沈陽南部污水處理廠排放對下游水功能區(qū)的影響分析

楊 鑫，潘 俊

(沈陽建筑大學 市政與環(huán)境工程學院，遼寧 沈陽 110168)

沈陽南部污水處理廠位于沈陽市渾河南岸的蘇家屯區(qū)東謨家堡村渾河閘東南400 m處，主要處理生活污水。近期處理規(guī)模為60萬m3/d，遠期設計規(guī)模為80萬 m3/d［1］，處理后于渾河大閘上游1 000 m處直接排放至渾河，渾河大閘—黃蠟坨子河段處于渾河沈陽城市段的下游，水功能區(qū)劃為農(nóng)業(yè)用水區(qū)。

沈陽南部污水處理廠出水水質(zhì)直接影響農(nóng)業(yè)灌溉用水安全。本次研究根據(jù)水質(zhì)條件和用水需要，通過模擬渾河大閘上游來水水質(zhì)為Ⅴ類水質(zhì)和Ⅲ類水質(zhì)的情況下，污水處理廠排污對渾河大閘—黃蠟坨子河段的影響。為渾河沈陽段水功能區(qū)達標和水環(huán)境的保護提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

渾河大閘—黃蠟坨子河段全長48.74 km，根據(jù)沈陽市水功能區(qū)劃，該河段劃分為農(nóng)業(yè)用水區(qū)，水質(zhì)目標為Ⅴ類水質(zhì)［2］。本次研究主要對污染物中的化學需氧量(COD)和氨氮進行模擬預測［3］。根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準GB3838－2002》，研究河段執(zhí)行Ⅴ類標準，即氨氮和化學需氧量(COD)水質(zhì)標準分別為2.0 mg/L和40.0 mg/L。根據(jù)研究區(qū)的實際水文地質(zhì)情況及河段劃分的基本原則［4］以及QUAL2K模型限定的范圍［5］，本次研究將渾河大閘－黃蠟坨子河段劃分為3段計算河段，見表1。

表1 渾河大閘－黃臘坨子河段及計算單元劃分

2 河流水質(zhì)模型模擬預測

2.1 水質(zhì)模型的建立

本次研究對渾河大閘—黃蠟坨子河段建立了一維河流水質(zhì)模型，模擬因子為氨氮和化學需氧量(COD)。

2.2 設計水文條件和降解系數(shù)的確定

2.2.1 設計水文條件

本次采用50%頻率下的枯水期、平水期、豐水期的流量作為設計流量。

表2 設計的水文條件

2.2.2 污染物降解系數(shù)確定

本次根據(jù)以往各斷面水質(zhì)數(shù)據(jù)［6］，利用上下斷面法推算出降解系數(shù)。

各區(qū)段化學需氧量(COD)和氨氮的降解系數(shù)見表3。

表3 降解系數(shù)KC、KN

2.3 河流水質(zhì)模擬預測

本文根據(jù)南部污水處理廠設計排污濃度(氨氮為50(mg/L)，化學需氧量(COD)的濃度為5(mg/L))，分別預測渾河大閘上游來水水質(zhì)為Ⅴ類水質(zhì)和Ⅲ類水質(zhì)條件下污水處理廠排放污水對該河段水質(zhì)的影響。

(1)當渾河大閘上游來水水質(zhì)為Ⅴ類水質(zhì)時，水質(zhì)模擬結(jié)果見表4。

表4 計算單元長度及各斷面的模擬濃度

(2)當渾河大閘上游來水水質(zhì)為Ⅲ類水質(zhì)時，水質(zhì)模擬結(jié)果見表5。

表5 計算單元長度及各斷面的模擬濃度

2.5 結(jié)果分析

(1)當渾河大閘上游來水水質(zhì)為Ⅴ類水質(zhì)時，研究區(qū)渾河大閘－土臺子河段的豐水期、平水期和枯水期的化學需氧量(COD)和氨氮均滿足Ⅴ類水質(zhì)標準;土臺子－細河河口的豐水期、平水期和枯水期的化學需氧量(COD)和氨氮均滿足Ⅴ類水質(zhì)標準;細河－黃臘坨子河段的豐水期、平水期、枯水期的化學需氧量(COD)均滿足Ⅴ類水質(zhì)標準，而氨氮分別超標 1.22 倍、2.89 倍和 4.51 倍。

(2)當渾河大閘上游來水水質(zhì)為Ⅲ類水質(zhì)時，研究區(qū)渾河大閘－土臺子河段的豐水期、平水期和枯水期的化學需氧量(COD)和氨氮均滿足Ⅴ類水質(zhì)標準;土臺子－細河河口的豐水期、平水期和枯水期的化學需氧量(COD)和氨氮均滿足Ⅴ類水質(zhì)標準;細河－黃臘坨子河段的豐水期、平水期、枯水期的化學需氧量(COD)均滿足Ⅴ類水質(zhì)標準，而氨氮分別超標 1.005 倍、2.11 倍和 3.99 倍。

綜合以上兩種情況分析，當渾河大閘上游來水水質(zhì)為Ⅴ類水質(zhì)和Ⅲ類水質(zhì)情況下，渾河大閘—黃蠟坨子河段的化學需氧量(COD)均能滿足Ⅴ類水質(zhì)標準，只有細河－黃臘坨子河段氨氮濃度超標，而當渾河大閘上游來水水質(zhì)由Ⅴ類水質(zhì)改變?yōu)棰箢愃|(zhì)時，河流氨氮濃度并沒有明顯改善。因此，應考慮控制污水處理廠氨氮排放的濃度，使得渾河大閘—黃蠟坨子河段能夠達到功能區(qū)要求。

3 結(jié)語

根據(jù)水功能區(qū)劃分，科學合理規(guī)劃和建設污水處理廠，控制其污染物的排放，能夠有效保護水功能區(qū)的用水安全，是實現(xiàn)水資源合理利用與保護并重的有效途徑。

［1］沈陽最大的污水處理廠工程啟動［J］.水泵技術，2008(3):52.

［2］何俊仕，吳迪，梁洪杰等.沈陽市水資源分區(qū)及開發(fā)利用與保護對策研究［J］.水文，2008(4):87－90.

［3］康利滎.渾河沈陽段水質(zhì)污染特征分析及治理建議［J］.生態(tài)環(huán)境2008(7):47－49.

［4］潘俊，左悅.李慧.白塔堡河渾南段基于生態(tài)環(huán)境需水的水質(zhì)安全預測分析［J］.環(huán)境污染與防治，2010，32(8):161－162、166.

［5］Chapra S C，Pelletier G J.QUAL2K:A Modeling Framework for Simulating River and Stream Water Quality:Documentation and Users Manual［R］.2003.131.

［6］潘俊，周立東，高艷艷.渾河沈陽城區(qū)段污染總量控制研究［J］.吉林大學學報(地球科學版)，2007，3:332－334.