南京大廠地區(qū)河流氨氮污染問題分析

摘要：以大廠地區(qū)馬汊河為主要研究對象，運用監(jiān)測點測得氨氮污染數據求解一維水質模型基本方程，建立馬汊河氨氮一維穩(wěn)態(tài)單變量模型，并對馬汊河進行氨氮污染水質評價。結合六合區(qū)產業(yè)結構及功能分區(qū)，分析馬汊河氨氮污染來源，找出六合區(qū)河流水系氨氮污染存在的問題。列舉國內外幾種常見的工業(yè)及生活氨氮廢水處理方法，提出改善水質，降低河流氨氮濃度的對策及建議。

關鍵詞：氨氮污染；一維穩(wěn)態(tài)單變量模型；水質評價；原因分析；處理方法；對策建議

中圖分類號：X703.1 文獻標識碼：A文章編號：1674-0432（2012）-07-0175-2

1 研究區(qū)域概述

南京大廠地區(qū)東濱長江，南臨浦口，北接六合，總面積83.5平方公里，人口近20萬。這里聚集了揚子石化公司、南京化學工業(yè)公司、南京鋼鐵廠、華能南京電廠等國家大型骨干企業(yè)。長江南京大廠鎮(zhèn)段位于長江大橋下游3km，系長江被八卦洲分流而成的一條感潮支流，為南京大廠鎮(zhèn)地區(qū)的主要水源地和污水受納水體。沿岸分布有6個水源地，17個工業(yè)廢水排放口，總取水量為110萬m3/d，廢水接納量為80萬m3/d。 長江南京大廠鎮(zhèn)江段的水質狀況對該地區(qū)的經濟發(fā)展和人民生活有著十分重要的意義[1]。

近年來，南京市委市政府提出促進沿江開發(fā)的新政策，其基本導向是：促進資本、產業(yè)、技術等生產要素加速向沿江集聚，支持沿江基礎設施建設，扶持江北地區(qū)發(fā)展。大廠組團工業(yè)基礎較好，是南京市重點發(fā)展的高新技術產業(yè)區(qū)域之一，吸引著眾多投資商眼球，也是南京市沿江工業(yè)發(fā)展的核心區(qū)域。

然而，大廠地區(qū)目前還存在水體污染情況，大型企業(yè)南鋼、華能、南化、揚子均建有工業(yè)污水處理廠，自行處理工業(yè)廢水，尾水排往長江。大廠地區(qū)內將建成大廠污水處理廠，但大廠污水處理廠并沒有全面覆蓋整個區(qū)域。由于歷史原因和技術經濟水平的限制，該江段排放口、取水口犬牙交錯，分布極不合理，且廢水都是采取岸邊排放，致使近岸水域污染非常嚴重。隨著大廠組團經濟建設的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，越來越多的污水直接排放到城市水體——葛塘河、團結河、馬汊河、長江，內河水系的自凈能力已不足以凈化每天排入的大量城市污水，由此造成部分河水水質惡化，水體功能下降，影響沿岸居民的日常生活和身體健康。

2 馬汊河水環(huán)境氨氮污染評價分析

由以往測量數據可以知道，馬汊河各監(jiān)測因子除氨氮、TP超標外其余各監(jiān)測因子的標準指數均小于1，根據《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002），馬汊河水環(huán)境能滿足地表水Ⅳ類水體功能要求。

本實踐小隊在馬汊河沿線設定15個監(jiān)測點，分別采取水樣測定其氨氮值，其結果見表1。

本文采用單項水質參數評價方法對馬汊河進行水質評價。該方法簡單明了，可直接了解水質狀況與評價標準之間的關系。其評價采用標準指數法，即

Sij=Cij/Csj （1）

式（1）中Cij ——i污染物在j點的濃度，mg/L；

Csj ——水質參數i的地面水質標準，mg/L。

水質參數的標準指數>1，表明該水質參數超過了規(guī)定的水質標準，已不能滿足使用要求[2]。

將表1中測得數據按照表2中Ⅳ類水質標準計算得到各點S值，并且，我們運用一維穩(wěn)態(tài)單變量模型對污染物超標的6-12號點進行分析求解。

一維穩(wěn)態(tài)單變量模型原理如下：

水質模型基本方程為:

首先將水質模型基本方程簡化，簡化條件有三個，分別是：

1.混合，要求水深、河寬方向混合均勻，即，

將此條件帶入（2）式可得到

2.擴散項，即Em+Ex+Dx=const

將此條件帶入（3）式可得

3.轉化，要求不考慮源于匯，反應以衰減反應為主，即S=KC

將此條件帶入（4）式，得到簡化方程

由于河流為穩(wěn)態(tài)，即

帶入（5）式得

最終得到：

微分模型u(dC/dx)=-K（7）

方程求解 c=C0exp(-Kx/u)（8）

將6號點看成起始點，即C0=1.44，K與u由多次測量平均值計算得出K=-0.000001042，u=0.2104167

根據式（8）計算后可以得到表2和圖1。

根據以上模型計算我們可以知道，假設無污染源匯入，則氨氮濃度應該近似藍色曲線（無污染匯入曲線）。將其與實際測量數據對比，可知7、8、11點號附近均有新的污染源，而9、10、12號點附近則可能存在污水處理系統(tǒng)，由此可見馬汊河的氨氮治理措施還是起到了一定的效果。但是，在8號點附近，氨氮濃度值突然增大，實際上此處有一個較大的排污口。因此8號點應該是一個重點治理對象。

建議在此處附近由當地政府投建一個污水處理廠，減小氨氮污染的排放，將河流氨氮濃度控制在國家標準以下，以此改善馬汊河氨氮超標的問題。

3 大廠地區(qū)水質氨氮污染原因分析

3.1 生活污水的排放

目前，大廠地區(qū)有居民進20萬人，隨著城市化進程加快，外來人口增加，生活污水排放量也隨之增加?，F在，城市生活污水雖然已經進入污水處理場處理之后再排放，但是一部分污水處理廠未進行深度改革，污水處理技術不成熟，系統(tǒng)也不夠完善，特別是脫氮處理，這是大廠地區(qū)水質氨氮超標的一個最重要的原因。

3.2 工業(yè)

大廠地區(qū)建有一大批化工企業(yè)，包括許多大型、特大型企業(yè)。其中，國家大型企業(yè)基本建有污水處理廠，能自行處理工業(yè)廢水，基本上能達到《化學工業(yè)主要水污染物排放標準》（DB32/939-2006）。部分排放氨氮的工業(yè)企業(yè)達標排放率還不穩(wěn)定，企業(yè)的排放還比較多。尤其是河流沿岸工業(yè)企業(yè)污染治理設施不健全、不完善，運行監(jiān)督力度不夠，超標排污或偷排污染物現象時有發(fā)生。

3.3 農業(yè)

大廠地區(qū)農業(yè)發(fā)展穩(wěn)定，因此不排除農業(yè)面源污染對水質氨氮的影響。農民為維持農業(yè)生產能力，依賴于增施化肥，且肥料不合理施用，因此由種植業(yè)產生的大量營養(yǎng)物隨地表涇流進入周邊水體，影響水體水質。畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染處理不規(guī)范，農村畜禽糞便的農業(yè)利用減少，畜禽業(yè)的集約化程度提高，養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)脫節(jié)，因此由畜禽養(yǎng)殖業(yè)產生的氨氮污染物也相應增加。

4 氨氮處理方法

4.1 工業(yè)廢水氨氮處理方法

從工業(yè)廢水中去除氨氮已有多種方法，如：離子交換法、反滲透、電滲析、氯化法、蒸餾、氨吹脫、焚燒、催化裂解、電化學處理、土壤灌溉、藻類養(yǎng)殖、生物硝化等[3]。根據目前的經驗，較適用的去除氨氮的方法有：生物脫氮、化學沉淀法、氨吹脫法、折點氯化法、離子交換法。本文主要對比分析了幾種常見的工業(yè)廢水氨氮處理方法，詳見表3[4]。

表3 幾種工業(yè)水處理方法對比

處理方法優(yōu)點缺點工程實例

化學沉淀法技術可行、經濟合理 可以處理各種濃度的氨氮廢水 用于低濃度氨氮廢水（氨氮濃度小于25mg/L）處理費用較高湖北宜化集團合成氨廢水采用MAP沉淀法處理

空氣吹脫和蒸汽汽提法工藝簡單、效率高、一次性投資省受溫度影響較大，低溫時吹脫效率低逸出的氨會引起空氣污染合肥四方化工集團 西安市江村溝城市垃圾衛(wèi)生填埋場

