污水處理廠排水影響及生態(tài)保護(hù)措施

金 曉 王秀杰

（中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司 天津 300074）

引言

華北屬于水資源短缺的地區(qū)，污水處理廠提標(biāo)改造后高標(biāo)準(zhǔn)外排水可用于區(qū)域農(nóng)業(yè)用水和河道生態(tài)用水，這對(duì)區(qū)域環(huán)境、景觀和生態(tài)具有重要實(shí)際意義。文章對(duì)華北某污水處理廠提標(biāo)改造后外排水新增排水去向進(jìn)行論證，并提出生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施，為同類污水處理廠外排水影響論證及生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供基礎(chǔ)依據(jù)和借鑒。

1 污水處理廠運(yùn)行及新增排水去向情況

1.1 污水處理廠運(yùn)行情況

該污水處理廠采用AAO+高效沉淀池+深床濾池+臭氧氧化工藝，處理規(guī)模為55 萬噸/天，為一座大型城鎮(zhèn)污水處理廠，于2014 年建成并投入使用，2018 年完成提標(biāo)改造后，出水水質(zhì)由原來的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GBl8918-2002）中的一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)提高至《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB12/599-2015）A 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后排入甲河。

1.2 新增排水去向情況

根據(jù)《天津市再生水利用規(guī)劃》中“低品質(zhì)再生水”是指經(jīng)污水處理廠處理的達(dá)標(biāo)出水（2018 年起全面執(zhí)行新地標(biāo) 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB12/599-2015）標(biāo)準(zhǔn)），水質(zhì)能滿足部分農(nóng)作物及河道的生態(tài)用水要求；該污水處理廠新增乙河排水去向，其產(chǎn)生的低品質(zhì)再生水每年4-10 月份按照1:1比例輸送至甲河和乙河作為生態(tài)補(bǔ)水，乙河內(nèi)多余的水作為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)用水使用。

乙河河流現(xiàn)狀及規(guī)劃排水主要包括兩岸農(nóng)田瀝水及農(nóng)村污水：

（1）農(nóng)田瀝水

農(nóng)田瀝水主要是指汛期降雨形成農(nóng)田溝渠系統(tǒng)地表徑流后排入河道。乙河范圍內(nèi)農(nóng)田約有0.38 萬畝。由于排瀝多為汛期集中排放，污染物會(huì)隨瀝水順流進(jìn)入乙河。

（2）農(nóng)村污水

農(nóng)村污水是指農(nóng)村地區(qū)居民在生活和生產(chǎn)過程中形成的污水。包括生產(chǎn)污水和生活污水兩個(gè)方面：

農(nóng)村生活污水是指居民生活過程中廁所排放污水、洗浴、洗衣服和廚房污水等?，F(xiàn)乙河沿途絕大多數(shù)村民已遷至鎮(zhèn)區(qū)示范回遷房，因此農(nóng)村生活污水排放大幅縮減。

農(nóng)村生產(chǎn)污水是指畜禽養(yǎng)殖業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工等產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水。乙河沿線入河污染源將主要是農(nóng)田瀝水和水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水。

2 生態(tài)環(huán)境影響論證

2.1 對(duì)區(qū)域水資源利用的影響

該污水處理廠產(chǎn)生的低品質(zhì)再生水為水源，增加了再生水的利用量，符合當(dāng)?shù)厮Y源相關(guān)規(guī)劃的要求，該部分取水不僅不會(huì)對(duì)區(qū)域水資源產(chǎn)生不利影響，同時(shí)還能為沿線區(qū)域的農(nóng)業(yè)用水提供水源，替代了部分地下水，緩解了區(qū)域地下水超采的壓力。

