基于水环境容量的水环境承载力分析

2021-11-12张品汉

皮革制作与环保科技 2021年14期

陈艳，林斌，张品汉

（1.浙江睿城环境科技有限公司，浙江温州 325000；2.福建省环境保护设计院有限公司，福建福州 350000）

水环境容量的计算是实施水污染物容量总量控制的基础，通过对水环境容量的分析与计算，确定水环境容量保护与利用的合理界限，使水污染物排放由目标总量向容量总量控制。影响水域水环境容量的要素很多，概括起来主要有以下四个方面要素：水域特性、环境功能要求、污染物质和排污方式。按照污染物降解机理，水环境容量可划分为稀释容量和自净容量两部分[1]。实际的水环境容量确定，是在分析稀释容量与降解容量的基础上，根据排污方式的限定与环境管理的具体需求，即在不改变排污口位置和水质目标等情况下，确定水域的环境容量。

1 设计条件

1.1 计算单元

在进行水环境容量计算时，研究河段的河流形态未发生显著变化，拟考虑将该段作为一个整体进行计算，将排入河段的污染源作为输入条件，进行模拟演算。

1.2 排污口概化

考虑到纳污能力计算的复杂性，在实际计算时对排污口和支流口位置进行了概化。本次水环境容量计算的前提条件是保持目前排污口的格局不变。把排污口污水排放量较大的排污口，作为独立的排污口处理，其他排污口可以概化合并处理。

2 污染源调查

2.1 城市、工业生活污染源

本次计算河段的城市生活污染源仅包含县城区污水厂，该污水处理厂设计水量为2.5万 t/d（目前实际处理能力为2万 t/ d），执行《城镇污水厂污水污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准（下简称一级A标准）。工业污染源主要涉及产业园区污水处理厂，该污水厂现状水量为0.2万 t/d，扩建工程启动后，设计水量为1.5万 t/d，尾水排放执行一级A标准[2]。

2.2 农村生活污染源

范围内农村生活污水直接或间接进入河流，根据测算结果，初步估计农村生活人口总计约0.5万人，根据调查，农村生活污染物排放量如下：COD、氨氮、总磷分别为77.2 kg/d、5.3 kg/d、0.5 kg/d。

2.3 农田径流污染源

根据现场调查及相关资料，主要涉及区域农业生产主要作物为水稻，每年种植一季。土壤和肥料中的氮磷在降雨或灌溉水作用下溶解或悬浮于径流水中，随径流迁移出田块而导致的农田氮磷流失，最终随着地表径流进入河流，农田径流污染情况的调查结果如下：氨氮、总磷分别为1.4 kg/d、1.3 kg/d。

2.4 畜禽养殖污染源

研究河段范围主要处于禁养区范围内，沿河村落基本无大牲畜养殖，只有少量鸡、鸭、鹅、鱼养殖，养殖以散养为主，数量不大，污染负荷较小，故不单独核算。

2.5 城镇径流污染源

生活污水收集系统无法完全覆盖整个城区，部分生活污水未经城市管网零散排放，以城镇径流的方式进入河流，折算以城镇径流方式排污的人口为1万人。城镇径流污水量与其污染物含量按照城镇污水处理率、人均排放量进行计算。估算城镇径流污水排入计算河段的污染量如下：COD、氨氮、总磷分别为367.8 kg/d、20.7 kg/d、2.1 kg/d。

2.6 排污模式

本次水环境容量计算过程中，考虑产业园区污水处理厂和县城区污水厂的排污量对水环境容量计算影响较大，结合实际排污量和规划排污量的不同，假定两个污水厂可能存在以下2种排污模式：

模式一：为两座污水厂的排污现状。此时，城区污水厂水量2万t/d，执行一级A标准；产业园区污水处理厂水量0.2万t/d，执行一级A标准。

模式二：假定产业园区污水处理厂达到远期的设计规模。此时，两个污水处理厂皆执行一级A标准，城区污水厂水量2.5万t/d，产业园区处理厂水量为1.5万t/d。

3 计算模型

式中，W——（河段）的水质目标值，mg/L；C0——上游来水的背景浓度值，mg/L；qi——i排污口的污废水排放量，m3/s；K——污染物综合降解系数，1/d；X1——排污概化口至下游控制断面的距离，km；X2——排污概化口至上游控制断面的距离，km；U——平均流速，m/s；α——不均匀系数；31.536——g/s转化成t/a的转化系数。

4 参数选取

排污概化口距下断面的距离（X1）取5 km，排污概化口距上断面的距离（X2）取0.5 km，计算河段的设计流量（枯水期）取4 m3/s，计算河段的设计流速（枯水期）取0.2 m/s。，下游控制断面CODMn、氨氮、总磷水质目标值分别取5.4 mg/ L、0.9 mg/L、0.18 mg/L（预留10%的水环境容量作为安全容量），上游控制断面CODMn、氨氮、总磷本底浓度值根据现状监测分别取3.1 mg/L、0.40 mg/L、0.08 mg/L，CODMn、氨氮、总磷综合降解系数分别取0.25 d-1、0.15 d-1、0.10 d-1，模式一、模式二排污概化口总排污量分别为0.25 m3/s、0.46 m3/ s，不均匀系数（α）取0.9，COD与高锰酸盐指数的换算系数取3.0。

5 计算结果

5.1 理想的水环境容量

以工业、生活点源作为模型正向输入条件，模拟计算结果为理想水环境容量。

5.2 水环境容量

水环境容量定义为从理想水环境容量中扣除面源污染后的容量值。面源排污主要包括现有点源，生活面源（主要指农村生活源）、分散畜禽养殖、农业径流和水产养殖等方面的污染。研究河段各面源污染的产物量合计COD为445 kg/d（根据转换系数折合成CODMn为148.3 kg/d），氨氮为27.4 kg/d，总磷为3.9 kg/d。