連云港西北組團污水處理廠事故排放影響分析

陶淑蕓 王桂林

連云港西北組團污水處理廠事故排放影響分析

陶淑蕓 王桂林

連云港開發區西北組團污水處理廠是連云港市臨港產業區規劃建設中重要的配套環保設施，該項目以連云港開發區的發展建設為契機，按照連云港開發區總體規劃的要求進行建設，是政府為民辦實事的一個重大舉措，有利于改善區域水環境，治理水污染，維護生態平衡，提高人民生活質量，讓經濟建設與環境保護協調發展。污水處理廠的建設可以收集處理區域內污廢水并達標排放，改善區域水環境質量，但如果出現事故排放，將對入河排污口所在水體造成污染。

該污水處理廠位于連云港開發區臨洪路以東，云池路以北，云橋路以西，開泰支河以南，占地面積約74.6畝。一期工程規模4.8萬t/d，遠期總規模25萬t/d。遠期服務范圍包括沿海鐵路預留線以北，入海水道以西，臨港路以東片區。污水處理工藝為“MSBR+高效混凝沉淀+轉盤過濾+二氧化氯消毒”工藝。尾水排放執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，達標尾水擬經排水干管通過泵站提升爬坡過堤排入大浦河排水通道。

1 可能發生的事故性排放原因分析

連云港市區在大地構造上處在膠東隆起與蘇北凹陷兩個不同地質構造單元的交接部位。附近主要有古東北向構造雙店—堰水房斷裂、華夏系構造邵店—桑墟斷裂、新華夏系構造海洲—泗陽斷裂等三條區域性斷裂，另有十余條小斷裂在新生代，郯廬斷裂斷塊活動明顯，以張性為主，該斷裂帶近代有活動，歷史記載近代郯廬斷裂發生過強烈地震（震級達8級以上）。根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2001），連云港抗震設防烈度為7度，地震動峰值加速度0.10g，地震動反應譜特征周期為0.45s，該區域存在地震風險。連云港市地形以殘丘隴崗和平原洼地為主，城區地面高程僅2.5～3.5m（廢黃河零點）。連云港位于我國南北氣候過渡帶，屬大陸性季風氣候，年降雨分布不均，多集中在汛期，受極端天氣影響易發生內澇。上游沂、沭、泗諸水主要過市境新沂河、新沭河入海，是著名的“洪水走廊”，需承受上游7.8萬km2集水面積的來水，多年平均過境水量達60.5億m3，汛期過境客水行洪量大，給市區防洪帶來壓力。城市受上游行洪、區域山洪、城市內澇、外海風暴潮綜合影響，防洪排澇、防臺御潮形勢相當嚴峻。

該污水處理廠廠址位于連云港市開發區，屬于蘇北濱海平原區，地形平坦開闊，地勢由南向北逐漸降低，其入河排污口距離海岸線約4.6km，更易受臺風、洪澇等自然災害影響，造成廠區積水內澇、停水停電、設備停運等故障。同時，若出現污水處理廠進水水質水量超標、廠內部本身系統機械故障、生物處理系統故障等情況時，也易造成尾水不達標事故排放。考慮以上風險，需分析事故排放對環境的影響。

2 對河道水體水質影響

該污水處理廠尾水排放經大浦排水通道匯入黃海，項目尾水受納水域為大浦河排水通道大浦閘至擬建入河排污口10800m河段、排污口至三洋港閘1977m河段、三洋港閘至入海口2603m河段，以及臨洪河口近岸海域。

2.1 模型選擇

大浦排水通道河道順直，河道特征和水力條件沒有明顯變化，根據《水域納污能力計算規程》（GB/T25173-2010）選用河流一維模型進行預測計算。河流一維模型的解析方程為：

2.2 預測工況

該污水處理廠一期工程設計排水量：4.8 萬 m3/d（折算為 0.556m3/s）。正常排放工況：污水經處理后按《城鎮污水廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級A標準正常排放，廢水中COD的濃度為≤50mg/L，NH3-N的濃度為≤5mg/L（水溫≤12℃時為 8mg/L），見表1。事故排放工況：由于污水處理廠故障，導致全部進廠污水未經處理直接排放，最不利情況下的排放濃度按進水水質排放計，即COD為450mg/L、氨氮為 35mg/L，見表 2。

