石家莊市水資源污染解析及綜合治理新思路

王 瑋

(石家莊市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，河北 石家莊 050022)

1 石家莊水資源現(xiàn)狀

石家莊位于山西地臺(tái)和渤海拗陷的過(guò)渡地帶。石家莊市域內(nèi)天然地表水體主要由河流、湖塘和濕地構(gòu)成，主要河道有七條，河流總長(zhǎng)1536.4 公里。境內(nèi)天然湖泊、坑塘遍布平原各縣，總面積達(dá)10.62 平方公里。天然濕、洼地集中分布在崗、黃水庫(kù)之間和南甸河下游，面積約5.80 平方公里。石家莊市屬于嚴(yán)重缺少的城市，境內(nèi)河流常年干涸河段約占27%，季節(jié)性有水河段約占23%，V 類(lèi)以上水質(zhì)的河段占常年有水河段的66.7%，基本呈現(xiàn)“有河皆涸，有水皆污”的狀況，地表水體污染形勢(shì)嚴(yán)峻。具體說(shuō)來(lái)，石家莊的水資源包括以下兩個(gè)方面:水資源和水環(huán)境。

1.1 石家莊市水資源情況及其綜合評(píng)價(jià)

1.1.1 降水

“十一五”期間市域內(nèi)年降水量在地域分布上相差不大，市域內(nèi)降水具有一個(gè)突出特點(diǎn)，即年際變化的懸殊性。降水的這個(gè)特點(diǎn)，對(duì)地下水資源的形成和利用均是不利的。經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，石家莊市年降水量如圖1 所示，“十一五”期間市域內(nèi)平均降水量466.7 毫米，比多年平均值減少3.6%。最大降水量739.5 毫米，從五年降水量變化看，起伏較大。2007年降水量最少，僅有386.2 毫米，2008年降水量最多，達(dá)到627.1 毫米。

1.1.2 水資源量

與石家莊市區(qū)密切相關(guān)的為滹沱河。滹沱河全長(zhǎng)540 公里，流域面積30891 平方公里，是一條流量較豐富的河流，大氣降水是流域內(nèi)地表水的主要來(lái)源。由于大氣降水年際間變化較大，河流徑流量的變化極為懸殊。為了調(diào)蓄水量，控制水患，提高水利化程度，五十年代末在滹沱河上游修建了崗南和黃壁莊水庫(kù)兩座大型水庫(kù)。兩庫(kù)庫(kù)容分別為13.35 億立方米和10.67 億立方米。在水資源嚴(yán)重短缺的情況下，崗南、黃壁莊兩庫(kù)庫(kù)水已成為滹沱河中、下游城市生活用水和工農(nóng)業(yè)用水所企盼的唯一本地地表水源，在95%保證率情況下兩庫(kù)多年調(diào)節(jié)水量為1.29 億立方米。

圖1 石家莊市年降水量

石家莊市座落在滹沱河沖積扇的頂部及滹沱河與太平河沖、洪積扇的交迭部位。五十年代以前滹沱河常年流水，平均徑流量為23 億立方米，是石家莊市地下水的重要補(bǔ)給源。在滹沱河上游相繼攔截建成崗南和黃壁莊水庫(kù)后，滹沱河的徑流量大大減少，1980年以后常年干涸無(wú)水，這一人為的影響使石家莊市地下水補(bǔ)給條件大大降低。扣除開(kāi)采補(bǔ)給系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村生活和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用水，可供城市利用的地下水資源可利用量約為2.4 億立方米/年。

1.1.3 綜合評(píng)價(jià)

石家莊市的水資源如要暴露的問(wèn)題有兩個(gè)，一是降水的年分布變化較大;二是地表河流徑流嚴(yán)重不足。

1.2 石家莊市水環(huán)境情況及其綜合評(píng)價(jià)

1.2.1 石家莊市水環(huán)境情況

石家莊市境內(nèi)受監(jiān)測(cè)控制的河流總長(zhǎng)為576 公里，其中常年干涸河段約占27%，季節(jié)性有水河段約占23%。在常年有水的河段中，屬V 類(lèi)以上水質(zhì)的河段占66.7%，因此，我市地表河流基本呈現(xiàn)“有河皆涸，有水皆污”的狀況，地表水體污染形勢(shì)嚴(yán)峻，石家莊市河流水體污染物分擔(dān)率如圖2 所示。

圖2 石家莊市河流水體污染物分擔(dān)率

石家莊市主要地表河流水質(zhì)的有機(jī)類(lèi)和氮類(lèi)污染最重，其中綿—冶河水系的有機(jī)類(lèi)、氮類(lèi)均為中度污染;石津渠水系的有機(jī)類(lèi)、氮類(lèi)均為輕度污染;洨河、汪洋溝、磁河以及滹沱河水系的有機(jī)類(lèi)和氮類(lèi)均為嚴(yán)重污染。重金屬類(lèi)污染較輕，這幾條地表河流均為輕度污染。

