蚌埠城南污水处理厂排污口设置论证分析

李 琛尹 星王 成

随着蚌埠城区的向南扩展，现有的污水处理厂已无法覆盖相应的区域，为此，新建了城南污水处理厂收集处理高新区生活及工业污水。本文通过分析城南污水处理厂入河排污口设置对水功能区水质、纳污能力的影响，论证该排污口设置的合理性。

一、工程概况

城南污水厂位于蚌埠市黄山大道以南、规划长征南路以东、迎河以西。主要负责收集、输送并处理八里沟片、燕山西片、燕山东片的污水，服务面积为2949hm2。一期设计规模为2.5万m3/d，已于2013年10月投入运营；远期总设计规模为10万m3/d。

城南污水处理厂排污口设置于污水处理厂东侧迎河岸边，距离西侧城南污水处理厂15m，入河排污口经纬度为 E 117°18′50″、N32°53′46″。污水厂尾水就近排入迎河，间接作为张公山大塘的景观补水，最终通过席家沟汇入淮河。出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准和《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）表1中观赏性景观环境用水标准。为使出水水质达标，城南污水厂现采用“曝气沉砂池+多点进水强化脱氮除磷AAC氧化沟＋深度处理”的工艺线路，辅以化学除磷，以满足水质要求。

二、水功能区现状

1.水功能区水质现状评价

根据《蚌埠市水功能区划》，蚌埠市共有市级水功能区15个（不含省级水功能区及对省级水功能区调整后的水功能区）。城南污水处理厂排污口位于席家沟蚌埠景观娱乐用水区内。

根据《城南污水处理厂一期工程环境影响报告表》，工程建设前的2008年6月对迎河及张公湖水质监测结果表明，迎河及张公山大塘水体COD 40.6～64mg/L、氨氮 3.24～11.6mg/L，水质较差。

根据《蚌埠市级水功能区水资源质量状况通报》，该水功能区水质目标为Ⅳ类，2016年未达到水质目标要求，现状水质为Ⅴ类，主要超标因子为氨氮，最大超标倍数为0.1倍。

2.水功能区纳污情况分析

参考《水域纳污能力计算规程》（GB/T25173-2010），采用一维水质模型计算席家沟蚌埠景观娱乐用水区纳污能力，COD、氨氮纳污能力分别为655.06t/a，46.97t/a。根据调查，除工程入河排污口外，无其他合法登记的入河排污口，该水功能区纳污能力即本功能区限排总量。城南污水处理厂一期工程按设计规模2.5万m3/d，主要污染物COD、氨氮按设计入河浓度计：COD50 mg/L（456.25t/a）、氨氮 5mg/L（45.63t/a），小于该功能区限排总量。

城南污水处理厂已投入运营，根据2016年功能区水质监测结果计算，迎河—张公湖—席家沟污染物入河总量COD、氨氮为870.67 t/a和59.04t/a，超过限排总量。对比城南污水处理厂一期工程污染物设计入河量和该计算入河量，可知除城南污水处理厂排污口外，该功能区存在未纳入城市管网的其他污染源直排入河。

3.排污口设立对水功能区的影响

城南污水处理厂尾水通过迎河补水张公湖，最终通过席家沟汇入淮河。水质预测主要内容为城南污水处理厂运行期间，尾水进入迎河对下游水体及席家沟景观、娱乐用水区以及取用水户的污染影响范围及程度（见图1）。

（1）工况选取

本次污水处理厂一期工程水质影响预测设计工况下污水处理厂排放量及评价因子COD、氨氮的排放浓度见表1。

（2）水质模型的选择

迎河段河道水质预测采用混合及一维水质模型进行，以入湖口、出湖口断面水质达标为条件（IV类水质标准，COD浓度30mg/L、氨氮浓度1.5mg/L），计算城南污水处理厂尾水排放对河道水质的影响。

式中：C为预测断面预测因子浓度，mg/L；C0为完全混合后混合水中污染物的浓度，mg/L；Ch为迎河水质浓度，mg/L；Cp为排污口出水水质浓度，mg/L；Qh为迎河流量，非调水期间为0；Qp为排污口出水流量；k为综合衰减系数，d-1；t为滞留时间，d。

张公湖水质预测采用小湖泊完全混合衰减模式，以出湖口水质达到IV类水标准限值推算入湖口处水量及浓度。

平衡时：

图1 排污口与水系概化图

式中：C为张公湖出湖口达标浓度，mg/L；Qp为迎河入张公湖流量，m3/s；Cp为迎河入张公湖水质浓度，mg/L；Qh为张公湖出湖流量，m3/s；Ch为张公湖中污染物本底浓度（t=0时的出水浓度），mg/L；W0为张公湖中现有的污染物排入量，g/s；V为张公湖有效容积，m3；K1为张公湖污染物降解系数，1/d；t为预测时刻离排放时刻的时间，在实际应用中，预测时刻t以d（天）为单位。

