山美庫區(qū)2011年污染物預(yù)測與入庫量計(jì)算

林加興

(福建省泉州市山美水庫管理處,福建 泉州 362321)

1 流域概況

山美水庫是一座以灌溉為主,結(jié)合防洪、供水、發(fā)電等綜合利用的大型水利樞紐工程,位于南安市境內(nèi),水庫控制集雨面積1023 km2,總庫容6.55×108m3,擔(dān)負(fù)著晉江下游8個(gè)縣、市、區(qū)400萬人口的生活和生產(chǎn)用水,年供水量約10×108m3;山美庫區(qū)主要涉及泉州市三個(gè)縣市,分別為南安市、永春縣和德化縣的20多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),據(jù)統(tǒng)計(jì)2011年初流域內(nèi)常住人口為61.31萬人[1]。

2 庫區(qū)污染物排放量

2.1 流域生活污水量預(yù)測

由于流域內(nèi)大部分城鎮(zhèn)還沒有正式投入運(yùn)行生活污水處理廠,所以生活污水中污染物考慮為直接排放。參考《全國水環(huán)境容量核定指南》中人均產(chǎn)污系數(shù)的推薦值并結(jié)合流域內(nèi)城鎮(zhèn)的特點(diǎn),確定流域內(nèi)城鎮(zhèn)人均綜合用水定額為220 L/(人·d),污水排放系數(shù)為0.85,農(nóng)村人均生活用水定額為150 L/(人·d),污水排放系數(shù)取0.60[2]。

2.1.1 預(yù)測方法

生活污水量預(yù)測的計(jì)算公式如下

式中:Q為居民生活污水量(t);N為規(guī)劃設(shè)計(jì)人口數(shù)(人);q為規(guī)劃期內(nèi)的生活污水量定額〔L/(人·d)〕。

2.1.2 生活污水排放量

根據(jù)2011年初庫區(qū)人口值以及上述計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算得2011年流域生活污水排放量總量見表1。

表1 2011年流域內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水排放量

2.2 流域污染物排放量預(yù)測

污染物排放量按點(diǎn)源和面源分別進(jìn)行預(yù)測,其中點(diǎn)源包括城鎮(zhèn)生活,面源包括農(nóng)村生活、農(nóng)田徑流和畜禽養(yǎng)殖。

2.2.1 城鎮(zhèn)生活污染物排放量計(jì)算

參考《全國水環(huán)境容量核定指南》中人均產(chǎn)污系數(shù)的推薦值并結(jié)合流域內(nèi)城鎮(zhèn)的特點(diǎn),確定流域內(nèi)城鎮(zhèn)人均產(chǎn)污系數(shù)為COD 75 g/(人·d),氨氮 5 g/(人·d),總磷1.2 g/(人·d)。根據(jù)流域內(nèi)城鎮(zhèn)人口數(shù),計(jì)算流域內(nèi)2011年城鎮(zhèn)生活污染物排放量見表2。

表2 2011年流域內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)城鎮(zhèn)生活污染物排放量

2.2.2 農(nóng)村生活污染物排放量計(jì)算

參考《全國水環(huán)境容量核定指南》中人均產(chǎn)污系數(shù)的推薦值并結(jié)合流域內(nèi)農(nóng)村的特點(diǎn),確定流域內(nèi)農(nóng)村人均產(chǎn)污系數(shù)為COD 40 g/(人·d),氨氮 4 g/(人·d),總磷0.7 g/(人·d)。根據(jù)流域內(nèi)農(nóng)村人口數(shù),計(jì)算流域內(nèi)2011年農(nóng)村生活污染物排放量見表3。

表3 2011年流域內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村生活污染物排放量

2.2.3 農(nóng)田徑流污染源估算

流域土壤類型主要是壤土,主要作物為稻谷、甘薯、蔬菜等,根據(jù)《全國水環(huán)境容量核定技術(shù)指南》中相應(yīng)的修正系數(shù)進(jìn)行修正,并對2011年流域內(nèi)農(nóng)田徑流污染物進(jìn)行估算,標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田源強(qiáng)系數(shù)為COD 259.5 kg/(hm2·a),氨氮 52.5 kg/(hm2·a),總磷 12 kg/(hm2·a)。計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 2011年流域內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)田徑流污染物排放量