2.2 對(duì)乙河水資源的影響

乙河主要作用為周圍地區(qū)的排澇，無上游來水補(bǔ)給，河道內(nèi)存蓄的為排澇水，河道沿途取水主要用于農(nóng)業(yè)灌溉和魚塘補(bǔ)水。入乙河排污口設(shè)置后，該污水廠出水流量為58 萬m3/d（合6.71m3/s），每年4 至10 月份，29 萬m3/d 低品質(zhì)再生水排入乙河，經(jīng)泵站調(diào)控部分進(jìn)下游河流，此時(shí)乙河河道的生態(tài)流量可相應(yīng)增加3.36 m3/s，改善了乙河常年無水的現(xiàn)狀，并使下游河流沿線水資源增加約6200 萬m3/a。乙河沿線約有0.38 萬畝需要灌溉的農(nóng)田。根據(jù)天津市《農(nóng)業(yè)灌溉綜合取水定額》（DB12/T698-2016），水田灌溉定額為570 m3/畝，菜田為395m3/畝，水澆地為135m3/畝，則乙河范圍內(nèi)的農(nóng)業(yè)灌溉用水需求約為200 萬m3/a。新增的再生水引水流量完全能夠滿足乙河沿途農(nóng)業(yè)灌溉用水需求。滿足乙河灌溉用水需求后，可向下游河流輸送約6000 萬m3/a 再生水資源，同時(shí)，該低品質(zhì)再生水水質(zhì)達(dá)到地標(biāo)A 的要求，可以滿足農(nóng)業(yè)灌溉用水的水質(zhì)要求，對(duì)河道周邊農(nóng)業(yè)取水和漁業(yè)用水產(chǎn)生積極影響。

2.3 排放水質(zhì)分析

2.3.1 乙河水質(zhì)現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與再生水水質(zhì)對(duì)比情況

乙河水質(zhì)現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與再生水水質(zhì)對(duì)比情況見表1。

表1 低品質(zhì)再生水水質(zhì)與河道水質(zhì)對(duì)比表

由表1 可以看出：

（1）該污水處理廠低品質(zhì)再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中化學(xué)需氧量、生化需氧量和總磷指標(biāo)均低于乙河現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)水質(zhì)，氨氮和總氮指標(biāo)較現(xiàn)狀乙河水質(zhì)略高。

（2）該污水處理廠自提標(biāo)完成后，產(chǎn)生的低品質(zhì)再生水實(shí)測(cè)水質(zhì)均滿足 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB12/599-2015）A 類標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)測(cè)水質(zhì)中化學(xué)需氧量、生化需氧量、氨氮和總磷指標(biāo)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)狀乙河水質(zhì)，總氮指標(biāo)優(yōu)于現(xiàn)狀乙河水質(zhì)。

2.3.2 對(duì)乙河水質(zhì)的影響

（1）排入乙河混合濃度

考慮到乙河道無上游穩(wěn)定來水，因此理論上河道內(nèi)最終水質(zhì)應(yīng)與再生水水質(zhì)趨于一致。故計(jì)算不同天數(shù)后的混合濃度，見表2。

表2 不同天數(shù)后混合濃度表 單位：mg/L

混合濃度隨時(shí)間變化詳見圖1。

圖1 混合濃度隨時(shí)間變化圖

由表2、圖1 可以看出，在低品質(zhì)再生水每天連續(xù)穩(wěn)定排入乙河的情況下，約6-7 天乙河內(nèi)水質(zhì)將與再生水水質(zhì)趨于一致。

（2）乙河水環(huán)境影響預(yù)測(cè)

根據(jù)上文預(yù)測(cè)結(jié)果，在再生水連續(xù)穩(wěn)定補(bǔ)水約6-7 天后，河道內(nèi)水質(zhì)與再生水水質(zhì)基本持平。COD較現(xiàn)狀水平會(huì)降低17mg/L，氨氮會(huì)提高0.14mg/L。因此在排放口處濃度穩(wěn)定為再生水水質(zhì)的情況下，計(jì)算對(duì)下游斷面水環(huán)境的影響。