（3）参数选取

①水文参数

入河排污口以上断面流域集水面积21km2，积水面积较小，无稳定水源，枯水期河道及下游张公湖主要来水为污水处理厂尾水0.29m3/s。迎河设计平均沟深4.5m，水深3.5m，边坡为1∶2。张公湖平均水深1.8m，水面面积0.6～0.73km2，正常蓄水位19.8m，库容100万m3。

②计算参数

根据淮河流域水资源综合规划水资源保护专项规划成果，在低流量下污染物降解系数与河段内平均水流速度相关。COD的k1值：k1=0.050+0.68u；氨氮的 k2值：k2=0.061+0.551u，式中 u 为平均流速（m/s）。从保守角度估算，迎河、席家沟的COD和氨氮的降解系数分别取值：KCOD=0.05；K氨氮=0.06。张公湖参考同类型小湖泊经验值，COD和氨氮的降解系数取值分别为KCOD=0.025、K氨氮=0.044。根据河道断面设计，计算各工况下河道平均流速约为0.008m/s。

城南污水处理厂在设计工况下，区域所有污染源全部纳入污水处理厂处理，以张公湖水质达Ⅳ类标准计算张公湖COD和氨氮固有污染量，计算得出COD固有污染负荷W0-COD=8.68g/s，氨氮W0-氨氮=0.24g/s。

（4）评价段水质预测

预测设计工况污水处理厂尾水经迎河进入张公湖后对席家沟景观娱乐用水区影响，起始断面和终止断面分别为：①尾水入迎河断面—张公湖入湖口断面；②张公湖入湖口断面—张公湖出湖口断面；③张公湖出湖口—席家沟入淮口。根据上述模型及模型参数的选取，预测结果见表2。

在迎河～张公湖沿线的所有污水纳入污水处理厂接管的前提下，污水处理厂以设计工况运行时，以最不利水文条件计算，COD入张公湖浓度为37.7mg/L，出湖口COD稳定浓度33.9mg/L；氨氮入张公湖口浓度为3.56mg/L，出湖口氨氮稳定浓度为1.59mg/L，在席家沟入淮断面可满足地表水Ⅳ类水质标准。

三、入河排污口设置可行性分析

根据2008年《蚌埠市城南污水处理厂一期工程环境影响报告表》中对迎河—张公湖的水质监测结果为：迎河段COD平均浓度为42.8mg/L，氨氮平均浓度为3.89 mg/L；张公湖COD平均浓度为60.5mg/L，氨氮平均浓度为11.3mg/L。经计算，城南污水处理厂未建设前迎河—张公湖段COD和氨氮的污染物入河量达889.5t/a和106.7t/a，已远大于水功能区所能承载纳污能力。

根据实际现状监测结果，排污口入迎河段至迎河入张公湖湖口处沿程COD浓度由11.35mg/L上升至31.7mg/L，氨氮由1.61mg/L上升至2.85mg/L，究其原因是沿程部分生活污水尚未纳污污水管网，仍有生活污水直排迎河导致。根据水质监测结果分析，迎河—张公湖入湖口处未纳入污水管网的COD和氨氮年排放量分别为105.84 t/a和9.50 t/a。若迎河—张公湖入湖口段未纳污管网的生活污水接入城南污水处理厂处理，则该段COD和氨氮入河总量减少至413.20 t/a和44.81 t/a，满足限排要求。

表1 工程水环境影响评价因子及污染源表

表2 排污后设计工况下各评价断面水质预测结果表 单位：mg/L

由此可见，随着城南污水处理厂的建设和污水管网的不断完善，席家沟景观娱乐用水区内直排入河的COD和氨氮污染量逐渐减少，污水处理厂的建设对水功能区污染物的削减起到积极作用，入河排污口设置可行。

四、结论和建议

城南污水处理厂一期建设规模2.5万m3/d，于2013年投入运行，弥补了新城区无污水处理厂的空缺。污水处理厂排污口位于席家沟蚌埠景观娱乐用水区内，尾水通过迎河用于补充张公湖景观水体，排水符合《城填污水处理厂尾水排放标准》中一级A标准和《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）表1中水景类观赏性景观环境用水标准。

城南污水处理厂建设对削减席家沟蚌埠景观娱乐用水区的污染物排放总量具有积极作用，工程的环境效益十分明显，工程建设总体上是利大于弊。从入河排污口设置对水功能区水质、纳污能力的影响这个角度分析入河排污口设置是合理的。

为进一步改善席家沟景观娱乐用水区水质，建议城南新区加快完善区域污水管网，提高污水收集率。由于污水处理厂一期工程污染物入河量已接近水功能区纳污能力，二期扩建工程可以通过对原主体工艺进行改造、优化参数、添加外物质、强化生化处理等方式进行深度处理，将一级A标准提升至地表水类Ⅳ类或更高的水质标准，以满足席家沟景观、娱乐用水区水质管理要求