沈陽南部污水處理廠排放對下游水功能區的影響分析

楊 鑫，潘 俊

(沈陽建筑大學 市政與環境工程學院，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。近期處理規模為60萬m3/d，遠期設計規模為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，水功能區劃為農業用水區。

沈陽南部污水處理廠出水水質直接影響農業灌溉用水安全。本次研究根據水質條件和用水需要，通過模擬渾河大閘上游來水水質為Ⅴ類水質和Ⅲ類水質的情況下，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達標和水環境的保護提供科學依據。

1 研究區概況

渾河大閘—黃蠟坨子河段全長48.74 km，根據沈陽市水功能區劃，該河段劃分為農業用水區，水質目標為Ⅴ類水質［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《地表水環境質量標準GB3838－2002》，研究河段執行Ⅴ類標準，即氨氮和化學需氧量(COD)水質標準分別為2.0 mg/L和40.0 mg/L。根據研究區的實際水文地質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 河流水質模型模擬預測

2.1 水質模型的建立

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 污染物降解系數確定

本次根據以往各斷面水質數據［6］，利用上下斷面法推算出降解系數。

各區段化學需氧量(COD)和氨氮的降解系數見表3。

表3 降解系數KC、KN

2.3 河流水質模擬預測

本文根據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為Ⅴ類水質和Ⅲ類水質條件下污水處理廠排放污水對該河段水質的影響。

(1)當渾河大閘上游來水水質為Ⅴ類水質時，水質模擬結果見表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為Ⅲ類水質時，水質模擬結果見表5。

表5 計算單元長度及各斷面的模擬濃度

2.5 結果分析

(1)當渾河大閘上游來水水質為Ⅴ類水質時，研究區渾河大閘－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為Ⅲ類水質時，研究區渾河大閘－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為Ⅴ類水質和Ⅲ類水質情況下，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由Ⅴ類水質改變為Ⅲ類水質時，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要求。

3 結語

根據水功能區劃分，科學合理規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的用水安全，是實現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.沈陽市水資源分區及開發利用與保護對策研究［J］.水文，2008(4):87－90.

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

［4］潘俊，左悅.李慧.白塔堡河渾南段基于生態環境需水的水質安全預測分析［J］.環境污染與防治，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.