沿淮乡镇污水处理厂尾水排放模式探讨

陈立强 李汉卿

一、引言

淮河两岸水资源丰富、水运发达、交通便利、土地肥沃，人居环境十分优越，古往今来聚集众多城市和乡镇，各个沿淮乡镇串联分布于沿淮城市之间，与城市距离10～30km不等。伴随着生态文明和美好乡村建设的步伐，2020年前沿淮乡镇规划实现污水处理厂全覆盖、农村生活污水经集中处理后达标排放的环保目标。淮河水环境纳污能力有限，各水功能区有明确的纳污量削减任务，并且沿淮乡镇上、下游设有城市各类取水口和排污口，开展尾水截污导流或全部资源化经济可行性差，因此科学合理地设置沿淮乡镇新增污水处理厂尾水排放进入淮河干流的途径和方式尤为重要，这将直接关系到排污口设置是否能获得行政许可。本文以典型的沿淮乡镇——蚌埠市禹会区马城镇的污水处理厂尾水排放途径和方式为研究对象，探讨具有环境合理性和经济可行性的沿淮乡镇污水处理厂尾水排放途径和方式。

二、马城镇污水处理厂概况及尾水排放方式

马城镇隶属于安徽省蚌埠市禹会区，位于淮河中游南岸，蚌埠都市区西南部重要的工业新镇，南接淮南，是蚌—淮发展带上的节点城镇，东距蚌埠市中心25km，南距淮南市中心38km；面积176km2，人口11万余。作为城镇发展基础建设内容，马城镇规划建设镇区污水处理厂和天河科技园（原马城镇经济开发区）污水处理厂。

马城镇区污水处理厂规划近期规模3000m3/d，远期规模8000m3/d，处理工艺为采用改良A2/O处理工艺，尾水排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，总占地面积0.8hm2，主要服务镇区及紧临行政村。尾水排放方式为：尾水先进入配套建设的人工湿地进行深度处理，处理达到Ⅳ类水质（COD≤ 30mg/L、NH3-N≤ 1.5mg/L）后进入十二门塘灌溉渠，后经1.0km灌溉渠汇入淮河淮南、蚌埠过渡区。

天河科技园与马城镇相连，位于镇区西南部，天河科技园（原马城镇经济开发区）污水处理厂规划近期规模0.5万m3/d，远期规模1.0万m3/d，采用改良A2/O处理工艺，尾水排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，总占地面积1.0hm2，服务范围为天河科技园区。尾水排放方式为：尾水先进入配套建设的人工湿地进行深度处理，处理达到Ⅳ类水质（COD≤30mg/L、NH3-N≤1.5mg/L）后进入高排沟（独山河），后经2km河道汇入淮河淮南、蚌埠过渡区。

三、尾水入淮可行性分析

1.相关的淮河水功能区划

根据国务院批复的《全国重要江河湖泊水功能区划（2011-2030年）》，马城镇两污水处理厂尾水受纳水体淮河干流划定的一级水功能区为淮河阜阳、六安、滁州开发利用区，二级水功能区为淮河淮南蚌埠过渡区，起始断面大涧沟轮渡码头，终止断面怀远县马城镇，河流长度为13km，水质功能目标为Ⅲ类。下游连接的二级水功能区为淮河蚌埠饮用水水源区，起始断面怀远县马城镇，终止断面蚌埠闸上，河流长度为20km，水质功能目标为Ⅲ类。

马城镇镇区和天河科技园两污水处理厂尾水经人工湿地深度处理后分别排入十二门塘灌溉渠和高排沟，两沟渠入淮河处距下游淮河蚌埠饮用水水源区不足1km，外部水环境（水功能区类型）非常敏感。

2.纳污现状及限制排污总量分析

根据《淮河流域重要江河湖泊功能区纳污能力和限制排污总量意见》，淮河淮南蚌埠过渡区COD纳污能力4342t/a，2020年限制排放量919t/a；NH3-N纳污能力245t/a，2020年限制排放量189t/a。淮河淮南蚌埠过渡区分布有淮南市上窑工业聚集区混合入河排污口和蚌埠市国电蚌埠发电厂工业入河排污口，2 017年平均污水量224.09万 t/a，COD 排 放 量 40.13t/a，NH3-N排放量2.20t/a，现状入河污染物量小于限制排污量，满足淮河淮南蚌埠过渡区限排要求，淮河淮南蚌埠过渡区剩余COD纳污能力878.87t/a，NH3-N排放量186.8t/a。

两污水处理厂近期最大污染物入河量 COD 65t/a、NH3-N3.5t/a，远期最大污染物入河量COD145t/a、NH3-N8.5t/a，淮河淮南蚌埠过渡区承接的各排污口污染物排放量低于水功能区限制排放量。因此，马城镇两污水处理厂尾水排放满足水功能区纳污能力总量管控要求。