折點氯化法效果佳，不受水溫影響，操作方便，投資省對于高濃度氨氮廢水的處理運行成本很高國外某一鋼鐵廠

離子交換法投資省，去除效率高 設備簡單，易于操作處理高濃度氨氮廢水操作困難離子交換劑用量大，再生頻繁美國明尼蘇達州污水處理廠

美國弗吉尼亞州Upperccoauan污水管理局污水處理廠

4.2 生活污水氨氮處理方法

生活污水主要來自于人們日常生活所排出的廢水，主要污染物為淀粉、脂肪、蛋白質、纖維素、糖類等有機物，所以生活污水中的氨氮、總磷、化學需氧量(COD) 和生物需氧量(BOD) 的指標都普遍較高。

生活污水處理通常采用物理、化學和生物處理法。傳統(tǒng)的具有脫氮功能的污水處理工藝多以活性污泥法為主。但此法往往需要將多個厭氧和好氧反應池串聯(lián)，形成多級反應池，通過增加內循環(huán)來達到脫氮目的，這勢必增加基建投資的費用及能耗，并且使運行管理較為復雜。生物膜法處理系統(tǒng)則適用于處理中小規(guī)模的城市廢水，具有處理效率高、耐沖擊負荷性能好、產泥量低、占地面積少、便于運行管理等優(yōu)點，但同樣存在經驗不足、膜組件壽命短、運行費用高等缺點。除此之外，氧化法和生物活性炭技術也是國內外非?；钴S的研究課題。尤其是生物活性碳技術，這一新工藝已在世界許多國家實際應用于污染水源凈化、城市生活廢水處理及再生等方面[5]。

5 水質改善對策措施

針對大廠地區(qū)水質現狀，近年來政府部門積極建設污水處理廠，投入了大量人力物力。但是污染容易治理難，水質污染的控制不是一朝一夕就能完成的，不僅需要著重污水處理，最根本的應該控制污染源。對此筆者提出以下幾個建議。

5.1 加快區(qū)域產業(yè)結構優(yōu)化升級

大廠地區(qū)作為南京市舉足輕重的工業(yè)衛(wèi)星城，石化、冶金、電力等工業(yè)固定資產約占南京市的1/3。大型企業(yè)即使擁有完善的污水排放處理系統(tǒng)，但是其對大廠水質氨氮問題的影響也是不容小視的。應加強對工業(yè)污染源的督查管理，確保達標排放，并關停一些落后污染企業(yè)。

5.2 加強城市基礎建設，提高城市環(huán)境承載力

隨著區(qū)域城市化進程加快，外來人口增加，給區(qū)域帶來一系列環(huán)境問題，如生活污水、生活垃圾的排放，使原有的城市基礎設施對污染物的處置能力降低。因此，創(chuàng)建環(huán)保城市刻不容緩，加快城鎮(zhèn)污水處理廠建設，進一步加強管網配套建設，提高生活污水無公害處理率。

5.3 加強生活污染控制

加大宣傳力度，提高公民環(huán)保意識。對區(qū)域內各大餐館、公共廁所、垃圾中轉站、居民點的污水實施截流，削減入河污水量。

5.4 推廣生態(tài)農業(yè)，全面控制農業(yè)面源污染

提高農藥的利用率，減少施用量。養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)必須有機結合，提高畜禽糞便的還田率。

5.5 采取清水貫通措施，清淤節(jié)水

增加水環(huán)境容量，同時做好截污、護坡工作，并充分發(fā)揮境外引水工程，增加河流自凈能力。

參考文獻

[1] 王超.長江南京大廠鎮(zhèn)感潮江段污水排放數值模擬.

[2] 丁桑蘭.環(huán)境評價概論.北京:化學工業(yè)出版社，2010年6月.

[3] 丁忠浩.有機廢水處理技術及應用.北京:化學工業(yè)出版社，2002年5月.

[4] 陳劍.物化法去除氨氮廢水方法綜述及工程實例.水工業(yè)市場，2012年，第5期.

[5] 李偉，陳樸.簡述城市生活污水的處理方法[J].高等教育研究，2008，25(1):94．

作者簡介：周景舒（1992-），女，漢族，湖南衡陽人，就讀于河海大學水文與水資源工程專業(yè)；谷天峰（1991-），男，漢族，江蘇淮安人，就讀于河海大學水文與水資源工程專業(yè)。