入河污廢水特性分析方法及應(yīng)用

朱龍基，戴乙，王佰梅

（海河流域水資源保護(hù)局，天津300170）

入河污廢水特性分析方法及應(yīng)用

朱龍基，戴乙，王佰梅

（海河流域水資源保護(hù)局，天津300170）

入河污廢水特性分析的主要污染物確定為COD和氨氮，以主要污染物平均濃度和等標(biāo)污染負(fù)荷比計(jì)算作為流域或水系的入河污廢水特性分析方法，定量分析了2003年以來(lái)漳衛(wèi)南運(yùn)河水系入河污廢水的污染程度和主要污染物占比變化，表明入河污廢水污染程度已明顯減輕，COD仍為首要污染物。

污廢水特性；污染程度；污染物占比

水功能區(qū)限制納污紅線是實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的“三條紅線”之一，《國(guó)務(wù)院關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見(jiàn)》（國(guó)發(fā)〔2012〕3號(hào)）通過(guò)水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率明確劃定了水功能區(qū)限制納污紅線，2015年全國(guó)重要江河湖泊水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率提高到60%以上。海河流域是我國(guó)水污染最嚴(yán)重的流域，入河污廢水總量大，污染物濃度高，很多河流均受到不同程度的污染，水環(huán)境問(wèn)題復(fù)雜，要實(shí)現(xiàn)2015年水功能區(qū)限制納污紅線目標(biāo)難度較大。因此，需要從流域?qū)用娣治鋈牒游蹚U水特性，研究提出控制污染物入河總量的措施，使水功能區(qū)水質(zhì)逐步改善。

1 入河污廢水特性分析方法

這里的入河污廢水特性是指通過(guò)入河排污口進(jìn)入水功能區(qū)的污廢水的污染程度及主要污染物占比。影響水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率進(jìn)一步提高的污染物項(xiàng)目主要為化學(xué)需氧量（COD）和氨氮，“十二五”期間水污染防治考核和水功能區(qū)限制納污紅線考核的污染物項(xiàng)目也是COD和氨氮，因此入河污廢水特性分析的主要污染物確定為COD和氨氮。COD表示在酸性條件下，采用化學(xué)氧化劑（我國(guó)法定用重鉻酸鉀）將有機(jī)物氧化為二氧化碳和水所消耗的氧當(dāng)量，COD的數(shù)值越大表明水體中有機(jī)污染物越多，嚴(yán)格地說(shuō)COD是表征水體有機(jī)污染嚴(yán)重程度的指標(biāo)，但日常使用中被各領(lǐng)域廣泛地代指有機(jī)污染物，COD作為一種污染物成了習(xí)慣用法。氨氮是指水中以游離氨（NH3）和銨離子（NH4+）形式存在的氮，是水體受到污染的主要污染物之一，可使水體發(fā)黑發(fā)臭，毒害水生生物，增加水體富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生的幾率。

1.1 入河污廢水污染程度分析方法

特定流域或水系的入河污廢水污染程度通過(guò)研究區(qū)域內(nèi)所有入河排污口入河污廢水的COD和氨氮平均濃度來(lái)定量分析，分別用CˉCOD和Cˉ氨氮代表，CˉCOD越大說(shuō)明研究區(qū)域內(nèi)有機(jī)污染越嚴(yán)重，Cˉ氨氮越大說(shuō)明研究區(qū)域內(nèi)氨氮污染越嚴(yán)重。平均濃度計(jì)算公式如下：式中ˉ代表污染物平均濃度（mg/L）；Qi代表研究區(qū)域內(nèi)第i個(gè)入河排污口入河污廢水量（t）；Ci代表研究區(qū)域內(nèi)第i個(gè)入河排污口入河污染物濃度（mg/L）；n代表研究區(qū)域內(nèi)入河排污口總個(gè)數(shù)。

特定流域或水系局部的入河污廢水污染程度通過(guò)研究區(qū)域內(nèi)COD和氨氮濃度最大的前30個(gè)入河排污口入河污廢水的COD和氨氮平均濃度來(lái)定量分析，分別用CMAX-COD和CMAX-氨氮代表，同樣用式（1）計(jì)算，CMAX-COD越大說(shuō)明研究區(qū)域內(nèi)局部有機(jī)污染越嚴(yán)重，CMAX-氨氮越大說(shuō)明研究區(qū)域內(nèi)局部氨氮污染越嚴(yán)重。

1.2 入河污廢水主要污染物占比分析方法

特定流域或水系的入河污廢水主要污染物占比通過(guò)COD與氨氮入河排放量之比來(lái)確定，由于入河污廢水主要污染物COD和氨氮是兩種不同物質(zhì)，無(wú)法直接通過(guò)入河排放量來(lái)計(jì)算，需要通過(guò)等標(biāo)污染負(fù)荷法計(jì)算，用統(tǒng)一的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或排放標(biāo)準(zhǔn)來(lái)獲得同一尺度上可以相互比較的量，主要污染物占比通過(guò)COD與氨氮等標(biāo)污染負(fù)荷比來(lái)衡量，等標(biāo)污染負(fù)荷比大于1說(shuō)明COD為首要污染物，等標(biāo)污染負(fù)荷比小于1說(shuō)明氨氮為首要污染物，污染物等標(biāo)污染負(fù)荷計(jì)算公式和COD與氨氮等標(biāo)污染負(fù)荷比計(jì)算公式如下：