根據(jù)表3 可以看出，枯水期該污水處理廠正常運(yùn)行時(shí)，再生水補(bǔ)入乙河后，至入下游河流處，COD濃度衰減至21.25mg/L，較排放濃度降低8.75mg/L，較乙河原有水質(zhì)（COD47mg/L）降低25.75mg/L；氨氮濃度衰減至1.26mg/L，較排放濃度降低0.24mg/L，較乙河原有水質(zhì)（氨氮1.36mg/L）降低0.1mg/L。

表3 乙河水質(zhì)影響預(yù)測(cè)表

豐水期該污水處理廠正常運(yùn)行時(shí)，再生水補(bǔ)入乙河后，至入下游河流處，COD 濃度衰減至24.77mg/L，較排放濃度降低5.23mg/L，較乙河原有水質(zhì)（COD47mg/L）降低22.23mg/L；氨氮濃度衰減至1.36mg/L，較排放濃度降低0.14mg/L，與乙河原有水質(zhì)（氨氮1.36mg/L）持平。

因此在該污水處理廠正常運(yùn)行，再生水滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，將會(huì)對(duì)乙河水體起到改善作用。

根據(jù)上文分析和預(yù)測(cè)結(jié)果，該低品質(zhì)再生水出水水質(zhì)主要指標(biāo)CODCr濃度為30mg/L，氨氮濃度為1.5mg/L，為乙河補(bǔ)水時(shí)，可以滿足乙河目標(biāo)水質(zhì)CODCr濃度40mg/L，氨氮濃2.0mg/L 的控制要求。

2.4 對(duì)農(nóng)業(yè)用水水質(zhì)的影響

乙河和下游河流上主要的取水用戶為農(nóng)業(yè)取水。因此以《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB5084-2005）作為參考，將低品質(zhì)再生水水質(zhì)與《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB5084-2005）主要指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果見表4。

表4 農(nóng)灌水質(zhì)與再生水水質(zhì)對(duì)比表

該污水處理廠產(chǎn)生的低品質(zhì)再生水排入乙河河道，與河道水體混合，進(jìn)而由沿途農(nóng)田取用進(jìn)行灌溉。由上表中數(shù)據(jù)可以看出，該污水處理廠產(chǎn)生的低品質(zhì)再生水出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中主要指標(biāo)均與 《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB5084-2005）持平或明顯優(yōu)于該標(biāo)準(zhǔn)。且實(shí)際出水水質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，低于設(shè)計(jì)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，因此該部分再生水進(jìn)入河道作為補(bǔ)水不會(huì)影響農(nóng)業(yè)取水對(duì)水質(zhì)的要求。

2.5 水體富營養(yǎng)化分析

水體富營養(yǎng)化主要發(fā)生在湖泊、海灣等封閉水體，水體富營養(yǎng)化是水生態(tài)破壞的重要表征。水體富營養(yǎng)化問題是全球性的水環(huán)境問題之一，產(chǎn)生水體富營養(yǎng)化的主要原因是水體中藻類異常增殖[1]?？赡軒硪幌盗袊?yán)重后果：

（1）藻類在水體中占據(jù)的空間越來越大，使魚類活動(dòng)的空間越來越小，衰死藻類將沉積塘底；

（2）藻類種類逐漸減少，并由以硅藻和綠藻為主轉(zhuǎn)為以藍(lán)藻為主，而藍(lán)藻有不少種類有膠質(zhì)膜，不適于作魚餌料，且其中有些種屬是有毒的；

（3）藻類過度生長繁殖，將造成水中溶解氧的急劇變化，死亡藻類的分解將消耗大量的氧，有可能在一定時(shí)間內(nèi)使水體處于嚴(yán)重缺氧狀態(tài)，影響魚類的生存；

（4）可使漂浮在水面的某些植物如鳳眼蓮(水葫蘆)等“瘋長”。藻類死亡和某些植物的莖葉脫落后，沉入水底，在無氧條件下腐爛、分解，又將氮、磷等物質(zhì)重新釋放進(jìn)入水中，再供給藻類利用。這樣周而復(fù)始，形成了氮、磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)在水質(zhì)內(nèi)部循環(huán)，使植物營養(yǎng)物質(zhì)長期保存在水體中。所以緩流水體一旦出現(xiàn)富營養(yǎng)化，即使切斷外界營養(yǎng)物質(zhì)的來源，水質(zhì)還是很難恢復(fù)，這是水體富營養(yǎng)化的重要特征。

