社河流域污染物来源解析及对策分析

关倩 刘岚昕 朱悦

（1.辽宁大学环境学院，辽宁沈阳 110000；2.辽宁省生态环境保护科技中心，辽宁沈阳 110161）

1 引言

社河为浑河左侧一级支流，流域面积462.42 km2，河长53.95 km，属于山区性河流，流域内山地面积大，占全流域面积的80%［1］。社河发源于抚顺县后安镇，自东南向西北流经后安、上马两镇境内，于上马镇注入浑河干流上的大伙房水库。由于社河是大伙房水库上游3条主要入库河流之一，水质目标为Ⅱ类。为了保护、提升大伙房水库水质，保障用水安全，开展社河流域污染源调查，对流域内污染源信息进行统计，得出污染源的来源、分布、排放方式以及排放强度，并在污染源分析基础上提出相应治理对策，为以社河流域为代表的小流域污染治理提供技术支撑。

2 社河流域水质

为了研究社河流域水质现状，本研究对社河流域台沟断面水质主要指标进行监测，2015—2018年监测结果见表1。

表1 2015—2018年社河流域台沟断面水质监测数据统计 mg/L

社河流域监测数据结果显示，2015—2018年氨氮、总磷、石油类、挥发酚、汞、铅、化学需氧量等监测数据均能达到国家地表水Ⅱ类水质要求，总氮超标4～6倍。同时抚顺市环境监测中心站监测结果显示，2011—2017年［2-3］大伙房水库水质主要污染物为总氮，水库出口水质总氮含量较高，是导致水库水质富营养化的关键指标。因此本研究以总氮为污染物对社河流域污染来源进行分析。

3 社河流域水质污染原因

3.1 点源污染

3.1.1 城镇生活源

社河流域流经后安镇、上马镇，根据城镇人口以及相对应的产污系数估算流域内废水排放总量以及污染物排放总量。2015—2018年社河流域人口统计见表2。

表2 2015—2018年社河流域人口统计 人

社河流域内有抚顺县后安镇污水处理厂，处理级别为二级，主要处理城镇生活废水以及工业污水，属于点源负荷。根据产污系数计算流域内污水排放量以及污染物排放量。

（1）污水排放量计算

污水排放量计算公式为：

Q=q1×365×k×N1×10-3

式中，Q为生活污水排放总量，t；q1为城镇人均生活用水量，取值参考抚顺市水资源公报中抚顺县人均生活用水量，L/（人·d）；k为污水折污系数，根据《第二次全国污染源普查生活污染源产排污系数手册》确定折污系数为0.8；N1为城镇人口数量，人。

（2）污染物排放量计算

污染物排放量计算公式为：

W1=K1×Q×10-6式中，W1为城镇生活污染物直排量，t；K1为城镇人均产污系数，mg/L。

W2=C×Q×10-6

式中，W2为污水处理厂生活污染物排放量，t；C为污水处理厂出水总氮浓度，mg/L。

其中，城镇人均产污系数参照《第二次全国污染源普查 生活污染源产排污系数手册》取值，县城总氮产生系数为37.2mg/L。通过计算，2015—2018年社河流域城镇生活源污染物总氮排放量见表3。

表3 2015—2018年社河流域城镇生活污水及污染物排放量 t

3.1.2 工业源

根据2015—2018年环境统计数据可知，社河流域内企业较少且较为分散，主要工业企业为林业、矿业以及农业加工企业。2016年前社河流域工业废水或直接排放，或经处理后用于农业灌溉。2015—2018年工业污染物排放量按照环境统计数据见表4。

表4 2015—2018年社河流域工业污染物排放量 t

3.2 面源污染

3.2.1 规模化养殖场污染物排放量

调查区域范围内不同规模化养殖场的养殖量以及固废、液肥产生量和利用量。2013—2018年规模化养殖场产生的污染物全部还田利用，因此不考虑规模化养殖场排放量。

3.2.2 分散式畜禽养殖污染物排放量

调查区域范围内畜禽养殖数量并将非生猪养殖量转换为标准猪数量，按照畜禽排泄系数及排泄源强计算污染物产生量。畜禽粪尿排泄系数及排泄源强见表5。

表5 畜禽粪尿排泄系数与排泄源强［4］

计算公式如下：

畜禽污染物排放量［4］＝畜禽的数量×畜禽污染物排泄系数×畜禽污染物排泄源强×污染物流失系数。2015—2018年计算结果见表6。

表6 2015—2018年社河流域畜禽养殖数量及污染物排放量

3.2.3 农业种植污染源

农业种植污染是指农田化肥流失导致的面源污染。根据农田污染源排污系数与农田面积计算污染物的排放量。利用Arc G is遥感解译求得农田以及林地面积，计算2015—2018年社河流域农业种植污染物排放量，结果见表7。