表1 預測工況條件一覽表

表2 污染源源強一覽表

表3 大浦排水通道水文水力情況表

圖1 排污對受納水體水質影響（氨氮）

圖2 排污對受納水體水質影響（COD）

2.3 參數確定

污染物綜合衰減系數K是反映污染物沿程變化的綜合系數，它體現污染物自身的變化，也體現了環境對污染物的影響。它是計算水體納污能力的一項重要參數，對于不同污染物、不同的環境條件，其值是不同的。根據淮河流域水資源保護規劃工作中的K值試驗結果，采用K值與河段平均流速的經驗關系式K=0.025+0.66u（相關系數 0.776），NH3-N的 K值為 COD的0.8倍。C0是指初始斷面污染物濃度，根據上游河段大浦河水功能區2020年Ⅳ類水水質目標，COD取值為30mg/L，氨氮取值為1.5mg/L。

三洋港工程建成后，排水通道排水閘每天開閘約6h，其余時間關閉。上游大浦閘運行方式與其同步。根據大浦閘多年運行記錄，大浦閘污水日平均排放量約為5m3/s。根據大浦排水通道設計條件，推算出大浦排水通道的水文水力情況，見表3。

2.4 正常與事故排放預測結果分析

選取CODcr和NH3-N作為預測指標，該污水處理廠在正常達標排放、事故狀態排放情況下，尾水排放對大浦排水通道的水質影響分析結果見圖1、圖 2。

在項目尾水正常達標排放情況下，排污口所在斷面COD相對本底濃度增加5.56mg/L，占本底20.8%，至三洋港閘處，COD增加了5.44mg/L，為31.59mg/L；排污口所在斷面NH3-N相對本底濃度增加0.56mg/L，占本底40.7%，至三洋港閘處，NH3-N增加0.55mg/L，達1.89mg/L。大浦排水通道自排污口到三洋港閘處，COD與NH3-N濃度值都有所增加，但濃度值增加有限，COD僅超Ⅳ類水限值1.59 mg/L，NH3-N超 Ⅳ 類 水 限 值 0.39 mg/L。超標水域位于河道下游，占河道總長的15.5%，絕大部分水體水質不受其影響。

在非正常與事故情況下，對受納水體水質的影響比正常達標排放情況下對水質的影響大得多，相對本底濃度 COD增加 284.5%，NH3-N增加187.2%，排水通道自上游大浦閘到排污口處，再到三洋港閘處，COD水質類別由Ⅳ變為劣Ⅴ類，NH3-N水質類別由Ⅳ類變為劣Ⅴ類。因此需要嚴格加強管理，努力減少事故發生。

3 對臨洪河口近岸海域影響

大浦排水通道下游三洋港閘下臨洪河口為感潮河段，根據一維非穩態數學模型，采用St.Venant方程建立水量控制微分方程，采用對流擴散方程建立水質控制微分方程，計算大中小等潮型下的排放影響。

在正常排放情況下，排放口下游2.5km斷面（即三洋港閘下0.5km）COD最大濃度增量為12.3mg/L，與現狀濃度疊加后超標；平均濃度為3.6mg/L，與現狀濃度疊加后略微超標。以后各斷面平均濃度增量與現狀濃度疊加后不超標，可達到相應水質功能要求，該項目正常排水對臨洪河口近岸海域影響不大。

在事故工況下，排放口下游6.7km斷面（即三洋港閘下4.7km）COD平均濃度為3.4mg/L，與現狀濃度疊加后恰好達標。以后各斷面平均濃度增量與現狀濃度疊加都不超標，可達到相應水質功能要求。可見，該項目事故工況下非正常排水，超標河段的距離可增加至閘下4.7km，對臨洪河口近岸海域的污染大大增加。因此需加強管理措施，嚴格杜絕事故排放。

4 結論與分析

連云港開發區西北組團污水處理廠一期工程尾水排放量4.8萬t/d，執行國家污水處理廠一級A排放標準。在正常達標排放情況下，不會造成排水通道上下游CODcr與NH3-N水質類別改變，對相關水域水質、生態的影響較小。

但當污水處理廠因自然災害或營運故障而發生事故排放時，對受納水體水質的影響較正常達標排放情況下嚴重，排水通道上下游COD與NH3-N水質類別由Ⅳ類變為劣Ⅴ類。因此需要嚴格加強污水處理廠自身的科學建設和管理，對入河排污口進行日常監測，提高應對自然災害風險能力，制訂應急預案，完善各項事故處理措施，杜絕事故排放，并向相關水域水行政主管部門及時報送污水處理廠的運行信息，確保污水處理廠正常運行、達標排放

江蘇省水文水資源勘測局連云港分局 222004）