趙 凱

（遼寧省大連水文局，遼寧 大連 116023）

復(fù)州河流域水質(zhì)改善方案研究

趙 凱

（遼寧省大連水文局，遼寧 大連 116023）

本文根據(jù)復(fù)州河流域水環(huán)境容量現(xiàn)狀，針對(duì)其水環(huán)境容量嚴(yán)重不足的情況，提出水質(zhì)調(diào)控方案，對(duì)復(fù)州河流域的水體污染控制提出了包括污水截污、污水外調(diào)、工程補(bǔ)水和污染源控制等系列水質(zhì)調(diào)控措施和方案。

水環(huán)境容量；水質(zhì)調(diào)控方案；水質(zhì)軟件；綜合改善

1 基本情況

近年來，復(fù)州河流域經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，水環(huán)境壓力越來越大，為滿足生產(chǎn)和生活用水，復(fù)州河的開發(fā)利用程度接近50%，生活和生產(chǎn)用水不斷增加，復(fù)州河流域水污染問題日益突出，解決好水生態(tài)與水環(huán)境問題，協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)與環(huán)境的關(guān)系，已經(jīng)成為流域可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。如何基于現(xiàn)有水利工程體系，做好流域水資源的管理保護(hù)、調(diào)度配置，加強(qiáng)流域水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)，是當(dāng)前水文水資源學(xué)科極其重要的研究方向［1］。

文章選擇復(fù)洲河流域松樹水庫(kù)下游至河口區(qū)間作為研究區(qū)，該河段包括蔡房身大橋、東風(fēng)水庫(kù)和復(fù)州河大橋三個(gè)水功能區(qū)斷面，采用綜合性、多用途的河流水質(zhì)綜合模型QUAL2K模型［2-4］，研究復(fù)州河流域水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)為導(dǎo)向的水質(zhì)綜合改善方案，并提出水系水量水質(zhì)綜合調(diào)控方法。

2 水環(huán)境容量

水環(huán)境容量為水體在規(guī)定的環(huán)境目標(biāo)下的所能容納的最大污染物負(fù)荷，其大小與水體特征、水質(zhì)目標(biāo)和污染物特性有關(guān)。通常以單位時(shí)間內(nèi)水體所能承受的污染物總量表示，也可稱為水域納污能力［5-6］。

根據(jù)復(fù)州河流域水功能區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀及達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)情況得出COD和氨氮是污染最普遍、最嚴(yán)重的因子，故確定化學(xué)需氧量（COD）和氨氮作為水環(huán)境容量計(jì)算的控制因子［7］，以此計(jì)算現(xiàn)狀年水環(huán)境容量。

本文劃定7～9月份為豐水期，10～6月為枯水期，蔡房身大橋按排污口一維模型、東風(fēng)水庫(kù)按湖庫(kù)模型進(jìn)行計(jì)算，采用2015年三個(gè)河段水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分別得出2015年各河段豐水期和枯水期的水環(huán)境容量，計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 水功能區(qū)水環(huán)境容量計(jì)算結(jié)果

由計(jì)算結(jié)果可知，復(fù)州河流域的三個(gè)河段中，復(fù)州河大橋河段和蔡房身大橋水環(huán)境容量在豐水期有較大剩余；東風(fēng)水庫(kù)水質(zhì)嚴(yán)重惡化，枯水期和豐水期的氨氮水環(huán)境容量都幾乎為零，水庫(kù)已無法提供自凈容量。從兩個(gè)指標(biāo)計(jì)算值來看，在現(xiàn)狀年的排污情況下，氨氮是水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的控制污染物。

3 水質(zhì)綜合調(diào)控方案研究

3.1 調(diào)控方法

水質(zhì)調(diào)控方案以降低蔡房身大橋河段污染物濃度，提高東風(fēng)水庫(kù)水環(huán)境容量為基本原則，具體調(diào)控方案為：首先通過污水截污和污水外調(diào)減少河段內(nèi)入河污染物，改善水質(zhì)現(xiàn)狀，提高水環(huán)境容量；其次利用現(xiàn)有的水利工程，采用補(bǔ)、調(diào)水方案調(diào)節(jié)水量［8-10］，達(dá)到改善河流水質(zhì)的目的；最后通過點(diǎn)、面污染源的嚴(yán)格控制來徹底解決水污染問題。

