汾河运城段入河排污口排放标准探讨

张 晨

（运城市水务局 山西运城 044000）

1 基本情况

汾河发源于宁武县管涔山，于万荣县庙前村汇入黄河，干流长716 km。运城段位于汾河最下游，在新绛县南梁村入境，流经新绛、稷山、河津、万荣4县（市），境内河长145.2 km，区段流域面积2 943 km2。共涉及14个乡（镇、办），141个村庄，32.7万人口，河谷内滩地面积约2.53万hm2。区段内主要支流共8条:新绛浍河、三泉河，稷山马壁峪、晋家峪、黄华峪、李铁河，河津瓜峪，万荣三交河。

根据《山西省水功能区划》，汾河运城段分三个功能区，从南梁至稷山，属农业用水区，水质标准Ⅴ类；从稷山至新店，属稷山排污控制区，水质标准Ⅴ类；从新店至入黄口，属河津缓冲区，水质标准Ⅳ类。

汾河运城段统计入河排污口共34处，主要集中在新绛、稷山、河津3个县城人口及工业密集区，城市污水及工业废水大量排入，加重了河道污染。2017年以来，封堵违规排污口17处，保留经污水处理的排口17处（新绛煤化园区污水处理厂、污水处理厂、浍河7个农村污水处理站，稷山污水处理厂，河津曙光集团、污水处理厂、阳光华泰，万荣污水处理厂、方圆胶业、汇源果汁、中鲁果汁），除新绛煤化园区污水处理厂正在调试外，其余尾水水质基本达到地表Ⅴ类水质标准。

2 水质现状

汾河运城段2018年上半年主要污染物指标见表1，从出入境CODcr、氨氮、总磷三项指标变化分析可知，从2017年下半年开始大力整治以来，特别是2018年春季，沿河新建一大批污水处理厂（站），加上原有污水厂提标改造工程陆续建成投产，河道水质呈明显改善趋势，尤其是氨氮，6月比2月出入境分别降低了99%、94%，这虽然与污水厂不同气温下处理能力有关，但主要是截污纳管杜绝直排的功效。另外出境水质差于入境，说明运城段仍有未达标的污水排入河道。

表1 2018年1-6月汾河运城段出入境重要污染物指标表单位：mg/l

3 排放标准

3.1 水环境容量法

根据国标《制订地方水污染物排放标准的技术原则与方法》（GB3839—83）（以下简称《方法》），1.3条规定:“制定地方水污染物排放标准，应以GB3838为目标，结合地区特点，从合理利用和保护本地区水资源要求出发，根据当地水文、气象等自然地理条件、水质现状、水体稀释自净能力和污染物的迁移转化规律，采用技术上先进、经济上合理、切实可行的技术措施，确定各种水污染物允许排放量。”要确定污染物允许排放量，就必须计算出水环境容量和现状排放量，而河水稀释和污染物通过迁移转化的自净能力决定了该河段水环境容量。

3.1.1 河道自净能力

反映河道自净能力的最重要指标是DO，纯水的DO约为9 mg/l；当水中DO降到5 mg/l时，一些鱼类呼吸困难；低于4 mg/l时鱼类将难以生存。由此可见，河道的自净能力是有限的，当污染物浓度超过某一界限时将导致河水永久性污染。据观察，当汾河DO低于0.5 mg/l时，河水发黑发臭，完全失去自净能力，沦为排污渠。

河道自净能力与河道流量和排污量有直接关系，流量越大，排污量越小，自净能力就越强。对于汾河运城段枯水期，即使关闭全部排污口，实行零排放，由于上游入境水质太差，河道也没有自净能力。

按现阶段的排污水平，选择新绛、河津断面2010水平年河道Q与DO进行对比分析（见表2），河津比新绛断面平均流量有所减小，但DO却有所增加，说明该段河道在当前的排污条件下，保持4～5 m3/s平均流量，河道具有复氧能力，这是河道自净能力即生命力的重要标志。

表2 2010年新绛、河津断面Q、DO对比

3.1.2 设计流量

在确定河道的水环境容量时，河道流量是最主要的影响参数。同样的水温和自然边界条件下，流量越大水环境容量就越大。《方法》2.5条:“对于一般河流，设计流量应采用近10年最枯月平均流量或90%保证率最枯月平均流量。”

为此收集汾河百底水文站1988—2016年29年最枯月平均流量资料（见表3）。最近10年最枯月平均流量的均值为2.30 m3/s，最近10年最枯月平均流量的最小值为0，如果按此计算汾河运城段水环境容量为0。按系列进行最枯月平均流量频率计算，见表3。对最枯月平均流量进行PIII型曲线拟合，最枯月平均流量均值为 1.48 m3/s，Cv=1.37，Cs=2.74。P=90%频率下最枯月平均流量为0.03 m3/s，由此可见，由《方法》确定的设计流量是从最不利的枯水期来考虑，偏于保守。

