含酚廢水排放對(duì)閩江下游水質(zhì)影響預(yù)測(cè)分析

[摘要]把梅溪看作閩江一個(gè)恒定流動(dòng)的點(diǎn)源，從實(shí)測(cè)和測(cè)算梅溪口斷面揮發(fā)酚的濃度，利用一維穩(wěn)定模型預(yù)測(cè)下游35公里閩侯、48公里西區(qū)水廠兩個(gè)取水口斷面揮發(fā)酚濃度情況，分析其影響程度。

[關(guān)鍵詞]含酚廢水河流數(shù)學(xué)模型水質(zhì)預(yù)測(cè)

閩清縣地處閩江流域下游，距下游省會(huì)城市福州56公里，距閩侯縣城甘蔗36公里。隨著建陶行業(yè)的發(fā)展，天燃?xì)?、燃油價(jià)格昂貴，閩清各陶瓷企業(yè)選擇了煤制氣工藝，該工藝有煤氣發(fā)生站，在生產(chǎn)制氣過(guò)程產(chǎn)生了大量的含酚廢水。由于先前重視不夠，加上管理不善，工藝不完善等原因，一度出現(xiàn)無(wú)序排放的局面，個(gè)別企業(yè)甚至對(duì)含酚廢水不加回收利用，直接排向水體。2006年嚴(yán)重時(shí)致使縣境內(nèi)主要河流梅溪流域，河水整日顯暗紅色渾濁狀，河流水質(zhì)也超標(biāo)檢出了揮發(fā)酚。通過(guò)一段時(shí)間的加強(qiáng)監(jiān)管、堵疏，結(jié)合工藝技術(shù)的改造完善等措施，遏制住企業(yè)的亂排放行為，河流的水質(zhì)也恢復(fù)到原來(lái)的狀況。但眾多的陶瓷企業(yè)情況不一，采取的措施不盡相同，工藝技術(shù)含量不同，企業(yè)也可能存在偷漏排的行為，特別是事故性排放等緊急情況出現(xiàn)時(shí)，對(duì)污染源強(qiáng)的判斷分析，及對(duì)下游水質(zhì)影響預(yù)測(cè)分析，尤其是對(duì)飲水源水質(zhì)的影響分析，是非常必要和有意義的。

1模型的選擇

閩清河流的斷面寬深比≥20，下游河段彎曲不大，可視為平直河流。且壩址閩江多年平均流量為1630m3/S，而梅溪多年平均流量只有24.8m3/s(潭口水文站)，遠(yuǎn)小于閩江流量，可把梅溪看作是向閩江流恒定流動(dòng)的點(diǎn)源?？捎靡痪S穩(wěn)態(tài)水質(zhì)模型來(lái)模擬預(yù)測(cè)單項(xiàng)污染物揮發(fā)酚枯水期對(duì)下游約35km閩侯取水口斷面及約48km西區(qū)水廠取水口斷面水質(zhì)揮發(fā)酚濃度情況。

在穩(wěn)態(tài)情況下，一維水質(zhì)數(shù)學(xué)模型為:

C=C0exp(-K )(1)

式中，C—計(jì)算斷面的污染物濃度，mg/L;C0— 計(jì)算初始點(diǎn)污染物濃度，mg/L;K—污染物綜合衰減系數(shù)，d-1;u——河流流速m/s;x—以計(jì)算初始點(diǎn)到下游計(jì)算斷面的距離，m。

2計(jì)算參數(shù)的確定

設(shè)計(jì)水文條件采用竹岐站實(shí)測(cè)等資料，最小流量為196m3/s(1971年8月30日)，最小月平均流量342m3/s(1987年2月)。但水口電站建成蓄水后，最小下泄量(基荷流量)為308m3/s、平均流速0.3 m/s，河寬平均450m，水深平均3m。揮發(fā)酚綜合衰減系數(shù)K=0.192h-1=4.608d-1(取自文獻(xiàn)[3])。

閩江閩清梅溪口斷面計(jì)算初始點(diǎn)揮發(fā)酚濃度C0的確定，采用河流稀釋完全混合模型。

C=(2)

式中，QP——上游來(lái)水設(shè)計(jì)水量，m3/s; Cp——設(shè)計(jì)水質(zhì)濃度，mg/l;QE——污水設(shè)計(jì)流量，m3/s;CE——污水設(shè)計(jì)排放濃度，mg/l。

閩江梅溪口上游格洋口斷面多年來(lái)未檢出揮發(fā)酚，即Cp=0;枯水期梅溪多年平均流量為12.8m3/s(閩清縣潭口水文站資料)。

點(diǎn)源梅溪口水質(zhì)揮發(fā)酚濃度的確定，一方面由歷史有監(jiān)測(cè)記錄的數(shù)據(jù)確定;另一方面由測(cè)算法確定，即考慮生產(chǎn)企業(yè)偷漏排或事故排放等情況下梅溪口水質(zhì)揮發(fā)酚濃度。即由估計(jì)的排放含酚廢水水量，根據(jù)河流稀釋混合模型的非點(diǎn)源方程求得，如下式:

C= +(3)

式中Ws——沿程河段內(nèi)(X=0到X=Xs)非點(diǎn)源匯入的污染物總負(fù)荷量，kg/d;Q——下游X距離處河段流量，m3/S。

偷漏排或事故排放含酚廢水的濃度，根據(jù)閩清新東方陶瓷業(yè)有限公司含酚廢水治理設(shè)施竣工驗(yàn)收監(jiān)測(cè)報(bào)告中設(shè)施的進(jìn)口平均濃度計(jì)算為254mg/l。(據(jù)多家實(shí)際采樣到企業(yè)偷漏排含酚廢水的濃度，因被車(chē)間雜水等稀釋?zhuān)挥袔资?00多mg/l。)

枯水期閩江下游水南港斷流，全部流經(jīng)北港，即全部向洪山橋方向，預(yù)測(cè)含酚廢水對(duì)西區(qū)水廠取(下轉(zhuǎn)第162頁(yè))

水口水質(zhì)影響時(shí)不考慮閩江分流的影響。

3計(jì)算結(jié)果影響分析

根據(jù)上述確定的相關(guān)參數(shù)及式(1)計(jì)算，從計(jì)算結(jié)果可以看出，從歷史有監(jiān)測(cè)記錄的數(shù)據(jù)看，即2006年的1月、3月、4月梅溪口有檢出揮發(fā)酚，但經(jīng)閩江水稀釋混合后，其濃度就低于揮發(fā)酚濃度的檢出線;從企業(yè)偷漏排或事故排放情況來(lái)看，若假設(shè)每天排250噸含酚廢水時(shí)，梅溪口揮發(fā)酚濃度達(dá)到0.057mg/L，經(jīng)閩江水稀釋混合后其濃度才達(dá)到揮發(fā)酚的檢出線(0.002mg/L)。在每天排放高達(dá)13萬(wàn)噸含酚廢水時(shí)，經(jīng)降解等削減后，閩江下游35公里處閩侯取水口才能檢出揮發(fā)酚(預(yù)測(cè)值才達(dá)到0.002mg/L)，但對(duì)下游的48公里西區(qū)水廠取水口水質(zhì)又檢不出揮發(fā)酚。由此來(lái)看閩清縣陶瓷企業(yè)含酚廢水的排放，對(duì)下游飲用水源水質(zhì)揮發(fā)酚濃度影響是相對(duì)安全的。在目前加強(qiáng)監(jiān)管和治理提高的情況即使出現(xiàn)排放100噸含酚廢水甚至更少，都能從河流的顏色變化得以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并加以制止，同時(shí)梅溪口也能檢出揮發(fā)酚。即便出現(xiàn)個(gè)別企業(yè)事故排放約1000噸(循環(huán)池的水量)的情況下，對(duì)下游飲用水水源水質(zhì)揮發(fā)酚濃度影響還是安全的，但這種情況幾乎不可能出現(xiàn)。

再對(duì)照生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定最高揮發(fā)酚不得超過(guò)0.01mg/L，以免對(duì)公眾健康和安全造成威脅，對(duì)照預(yù)測(cè)結(jié)果也沒(méi)有出現(xiàn)這種情況。此結(jié)果也能從閩江下游各斷面水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果得到印證，尤其是閩侯環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)閩7(下西園)、閩8(竹岐)斷面多年未檢出揮發(fā)酚。

4結(jié)論

4.1 河流水質(zhì)預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型很多種，都有一定的適用條件，選用相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行水質(zhì)預(yù)測(cè)，其精度一般可以滿足水質(zhì)動(dòng)態(tài)和水環(huán)境規(guī)劃預(yù)測(cè)的要求，本文只是在這方面做初步的探討。

4.2 建議陶瓷企業(yè)要改進(jìn)工藝設(shè)施，減少含酚廢水產(chǎn)生量，加強(qiáng)循環(huán)利用，杜絕排放。同時(shí)鼓勵(lì)陶瓷企業(yè)使用清潔能源。環(huán)保部門(mén)要加強(qiáng)監(jiān)管，監(jiān)督到位，健全公眾監(jiān)督機(jī)制，鼓勵(lì)群眾舉報(bào)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)情況，及時(shí)處理，排除隱患。

參考文獻(xiàn):

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[3] 鮑慈光，閻智英，張?jiān)澹?水體中揮發(fā)酚自?xún)裟Ｊ窖芯縖J].云南環(huán)境科學(xué)，2002，21(2):56-58.

[4] 郭儒，李宇斌，富國(guó).河流中污染物衰減系數(shù)影響因素分析[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2008，24(1):56-59.