3.2 水質(zhì)調(diào)控措施分析

3.2.1 污水截污措施分析

對(duì)直接排入河流水體的污水實(shí)施截流、截污是治理水環(huán)境的主要措施，只有控制入河污染源才能從根本上治理水質(zhì)的惡化。本次研究的截污河段主要是蔡房身大橋河段，截污方式為提高污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)。

蔡房身大橋河段上游龍山污水處理廠經(jīng)處理后的污水水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，凈化后的污水水質(zhì)類別僅為劣V類，直接影響下游東風(fēng)水庫(kù)的水質(zhì)類別和水功能區(qū)達(dá)標(biāo)。因此污水處理廠的尾水為進(jìn)入復(fù)州河的污染負(fù)荷之一，建議執(zhí)行污水處理廠排放一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，即COD和氨氮的排放濃度分別為50mg/L和5mg/L。

污水處理廠出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提高前后下游河段氨氮模擬值和實(shí)測(cè)值對(duì)比見表2。

表2 污水處理廠不同排放標(biāo)準(zhǔn)各河段模擬值

從模擬結(jié)果可以看出，污水處理廠出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和廢污水流量對(duì)下游各河段的污染物濃度影響較大?，F(xiàn)狀龍山污水處理廠排放污水中氨氮濃度遠(yuǎn)高于一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致下游河段氨氮模擬濃度值高于按B標(biāo)準(zhǔn)排放的濃度二倍之多。在提高污水排放標(biāo)準(zhǔn)至A標(biāo)準(zhǔn)后，下游河段氨氮模擬值遠(yuǎn)低于實(shí)測(cè)值，東風(fēng)水庫(kù)和復(fù)州河大橋河段氨氮水質(zhì)類別均可達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，說明提高污水處理標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于降低復(fù)州河流域下游河段氨氮污染物濃度有顯著成效。

3.2.2 污水外調(diào)措施分析

截污后，按一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)排放的尾水進(jìn)入蔡房身大橋河段后，依然會(huì)增加復(fù)州河的污染負(fù)荷，達(dá)不到水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。龍山污水處理廠日平均處理污水量為5.95萬m3，每年有二千多萬噸處理后的污水排入復(fù)州河干流，為增加水環(huán)境容量，因此可以考慮將處理后的污水進(jìn)行中水回用和外調(diào)至復(fù)州河河口排放。

為評(píng)價(jià)污水外調(diào)的作用，設(shè)計(jì)了以下兩種情況：

（1）將龍山污水處理廠日平均處理污水量的30%水量進(jìn)行外調(diào)，則現(xiàn)狀入河廢污水流量為0.482m3/s。

（2）將龍山污水處理廠日平均處理污水量的50%水量進(jìn)行外調(diào)，則現(xiàn)狀入河廢污水流量為0.344m3/s。

將兩種情況的點(diǎn)源入流流量和按A標(biāo)準(zhǔn)處理后的氨氮和COD入河污染物濃度輸入水質(zhì)模型，模擬結(jié)果見圖1-圖4。

圖1 污水外調(diào)3O%后下游河段模氨氮模擬值圖

圖2 污水外調(diào)3O%后下游河段模COD模擬值圖

從模擬結(jié)果可以看出，污水外調(diào)后復(fù)州河流域干流排污口以下河段COD和氨氮的模擬值均有大幅度的降低。通過分析結(jié)果可以看出，污水外調(diào)的方法對(duì)于復(fù)州河流域蔡房身大橋以下河段的水質(zhì)類別提高有顯著成效。

3.2.3 工程補(bǔ)水措施分析

圖3 污水外調(diào)5O%后下游河段模氨氮模擬值圖

圖4 污水外調(diào)5O%后下游河段模COD模擬值圖

通過計(jì)算可知，東風(fēng)水庫(kù)水環(huán)境容量較低，氨氮水環(huán)境容量幾乎為零，只能通過補(bǔ)充清潔水源以加大河流水庫(kù)環(huán)境容量和自凈能力，從而提高現(xiàn)狀水質(zhì)類別。大伙房水庫(kù)輸水應(yīng)急入連工程每年有1億m3水量送至東風(fēng)水庫(kù)附近受水池，水質(zhì)基本滿足地表水Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，建議將來水引入水庫(kù)，通過水體稀釋凈化，使混合后的水體可以達(dá)到水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。