1.2.2 綜合評(píng)價(jià)

石家莊市境內(nèi)河流水質(zhì)不容樂(lè)觀(guān)，各污染因子中除總鉛、總銅、總硒沒(méi)有出現(xiàn)超標(biāo)樣品外，其余指標(biāo)均出現(xiàn)過(guò)不同程度的超標(biāo)，其中以石油類(lèi)、氨氮、生化需氧量、化學(xué)需氧量、揮發(fā)酚、高錳酸鹽指數(shù)為主要污染物。各斷面水質(zhì)均受到不同程度的污染，水體主要表現(xiàn)為有機(jī)類(lèi)污染和氮類(lèi)污染。

2 石家莊市水資源保護(hù)利用和水環(huán)境問(wèn)題治理途徑

2.1 水資源保護(hù)利用途徑

2.1.1 節(jié)約優(yōu)先的水資源利用策略

隨著城市水資源的日益緊俏，環(huán)境資源節(jié)約問(wèn)題已被人們不得不重視。水系統(tǒng)規(guī)劃的總體目標(biāo)可概括為:以節(jié)水為核心，實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置和循環(huán)利用，構(gòu)建高效、安全、人水和諧的健康水系統(tǒng)。通過(guò)各種節(jié)水措施，降低或減少城鎮(zhèn)人均水耗，在不降低居民生活舒適度的前提下，盡可能減少對(duì)外部新鮮水資源的依賴(lài)。節(jié)水措施主要包括建筑內(nèi)安裝雙沖洗低容量沖水馬桶、節(jié)水龍頭等節(jié)水裝置和節(jié)水器具，合理確定水價(jià)并實(shí)施梯級(jí)水價(jià)以調(diào)動(dòng)居民的節(jié)水積極性，推廣節(jié)水概念和方法并加強(qiáng)居民的節(jié)水宣傳，提高城市供水的管理及監(jiān)測(cè)水平，減少供水管網(wǎng)漏失等。

2.1.2 污水再生利用

面對(duì)日益嚴(yán)峻的水資源形勢(shì)，污水回用是解決城市和工業(yè)用水短缺的一條有效途徑。國(guó)外從20 世紀(jì)30年代開(kāi)始實(shí)踐城市污水回用技術(shù)，20 世紀(jì)70年代初美國(guó)開(kāi)始大規(guī)模回用污水，在日本、以色列、南非、俄羅斯、澳大利亞、意大利等水資源較為短缺的國(guó)家，污水回用的開(kāi)展也很普遍。國(guó)內(nèi)很多缺水城市也采取了將城市污水再生后作為第二水源的措施，北京、天津、大連等一些大型缺水城市率先大力推進(jìn)再生水回用事業(yè)，并取得了明顯的成效。

一般城市可集中利用的再生水主要是污水處理廠(chǎng)的出水，再生水量通常取污水廠(chǎng)進(jìn)水量的70%～75%。再生水優(yōu)先利用范圍根據(jù)城市的實(shí)際需水情況，包括建筑雜用水、道路廣場(chǎng)和綠地澆灑用水、生態(tài)補(bǔ)水、消防用水等。其中建筑雜用水、道路廣場(chǎng)和綠地澆灑用水宜采用管道統(tǒng)一供水，管道上預(yù)留灑水車(chē)的取水口。同時(shí)，再生水的利用要根據(jù)其用途確定再生水水質(zhì)。

2.1.3 降水徑流調(diào)節(jié)技術(shù)

德國(guó)是徑流調(diào)節(jié)比較成功的國(guó)家，境內(nèi)有萊茵河在內(nèi)的多條河流，水系發(fā)達(dá)，因此德國(guó)有關(guān)徑流調(diào)節(jié)的一些技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)非常值得借鑒，具體如下:①降水徑流收集技術(shù):德國(guó)聯(lián)邦和各州有關(guān)法律規(guī)定，受到污染的降水徑流必須經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后方可排放，且雨水處理費(fèi)用與處理同等數(shù)量的污水同等昂貴。德國(guó)一般將來(lái)自不同面積上的降水徑流分別收集，對(duì)來(lái)自屋頂?shù)鹊膹搅鳎约犹幚砘虿唤?jīng)處理即直接用于沖洗廁所、灌溉綠地或或構(gòu)造水景觀(guān)等;對(duì)來(lái)自機(jī)動(dòng)車(chē)道等面積上的徑流，則要處理達(dá)標(biāo)后方可排放。這樣，一方面減輕了污水處理的壓力，又通過(guò)利用雨水減少了大量的自來(lái)水供應(yīng)。②降水徑流傳輸與貯存技術(shù):在德國(guó)徑流的傳輸主要有兩種形式，即地表明溝傳輸和地下管道傳輸。德國(guó)降水徑流貯存的形式多樣，有家庭利用雨水等采用的塑料蓄水池或預(yù)制混凝土等;也有社區(qū)環(huán)境利用雨水等采用的構(gòu)造水景觀(guān)或人工湖等;還有為增加雨水入滲將綠地或花園做成起伏的地形或采用人工濕地等。總之，德國(guó)將雨水的傳輸和儲(chǔ)存與城市景觀(guān)建設(shè)與環(huán)境改善融為一體，既有效利用了雨水資源、減輕了污水處理廠(chǎng)對(duì)雨水處理和自來(lái)水供水的壓力，又增加了城市景觀(guān)，起到了“一舉而三役濟(jì)”的作用。