總體而言，水體富營養(yǎng)化過程與氮、磷的含量密切相關(guān)?？刂扑w富營養(yǎng)化，必須控制水體中氮磷等營養(yǎng)鹽的含量。乙河水體中TP 濃度均值為0.42mg/L，TN 為6.9mg/L，CODMn為7.8mg/L，存在中度富營養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)。

但是乙河屬于河道，較湖庫而言產(chǎn)生富營養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)大大降低。雖然目前乙河內(nèi)基本水體處于不流動(dòng)或緩流狀態(tài)，但該低品質(zhì)再生水補(bǔ)充進(jìn)去后，將會(huì)帶動(dòng)水力循環(huán)，下游泵站也會(huì)通過取水帶動(dòng)河道內(nèi)水體流動(dòng)交換，同時(shí)補(bǔ)水水質(zhì)中氮和磷的濃度普遍會(huì)低于河道水體中氮磷濃度，因此生態(tài)補(bǔ)水有助于降低富營養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，利用低品質(zhì)再生水對(duì)河道進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水，不僅不會(huì)加深對(duì)河道富營養(yǎng)化的狀態(tài)，反而會(huì)因?qū)Φ椎任廴疚锏南♂屪饔靡约凹訌?qiáng)水力流動(dòng)而降低發(fā)生富營養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)。

2.6 水生生物和生態(tài)系統(tǒng)影響分析

生態(tài)流量是維系河湖生態(tài)功能，控制水資源開發(fā)強(qiáng)度的重要指標(biāo)[2]。通過對(duì)水域生態(tài)流量的分析，可以部分反映對(duì)水域生態(tài)功能的影響狀況。該污水處理廠可以在一定程度上增加乙河和下游河流河道的生態(tài)流量，對(duì)河道整體生態(tài)改善能起到一定效果，對(duì)維系基本的河道生態(tài)有積極影響。

水溫的變化對(duì)河道水生態(tài)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的影響。一般城市污水的水溫全年均在12 到25°C 之間。經(jīng)過污水處理后，出水水溫預(yù)計(jì)不會(huì)有大幅變化。這與河道現(xiàn)狀水溫較為接近，不會(huì)對(duì)河道水溫產(chǎn)生顯著影響。

3 生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施

3.1 水環(huán)境保護(hù)要求和措施

為了保障污水處理廠正常運(yùn)行后河道水環(huán)境質(zhì)量得到穩(wěn)步的恢復(fù)和改善，從水域管理角度出發(fā)，提出以下水生態(tài)保護(hù)措施：

（1）污水處理廠應(yīng)做好日常進(jìn)出水水質(zhì)檢測(cè)，確保排入河道內(nèi)的低品質(zhì)再生水滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB12/599-2015）A 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）嚴(yán)格控制河道周圍工業(yè)企業(yè)等污染源排入。為了保證河道水質(zhì)，需加強(qiáng)監(jiān)管，控制污廢水違規(guī)排放，特別是防范工業(yè)廢水通過排入干支渠間接影響河道的水質(zhì)。

（3）受納河道應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其管理，嚴(yán)禁沿河堆放垃圾，防止在汛期隨瀝水進(jìn)入河道，造成水質(zhì)污染。

（4）對(duì)入河排污口的運(yùn)行需要進(jìn)行長期的監(jiān)督管理，設(shè)置顯著的標(biāo)志牌，符合河道管理部門和環(huán)境管理部門的要求，能夠幫助實(shí)現(xiàn)對(duì)排污口門的實(shí)時(shí)監(jiān)督和對(duì)排出水體水量水質(zhì)的開放式監(jiān)控，從而保障排污口安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急措施