將大伙房水庫(kù)輸水工程供水水量轉(zhuǎn)化為東風(fēng)水庫(kù)入庫(kù)流量，折算為3.17m3/s的入庫(kù)流量，按支流入庫(kù)口考慮，將現(xiàn)狀輸水工程監(jiān)測(cè)的氨氮和COD濃度值輸入水質(zhì)模型，補(bǔ)水前后模擬后值見圖5-圖8。

圖5 東風(fēng)水庫(kù)補(bǔ)水前氨氮模擬值圖

由模擬結(jié)果可以得出，東風(fēng)水庫(kù)調(diào)入水量后，在來水的稀釋和自凈作用下，水庫(kù)內(nèi)污染物氨氮和COD的濃度值均有所降低，補(bǔ)水后水庫(kù)內(nèi)COD的濃度值基本位于15～20mg/L之間，由原來的Ⅳ類水質(zhì)類別改善為Ⅲ類水質(zhì)類別，由此可見水庫(kù)補(bǔ)水是降低水庫(kù)內(nèi)COD濃度值，增加COD水環(huán)境容量的有效措施。

圖6 東風(fēng)水庫(kù)補(bǔ)水后氨氮模擬值圖

圖7 東風(fēng)水庫(kù)補(bǔ)水前COD模擬值圖

圖8 東風(fēng)水庫(kù)補(bǔ)水后COD模擬值圖

3.2.4 各調(diào)控措施對(duì)比分析

以上各項(xiàng)調(diào)控措施對(duì)復(fù)州河流域污染河段的污染物濃度降低、水質(zhì)類別提高有不同的改善效果，將各項(xiàng)調(diào)控措施的效果進(jìn)行綜合分析，以便找出最適合各河段的水質(zhì)水量調(diào)控方法，表3～4對(duì)各河段的調(diào)控措施水質(zhì)改善情況進(jìn)行比對(duì)。

從對(duì)比結(jié)果可以看出，對(duì)于蔡房身大橋河段，污水截污對(duì)COD濃度無顯著改善效果，污水外調(diào)的調(diào)控措施使COD濃度顯著降低，使河段的水質(zhì)類別有所提高，并且COD濃度隨著外調(diào)污水量的增加而降低；污水截污和污水外調(diào)兩種調(diào)控措施對(duì)河段氨氮的濃度降低效果顯著明顯，兩種調(diào)控措施相結(jié)合使該河段的氨氮濃度降低效果更加顯著，水質(zhì)類別有所提高。但是由于入河污水中污染物濃度含量較高，進(jìn)行兩種調(diào)控措施后，蔡房身大橋河段水質(zhì)類別依然無法達(dá)到水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)于該河段，在進(jìn)行水質(zhì)水量綜合調(diào)控的基礎(chǔ)上，仍需大力加強(qiáng)入河排污口和排污企業(yè)的整治，加強(qiáng)流域內(nèi)水土保持，控制面源污染，降低流入水功能區(qū)的污染物的濃度，從根源上控制水體中的污染源。

表3 蔡房身大橋各調(diào)控措施水質(zhì)改善情況比對(duì)

表4 東風(fēng)水庫(kù)各調(diào)控措施水質(zhì)改善情況比對(duì)

對(duì)于東風(fēng)水庫(kù)河段，污水截污、污水外調(diào)和工程補(bǔ)水三種調(diào)控措施使氨氮的濃度降低效果明顯，使該河段水質(zhì)類別從Ⅳ類提高至Ⅲ類。由此可見，文中所列的水質(zhì)水量綜合調(diào)控方法均適用于東風(fēng)水庫(kù)河段水質(zhì)現(xiàn)狀改善，對(duì)水質(zhì)類別的提高效果顯著，經(jīng)調(diào)控后東風(fēng)水庫(kù)河段基本可以滿足水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，COD、氨氮兩個(gè)水質(zhì)指標(biāo)基本達(dá)標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

研究結(jié)果表明將補(bǔ)水方案與截污措施相結(jié)合，可以明顯改善復(fù)州河松樹水庫(kù)-河口區(qū)間水系的水質(zhì)，通過水質(zhì)水量調(diào)控方法的效果分析，為復(fù)州河流域水質(zhì)水量綜合調(diào)控提出了較好的解決方案。

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X52

B

1672-2469（2017）02-0028-04

10.3969/j.issn.1672-2469.2017.02.011

2015-11-30

趙 凱（1977年—），女，高級(jí)工程師。