3.1.3 汾河运城段水环境容量、现状排量、排污消减量

如果按上述《方法》计算枯水期水环境容量，会造成平水期和丰水期的水环境资源浪费，若按平水期计算水环境容量，则不能保证枯水期的水环境容量安全。由山西省水资源研究所、西安理工大学、运城市汾河运城段河道管理站专题研究的《汾河下游及入黄口水环境模拟与污染物总量控制研究》，基于盲数理论的河流水环境容量计算法，是介于枯水期与平水期水环境容量之间，可以满足对水环境资源的合理利用。其成果为（表4）:化学需氧量（CODcr）全段年水环境容量为1 583.83 t/a（枯水年90%，下同），各功能区分别为 954.75 t/a（入口），350.14 t/a，278.94 t/a（出口）。按2010年水平年实际总排放量为4 095 t/a，各功能区分别为 2 516 t/a（入口），659 t/a，920 t/a（出口）。排污削减总量2 511.17 t/a，各功能区分别为1 561.25 t/a（入口），308.86 t/a，641.06 t/a（出口）。

表3 汾河百底站1988年—2016年最枯月平均流量频率计算表单位：m3/s

氨氮（NH3-N）全段年水环境容量为78.66 t/a，各功能区分别为 46.87 t/a（入口），17.40 t/a，14.39 t/a（出口）。按2010年水平年实际总排放量为497.34 t/a，各功能区分别为 398.14 t/a（入口），54.70 t/a，44.50 t/a（出口）。排污削减总量418.68 t/a，各功能区分别为351.27 t/a（入口），37.30 t/a，30.11 t/a（出口）。

3.2 浓度控制法

浓度控制法只考核各项污染物浓度是否达标，而不去考虑污染物排放总量。目前环保部门对企业和城市污水执行一级A排放标准，超过河道水功能区要求的（GB3838-2002）Ⅳ类和Ⅴ类水质标准，见表5，这对于需要污染物消减的河段是背道而驰的。鉴于汾河运城段处于河道最下游，入境水质就已经受到严重污染，而且枯水期清水基流又被上游截留，河道既无自净能力又无稀释能力，现有排污口应执行该河段水功能区地表水质的排放标准。山西省人民政府2010年《关于进一步加强水污染防治工作的通知》第四条也明确规定:“2011年起，直接向重点流域河道排放工业废水的企业，执行相应河段地表水功能水质排放标准。”运城市政府也出台了相应文件，要求城市污水处理厂加大提标改造力度，争取2018年底达到相应河段地表水功能水质排放标准。

表4 汾河运城段CODcr、NH3-N水环境容量计算结果（P＝90%枯水年）

表5 地表水质与污水处理厂主要污染物排放标准比较单位：mg/L

3.3 比较

水环境容量法和浓度控制法比较，前者是污染物总量控制，后者是浓度控制。前者按国标规定，以现状实测资料为基础，通过数学模型计算得出，具有理论上的合理性，但是各功能区段的水环境容量和实际排污负荷，存在时空分布的不同一性。排污口是历史形成的，集中分布在三个县城附近，与理论上有利的分散排污便于稀释存在矛盾，而且排污口的污染物排放，虽然昼夜间有变化，但年内变化不大，而水环境容量随着河道流量的季节性变化波动很大，丰水期和枯水期相差几十倍，如果按着水环境容量控制排污，即总量控制，枯水期允许排量小，丰水期允许排量大，这样污水处理厂将无所适从，不具备可操作性。后者虽然理论上不一定合理，按浓度排放可能导致汛期水环境容量有富裕，偏于保守，但是符合最严格控制的环保精神，而且一把尺子量到底，便于执行，对于目前已经严重污染的汾河运城段是切实可行的。未来，经过严格的水环境治理，河道水质稳定达标以后，如果审批新的排污口，可按着水环境容量法进行论证，合理布设，在保证水环境质量的前提下优化产业布局。

4 结论

根据以上分析形成如下结论:1）汾河运城段为季节性河流，河道枯水期既没有自净能力也没有稀释能力，对于现存的所有入河排污口按相应水功能区划的水质要求各污染物执行浓度控制标准:入境至新店段按地表水Ⅴ类水质标准排放，新店段至入黄口段为地表水Ⅳ类水质标准排放。即浓度控制法适合于现有排污口的运行管理控制。2）未来河道水质彻底改善后，审批新的排污口，应根据不同功能区段水质要求，按水环境容量法进行分析论证，决定取舍。即水环境容量法可以作为新建排污口设置论证依据。