出現(xiàn)突發(fā)性水質(zhì)事故導(dǎo)致排入河道水體水質(zhì)惡化的情況時(shí)，需建立應(yīng)急反應(yīng)機(jī)制，現(xiàn)從工程、方案等多角度提出如下幾項(xiàng)應(yīng)急措施，供河道管理部門和污水處理廠共同組織實(shí)施。

3.2.1 污水處理廠內(nèi)應(yīng)急措施

（1）污水廠通過設(shè)置雙電源、加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)與管理等措施，盡可能避免此類事件發(fā)生。

（2）在污水處理廠內(nèi)構(gòu)建完備的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)，保證在水質(zhì)突發(fā)事故發(fā)生后，能在最短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行事故報(bào)警，并能初步確定事故產(chǎn)生的范圍。

（3）出水出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象后，第一時(shí)間與上游污水泵站進(jìn)行溝通，通過分流措施將污水臨時(shí)分流到其他污水處理廠進(jìn)行處理，短期內(nèi)少量污水在管道內(nèi)存蓄，待廠內(nèi)污水處理設(shè)施正常運(yùn)轉(zhuǎn)后再正常進(jìn)水。

（4）一旦發(fā)生出水水質(zhì)異常情況，立即切斷出水閘閥，在初步查明事故原因后，及時(shí)在事故點(diǎn)及其后續(xù)處理單元投加應(yīng)急藥劑，并采用應(yīng)急處理設(shè)備，保證事故發(fā)生后進(jìn)入污水處理廠內(nèi)的污水得到最大限度的凈化處理再排放，減輕對(duì)河道的水質(zhì)影響。

3.2.2 河道沿線應(yīng)急措施

目前，受納河道管理實(shí)行河長制，由河長負(fù)責(zé)落實(shí)上級(jí)工作部署，組織做好防洪除澇工作，牽頭推進(jìn)轄管河湖突出問題整治、水污染綜合防治、河道生態(tài)修復(fù)、河湖周邊綜合執(zhí)法等河湖管理保護(hù)利用工作，督導(dǎo)有關(guān)部門履行職責(zé)。在發(fā)生事故時(shí)，水務(wù)部門、污水廠還應(yīng)會(huì)同河道管理部門做好以下工作：

（1）在排污口附近和下游河段投加快速反應(yīng)藥劑，針對(duì)惡化的污染物種類、特點(diǎn)，在不對(duì)河道生態(tài)產(chǎn)生嚴(yán)重危害的前提下，選用高效的物理或化學(xué)藥劑，促進(jìn)的污染物及時(shí)消解、轉(zhuǎn)化或沉降，盡可能快速地減少污染物傳播速度，減輕對(duì)下游河道的影響。

（2）控制減小河道流速，通過閘門調(diào)控，促進(jìn)污染物的沉降，減少進(jìn)入下游的污染物量，同時(shí)，為污染控制藥劑的投加和應(yīng)急措施的開展提供更充足的時(shí)間。

（3）強(qiáng)化對(duì)河道水質(zhì)的沿程實(shí)時(shí)監(jiān)控，加密采樣頻率，根據(jù)沿程采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)行迅速分析和模擬，找出污染物擴(kuò)散規(guī)律，為藥劑投加和流速控制提供參考依據(jù)。

（4）經(jīng)有關(guān)部門批準(zhǔn)，在事故第一時(shí)間向河道水域內(nèi)第三方取用水戶通報(bào)事故情況，通知其及時(shí)停止進(jìn)行中的取用水過程，并在事故持續(xù)過程中定期向第三方取用水戶通報(bào)事故進(jìn)展及處理處置情況，直至事故得到完全控制且水質(zhì)恢復(fù)到原有水平。

結(jié)語

隨著城鎮(zhèn)化水平的提高，排水量日趨集中，污水處理廠排水對(duì)水環(huán)境的局部影響更顯著。因此，應(yīng)該進(jìn)一步研究和論證污水處理廠出水對(duì)收納水體的影響，并提出針對(duì)性保護(hù)措施，便于減少對(duì)水環(huán)境的破壞和對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的不利影響。