表7 2015—2018年社河流域农业种植污染物排放量t

3.2.4 农村生活源

根据农村人口以及相对应的产污系数估算社河流域内农村污染物排放量。计算公式如下：

W2=q2×N2×365×k×K2×10-9

式中，W2为农村生活污染物排放总量，t；q2为农村人均生活用水量，取值参考抚顺市水资源公报中抚顺县人均生活用水量，L/（人·d）；N2为农村人口数量，人；k为污水折污系数；K2为农村人均产污系数，参照《第二次全国污染源普查 生活污染源产排污系数手册》取值，镇区总氮产生系数为38.6mg/L。通过计算，2015—2018年社河流域农村生活源污染物排放量见表8。

表8 2015—2018年社河流域农村生活源污染物排放量 t

4 社河流域污染物分析结果

社河流域主要污染物为总氮，2015—2018年其综合入河量见表9。

表9 2015—2018年社河流域污染物总排放量 t

面源、点源污染物占比对比见图1。如图1所示，2015—2018年社河流域面源污染为主要污染负荷，约占总负荷的97%。

图1 2015—2018年社河流域面源、点源污染物占比对比

2015—2018年社河流域面源污染物贡献率见图2。由图2可见，2015年面源污染中畜禽养殖源贡献率最高，约占面源污染物排放的65%。

图2 2015—2018年社河流域面源污染物贡献率

“十二五”期间，社河流域内持续开展了“农村环境连片整治项目”，涵盖饮用水水源保护、生活污水处理、畜禽养殖污染等内容。项目开展后畜禽养殖数量下降，面源污染贡献率发生变化。由图2可见，畜禽养殖污染物贡献率由2015年的65%下降至2018年的27%。

5 对策

社河流域主要污染物为总氮，污染物主要来源为畜禽养殖污染、生活面源污染以及农业种植污染。针对社河流域总氮超标、污水处理厂处理能力不足以及污染物主要来源等问题，提出如下对策。

5.1 控制总氮入河量

在农业生产过程中施用化肥会产生大量含氮物质，入河后会造成总氮浓度的上升，进入水体后较难控制。因此需要从源头开始控制氮肥等化肥的使用。流域农业行政部门应当指导农业生产者科学、合理使用化肥和农药，推广高效节肥施肥技术，减少盲目施肥行为，控制化肥、农药对水体的污染。同时加快推进畜禽养殖粪便资源化利用技术，减少化学农药的使用。

5.2 提高城镇污水处理厂处理能力

抚顺县后安镇污水处理厂主要处理废水为城镇废水和工业污水，污水处理级别为二级，处理方法为过滤分离，属于物理处理法；污染物排放标准为一级B。需要对污水处理厂设施进行改善，增加污水处理装置，并对处理厂进行提标升级。乡镇污水处理设施全部执行［5］GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A排放标准。

5.3 加强畜禽养殖污染治理

散养畜禽排放的总氮是社河流域总氮的主要来源之一。可以从3个方面对污染物进行控制：（1）源头控制技术：粪便资源化、药物减量化、垫料资源化；（2）过程阻控：利用土地渗滤处理系统减少污染物对土地的渗滤作用；（3）末端处理技术：利用氧化塘、沼气发酵、序批式生物膜反应器处理畜禽养殖产生的污染物。同时也可采取优惠、补贴等政策扶持，鼓励、引导实行畜禽标准化养殖。

5.4 农村污水处理技术应用

农村生活较为分散，决定了农村污水处理点多面广。可利用生态沟渠塘中的植物去除农村污水中的总氮等污染物，也可在末端利用人工湿地污水处理技术，通过土壤过滤、植物吸收和微生物分解对污染物进行去除。