2.2.4 畜禽養(yǎng)殖污染源估算

根據(jù)山美水庫流域內(nèi)養(yǎng)殖情況,取豬的養(yǎng)殖排污系數(shù)為:COD 17.9 g/(頭·d)、氨氮3.2 g/(頭·d)、總磷0.8 g/(頭·d)。畜禽量按照如下關(guān)系均換算成豬的量:60只家禽=1頭豬,3只羊=1頭豬,5頭豬=1頭牛。據(jù)調(diào)查,2011年流域內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的畜禽折合后55.68×104頭,計(jì)算流域畜禽污染物排放量,見表5。

表5 2011年流域內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)畜禽養(yǎng)殖污染物排放量

2.3 工業(yè)污染源排放量預(yù)測

按2008年規(guī)劃報(bào)告提供的資料,流域內(nèi)16家工業(yè)污染源的排污狀況調(diào)查與分析表明,工業(yè)企業(yè)統(tǒng)計(jì)廢水年排放總量為911×104t,COD排放量為2203 t,氨氮的排放量為277 t,總磷排放量為75 t,工業(yè)企業(yè)主要涉及造紙及紙制品、化工、陶瓷、火電、農(nóng)副食品加工等行業(yè)。目前流域內(nèi)重點(diǎn)工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)廢水和污染物排放量,見表6[3]。

表6 目前流域內(nèi)重點(diǎn)工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)廢水和污染物排放量統(tǒng)計(jì)表

經(jīng)以上污染源排放量預(yù)測計(jì)算,即2011年流域內(nèi)各類污染源的污染物排放量見表7。

表7 2011年流域內(nèi)各類污染物排放量匯總表 單位:t/a

3 庫區(qū)污染物入庫量計(jì)算

各類污染物入庫計(jì)算公式如下:

式中:W排放量為工業(yè)污染物排放量(t/a);β為工業(yè)污染物入庫系數(shù);θ為被污水處理廠處理掉的量(t/a)。

式中:W排放量為城鎮(zhèn)生活污染物排放量(t/a);β為城鎮(zhèn)生活污染物入庫系數(shù);θ為被污水處理廠處理掉的量(t/a)。

式中:W排放量為農(nóng)村生活污染物排放量(t/a);β為農(nóng)村生活污染物入庫系數(shù)。

式中:W排放量為農(nóng)田徑流污染物排放量(t/a);β為農(nóng)田徑流污染物入庫系數(shù);γ為修正系數(shù)。式中:W排放量為畜禽養(yǎng)殖污染物排放量(t/a);β為畜禽養(yǎng)殖污染物入庫系數(shù)。

根據(jù)庫區(qū)調(diào)研分析,并結(jié)合山美水庫流域的實(shí)際狀況分析,確定各類污染源入庫系數(shù),見表8。

表8 庫區(qū)內(nèi)各類污染源入庫系數(shù)表

工業(yè)廢水和城鎮(zhèn)生活污水排放量急劇增加,但是污水處理率相當(dāng)?shù)?大部分污水直接排放或不達(dá)標(biāo)排放,根據(jù)調(diào)查分析被污水處理廠處理掉的量占直接排放量 θ=20%,并結(jié)合山美水庫流域的實(shí)際狀況分析,按各類污染源入庫系數(shù)取值進(jìn)行計(jì)算,即2011年流域內(nèi)各類污染源入庫量的計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表9[4]。

表9 2011年庫區(qū)內(nèi)各類污染物入庫量統(tǒng)計(jì)表(t/a)

4 流域污染存在問題與建議

4.1 污染源

流域內(nèi)不同類污染源的污染物COD、氨氮和總磷入庫量的比例分別見表10。

表10 2011年庫區(qū)內(nèi)各類污染物入庫量統(tǒng)計(jì)比例表(%)

由表10可知,生活污染源和工業(yè)污染源是山美水庫流域內(nèi)主要污染源,其COD、氨氮和總磷的入庫量分別占總?cè)霂炝康?4%、58%和58%[5]。

