0.4425 mg/L。在非正常排放情況下,近期外排廢水進入巴洋河后,從排污口至下游1.5 km 區(qū)間,在P=90%最小月的COD 和氨氮預(yù)測濃度均不能滿足GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》Ⅲ類水質(zhì)標準。

        3.2 正常排放對巴洋河水質(zhì)的影響分析

        新蒲新區(qū)新舟鎮(zhèn)污水處理工程建成運行后,區(qū)域的污水必須經(jīng)過生活污水處理廠處理后才能排放,杜絕區(qū)域內(nèi)的污水直接排入巴洋河,新蒲新區(qū)新舟鎮(zhèn)污水處理工程的建設(shè)減輕了污水直接排放對巴洋河的水質(zhì)影響作用。污水處理廠運行后,對排入巴洋河COD 削減量為208.05 t/a,NH3-N 削減量為21.9 t/a,污水正常排放情況下,不會改變巴洋河現(xiàn)狀水質(zhì)。

        3.3 事故性排放對巴洋河水質(zhì)的影響分析

        污水處理廠在運行過程中,如果遇到設(shè)備故障或停電等突發(fā)事故,污水未得到處理,直接排入巴洋河,這種集中式排放,對巴洋河的影響較大,但事故性排放必須杜絕,設(shè)備要做到一備一用,供電必須雙線路,保證污水處理廠正常運行。在非正常排放情況下,排污量嚴重影響巴洋河水質(zhì),必須杜絕污水事故排放。

        3.4 對水功能區(qū)納污能力影響分析

        新蒲新區(qū)新舟鎮(zhèn)污水處理工程入河排污口設(shè)置后,按已確定的設(shè)計排放規(guī)模項目排入巴洋河的污水量為近期3000 m3/d,根據(jù)出水水質(zhì)濃度,計算得排入巴洋河的COD 排放量為近期65.7 t/a,氨氮排放量為8.76 t/a。由表4 可知,入河排污口設(shè)置后,排放COD 和氨氮的量符合巴洋河水域河段納污能力的要求。

        表4 河段的負荷排放情況表

        4 結(jié)論

        天然河流的流場計算比較復(fù)雜,選擇適當?shù)挠嬎隳P蛯τ谧罱K結(jié)果特別重要。本次預(yù)測結(jié)果采用的是一維水質(zhì)數(shù)學模型,該模型能較好的預(yù)測污染物混合后的距離和濃度的關(guān)系。該預(yù)測法在地面水環(huán)境評價時得到廣泛的應(yīng)用。本次預(yù)測方法是在前人廣泛運用的基礎(chǔ)上運用的,預(yù)測成果較可靠合理。

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