图1 尾水—人工湿地处理线路示意图

3.人工湿地深度处理必要性分析

两污水处理厂建设和运营，终止了马城镇无污水处理厂的情况，使马城镇面源污染源得到有效治理，很好地发挥了削减区域污染物的作用。但是，根据环境基准与风险评估国家重点实验室杨枫等研究结果，污水处理厂尾水COD以溶解态为主，占95%以上，CODCr降解率为28.9%，CODMn降解率为15.8%，降解集中在排放后6天内，降解率较低。据此分析，两污水处理厂尾水COD可降解性低，如不进行深度处理，尾水COD80%（即COD约为40mg/L）会进入下游淮河蚌埠饮用水水源区，可能会对蚌埠水源地饮用水安全构成威胁。因此，两污水处理厂尾水必须进行深度处理后才能汇入淮河干流。

4.尾水人工湿地处理、排放方式及维护

马城镇两污水处理厂规划阶段，进行过尾水通过提升泵站、加压管道导流至蚌埠八里沟方案的论证，因占地多、投资大、后期运营、维护成本高等原因，该方案不具备可行性。经比选分析，两污水处理厂均因地制宜地选用人工湿地进行后续深度处理，经济、技术具备可行性。

两污水处理厂出水通过管道输送至水平潜流人工湿地前端配水系统，均匀配水后进入水平潜流人工湿地，通过植物、微生物与基质的协同作用降解污水中的残留有机污染物，并去除污水中的N、P等污染物，出水通过集水系统收集后，满足处理目标后排出湿地分别进入十二门塘灌溉渠和高排沟。污水处理厂尾水拟采取图1方式与人工湿地连接处理尾水。具体运行方式为：非雨期和涝水期，管控闸关闭，沟渠中尾水通过流量控制阀以固定流量进行人工湿地处理，之后排入下游的沟渠；雨期和涝水期，打开管控闸，涝水直排，使人工湿地避免水力冲刷，不影响人工湿地正常运营。

人工湿地运营维护是尾水能处理达到预期Ⅳ类水质的关键。运营维护的重点是：（1）每年冬季应对湿地中的植物进行收割，收割后，应及时清理残留植物的碎屑，防止因植物残留造成出水取出效率降低甚至污染物的浓度升高；（2）湿地运行中应及时清理人工湿地填料表面的植物落叶及败落的茎秆等；（3）在植物生长旺季可适当收割一些湿地植物，有利于取出废水中的氮。在湿地系统运行期间，若出现表面堵塞现象，可适当更换堵塞区域的湿地填料，具体更换量为湿地表层以下15cm左右，以提高系统的渗透系数。

5.尾水排放对淮河干流水质影响分析

基于以上条件，以人工湿地出口为起点预测尾水对淮河干流水质影响，结果表明：叠加马城镇各期的水质监测本底值后，丰水期两污水处理厂尾水汇入淮河处混合浓度COD≤16mg/L、NH3-N≤0.4mg/L，平水期两污水处理厂尾水汇入淮河处混合浓度COD≤15mg/L、NH3-N≤0.5mg/L，枯水期两污水处理厂尾水汇入淮河处混合浓度COD≤15mg/L、NH3-N≤0.7mg/L，90%保证率最枯月两污水处理厂尾水汇入淮河处混合浓度COD≤15mg/L、NH3-N≤0.7mg/L，最小生态流量下两污水处理厂尾水汇入淮河处混合浓度COD≤15mg/L、NH3-N≤0.7mg/L。预测结果表明：尾水汇入淮河干流混合后水质满足淮河淮南蚌埠过渡区Ⅲ类水质管理目标，流入下游淮河蚌埠饮用水水源区后，取水口水质满足Ⅲ类水标准。

6.制定产业负面清单

因两污水处理厂尾水汇入下游蚌埠饮用水水源地，为确保饮用水安全，根据《蚌埠市城市污水专业规划（2013-2020）》要求，除尾水采用前述排放方式外，还必须限制马城经济发展产业，禁止在收水服务范围区域内布局生物、化工、印染、造纸产业。因此，制定两污水处理范围内的“产业负面清单”进行管控尾水水质危害成分，可在污染源头消除尾水排放对水源地水质安全的潜在威胁。

综上所述，通过尾水后续人工湿地深度处理和制定收水范围产业“负面清单”控制尾水水质危害成分，马城镇两污水处理厂尾水排放方式具有可行性和可批性。

四、沿淮乡镇尾水排放方式讨论

目前，众多沿淮乡镇污水处理厂的尾水排放受限于淮河干流水功区类别、纳污能力等外部环境，规划拟建设的污水处理厂尾水虽执行一级A排放标准，但尾水仍不能直接排放进入淮河干流。马城镇两污水处理厂尾水通过后续人工湿地深度处理和制定服务范围内的“负面清单”，使其尾水进一步深度处理后达到或优于地表水Ⅳ类水质，同时控制尾水水质危害成分，使尾水入淮混合水质能够满足水功能区水质管理目标的要求，并基本消除了对下游淮河蚌埠饮用水水源区水质安全的威胁。

本文通过对马城镇两污水处理厂尾水排放途径和方式进行论述，探讨出一种具有环境合理性和经济可行性的尾水排放方式和产业管控模式，供相似条件下的沿淮乡镇污水处理厂建设参考使用