4.2 存在問題

(1)隨著山美水庫流域內(nèi)人口的不斷增長和工業(yè)企業(yè)的快速發(fā)展,生活污水和工業(yè)廢水排放量急劇增加,但是污水處理率相當(dāng)?shù)?大部分污水直接排放或不達(dá)標(biāo)排放,對環(huán)境產(chǎn)生的壓力越來越大,已成為山美水庫流域的主要污染源

(2)目前,山美水庫流域內(nèi)污染物入庫量負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出水體納污能力,根據(jù)調(diào)研分析,并結(jié)合山美水庫流域的實(shí)際狀況,生活污染源和工業(yè)污染源入庫系數(shù)達(dá)到0.8～1.0,導(dǎo)致流域內(nèi)大部分水體不能滿足水環(huán)境功能要求。水體受污染程度非常嚴(yán)重,不能滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),基本維持在Ⅳ～Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),有時(shí)會出現(xiàn)劣Ⅴ類的情況[6]。

4.3 建議

(1)實(shí)施山美水庫水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)技術(shù)工程的建設(shè),以達(dá)到重建水生態(tài)系統(tǒng)的良好結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)其功能的恢復(fù),同時(shí)改善水質(zhì)。主要包括前置庫技術(shù)、人工濕地、生物操縱技術(shù)等。工程建成后,要求水質(zhì)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)III～I(xiàn)V類標(biāo)準(zhǔn)。

(2)完善流域水污染監(jiān)測機(jī)制。制定飲用水水源地保護(hù)的監(jiān)督管理能力建設(shè)方案,建設(shè)水源地監(jiān)控信息系統(tǒng)、建立水源地環(huán)境管理信息系統(tǒng)、健全水資源質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

(3)加強(qiáng)環(huán)境宣傳教育,提高民眾環(huán)境保護(hù)意識。加大生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)政策、法規(guī)、知識宣傳力度,提高人民群眾的生態(tài)保護(hù)意識,從人民生產(chǎn)、生活的各個(gè)環(huán)節(jié)上,控制污染物產(chǎn)生和排放量,實(shí)現(xiàn)污染物排放的社會化全過程控制。加強(qiáng)環(huán)保執(zhí)法隊(duì)伍建設(shè)。

(4)建立以政府為主導(dǎo)的多元化投資機(jī)制,山美水庫流域的各級政府要保證環(huán)保投入與財(cái)政收入同步增長。

5 結(jié) 語

就山美水庫庫區(qū)污染物排放量問題,并對庫區(qū)2011年污染物入庫量進(jìn)行初步計(jì)算和流域污染問題提出幾點(diǎn)建議,供山美水庫流域水源地水污染防治實(shí)施參考。通過實(shí)施水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)技術(shù)工程的建設(shè),采取工程治理措施和非工程措施相結(jié)合的方法削減入庫污染負(fù)荷,切實(shí)加強(qiáng)山美水庫水源地污染防治,解決目前危害水源地安全的重大問題,推動山美水庫水源地保護(hù)工作的全面開展。

[1]張永春.泉州市山美水庫流域水源地水污染防治規(guī)劃報(bào)告[R].南京:環(huán)保部南京環(huán)境科學(xué)研究所,2008:16-18.

[2]庫區(qū)主要城市排污口及重要支流口附近混合區(qū)計(jì)算報(bào)告[R].清華大學(xué)水利水電工程系,2001:18-20.

[3]韓勇.三峽庫區(qū)消落帶污染特性及水環(huán)境影響研究[D].重慶:重慶大學(xué),2007.

[4]楊蓉.升鐘水庫環(huán)境保護(hù)與污染防治對策研究[D].成都:西南交通大學(xué),2008.

[5]趙東美.于橋水庫庫區(qū)農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染及其控制對策研究[D].天津:天津大學(xué),2007.

[6]李西建,盧玉東,張 駿.基于GIS的城市環(huán)境工程地質(zhì)質(zhì)量FUZZY評價(jià)[J].水利與建筑工程學(xué)報(bào),2006,(4):31-35.