式中：P代表污染物等標(biāo)污染負(fù)荷（t）；Qi代表研究區(qū)域內(nèi)第i個(gè)入河排污口入河污廢水量（t）；Ci代表研究區(qū)域內(nèi)第i個(gè)入河排污口入河污染物濃度（mg/L）；C0代表污染物環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或排放標(biāo)準(zhǔn)（mg/L）；n代表研究區(qū)域內(nèi)入河排污口總個(gè)數(shù)；k代表COD與氨氮等標(biāo)污染負(fù)荷比。

2 入河污廢水特性分析方法應(yīng)用

為檢驗(yàn)入河污廢水特性分析方法的適用性，驗(yàn)證其對(duì)水資源保護(hù)工作的實(shí)際作用，筆者選擇漳衛(wèi)南運(yùn)河水系作為研究區(qū)域。漳衛(wèi)南運(yùn)河由漳河、衛(wèi)河、衛(wèi)運(yùn)河、漳衛(wèi)新河和南運(yùn)河組成，流經(jīng)山西、河南、河北、山東、天津等省市，最終流入渤海，流域面積37 700 km2，是海河流域污染嚴(yán)重的水系之一，2003—2013年有6年開展了入河排污口監(jiān)測(cè)，入河排污口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)年度系列性較好，便于入河污廢水特性分析方法應(yīng)用，另外漳衛(wèi)南運(yùn)河入河污廢水特性變化可以代表海河流域。

2.1 漳衛(wèi)南運(yùn)河入河污廢水污染程度分析

采用2003、2007、2009、2011、2012、2013年漳衛(wèi)南運(yùn)河監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分別計(jì)算CˉCOD、Cˉ氨氮、CMAX-COD和CMAX-氨氮，并繪制2003—2013年度變化曲線，如圖1-2所示。近年來(lái)，漳衛(wèi)南運(yùn)河CˉCOD從285mg/L降至95mg/L，Cˉ氨氮從30mg/L降至9.5mg/L，說(shuō)明整個(gè)水系的入河污廢水有機(jī)污染和氨氮污染程度均明顯減輕，CMAX-COD和CMAX-氨氮下降幅度遠(yuǎn)高于CˉCOD和Cˉ氨氮，局部的入河污廢水有機(jī)污染和氨氮污染程度減輕更為顯著。這說(shuō)明在漳衛(wèi)南運(yùn)河沿河各省的共同努力下，入河污廢水污染程度已得到有效控制，局部偷排高濃度污廢水的情況得到有效整治，“十一五”以來(lái)整個(gè)水系的水資源保護(hù)和水污染防治工作成效顯著。

圖1 2003—2013年度漳衛(wèi)南運(yùn)河COD濃度變化曲線

圖2 2003—2013年度漳衛(wèi)南運(yùn)河氨氮濃度變化曲線

2.2 漳衛(wèi)南運(yùn)河入河污廢水主要污染物占比分析

污染物環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或排放標(biāo)準(zhǔn)選擇是計(jì)算k值的關(guān)鍵，目前常用的標(biāo)準(zhǔn)有《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）、《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）和《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）。筆者研究的是入河污廢水，且城鎮(zhèn)污水處理廠排水只是入河污廢水的一種，因此C0選擇《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（COD100 mg/L、氨氮15mg/L）。

采用2003、2007、2009、2011、2012、2013年漳衛(wèi)南運(yùn)河監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算k值，并繪制2003—2013年度變化曲線，如圖3所示。漳衛(wèi)南運(yùn)河2007年之前k值變化不大，一直大于1，說(shuō)明COD和氨氮的治理力度相當(dāng)，入河污廢水的首要污染物是COD；2007年之后k值逐漸下降，至2011年達(dá)到最小，此時(shí)k值略小于1，說(shuō)明COD治理力度逐漸強(qiáng)于氨氮，入河污廢水的首要污染物由COD向氨氮轉(zhuǎn)變；2011年之后k值逐漸升高，至2013年k值恢復(fù)甚至超過(guò)2007年之前的水平，說(shuō)明氨氮治理力度逐漸強(qiáng)于COD，入河污廢水的首要污染物重新變?yōu)镃OD。

以上k值的變化與海河流域“十一五”以來(lái)污水處理廠的建設(shè)和技術(shù)升級(jí)改造密切相關(guān)，“十一五”前期污水處理廠大量投建，“十一五”后期污水處理廠集中投產(chǎn)，COD處理效率顯著提高，但根據(jù)2007年《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)》，工業(yè)氨氮去除率比COD低10%，生活氨氮去除率比COD低13%，氨氮處理效率較低；“十二五”期間，污水處理廠紛紛升級(jí)改造強(qiáng)化氨氮去除率，氨氮處理效率也得到提高。

X824

A

1004-7328（2014）06-0043-03

10.3969/j.issn.1004-7328.2014.06.015

2014-09-19

朱龍基（1981-），男，碩士，工程師，主要從事水資源保護(hù)與管理工作。