2.2 水環(huán)境問(wèn)題治理途徑

2.2.1 清潔生產(chǎn)工藝

在國(guó)際上也稱(chēng)為“環(huán)境友好”(Environment Friendly)的生產(chǎn)工藝，因?yàn)樗麄儜?yīng)用的原料，中間產(chǎn)品與產(chǎn)品對(duì)環(huán)境不會(huì)造成嚴(yán)重污染，即使有也是輕微的。例如，合成洗滌劑的生產(chǎn)中用不含磷洗滌劑取代含磷洗滌劑，從而在生產(chǎn)過(guò)程中消除了磷的最大污染源;在農(nóng)藥生產(chǎn)中取消了六六六，DDT 等高毒性，高殘留的有機(jī)氯農(nóng)藥，代之以高效、低毒、低殘留農(nóng)藥的生產(chǎn);一些化工產(chǎn)品生產(chǎn)中使用汞催化劑的生產(chǎn)工藝被無(wú)汞新工藝取代等，都是將污染物消除在生產(chǎn)過(guò)程中，消除了它們對(duì)水環(huán)境的污染和在水生態(tài)系統(tǒng)中的富集及對(duì)人的潛在危害。

目前我國(guó)在污水處理技術(shù)方面有一種傾向，認(rèn)為活性污泥法是最有效的，忽視和排斥了其它的處理方法和技術(shù)。其實(shí)在任何國(guó)家，都不是任何一種單一的處理方法能完全解決污水處理和水環(huán)境污染問(wèn)題的，即使在發(fā)達(dá)國(guó)家，例如美國(guó)，也是采用多種處理方法來(lái)處理城市污水和工業(yè)廢水的。例如，美國(guó)共有穩(wěn)定塘上萬(wàn)座，占處理污水總量的25%，它與土地處理，人工濕地等系統(tǒng)成為中小社區(qū)(城鎮(zhèn))的主要處理設(shè)施。美國(guó)在應(yīng)用塘系統(tǒng)、土地處理系統(tǒng)的過(guò)程中研究開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用了多種多樣的先進(jìn)、科學(xué)、高效、節(jié)能、工程化和美化的新型塘系統(tǒng)(如先進(jìn)組合塘系統(tǒng)、雙曝氣功率水平多塘系統(tǒng)、水力調(diào)節(jié)貯存塘、完全封閉蒸發(fā)塘、水生植物塘等)。德國(guó)、法國(guó)、加拿大、澳大利亞、巴西、東南亞、非洲也有大量的塘系統(tǒng)在應(yīng)用。近十年來(lái)英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、荷蘭等人工濕地發(fā)展迅速，它與塘系統(tǒng)不僅成為中小城鎮(zhèn)的主要污水處理設(shè)施，而且也成為雨水處理的主要設(shè)施，以及工業(yè)廢水重要的處理技術(shù)。

2.2.2 新的處理技術(shù)

作為發(fā)展中國(guó)家，石家莊更應(yīng)該重視研究開(kāi)發(fā)和推廣經(jīng)濟(jì)、節(jié)能和有效的處理技術(shù)，具體設(shè)想如下:①由美國(guó)克萊姆遜大學(xué)里奇(L.G.Lich)教授研究開(kāi)發(fā)的雙功率曝氣水平多塘串聯(lián)系統(tǒng)(DDMC)，是在美國(guó)通用的曝氣塘→最后凈化塘系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，由首端的高曝氣功率塘(或稱(chēng)完全混合塘)與其后的三個(gè)串聯(lián)的低功率曝氣塘(部分混合塘)組成，按活性污泥法的原理工作的。這種塘系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)曝氣供氧以及由此形成的活性污泥大大提高了塘的處理效率和負(fù)荷，相應(yīng)的總水力停留時(shí)間僅為:4d～6d(南方～北方)，這比普通塘系統(tǒng)至少需20d～30d，最長(zhǎng)達(dá)半年之久要少得多。另通過(guò)曝氣系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與運(yùn)行，可使新增的活性污泥與衰亡的活性污泥量相等，實(shí)現(xiàn)剩余污泥的零排放。②Cambi 工藝:同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥減量和生物氣產(chǎn)生。由Purac 開(kāi)發(fā)的Cambi 工藝中，通過(guò)高溫水解過(guò)程使污泥中的有機(jī)成分從不溶解狀態(tài)轉(zhuǎn)化為溶解狀態(tài)，使有機(jī)物可用于生物降解，即厭氧消化。經(jīng)高溫水解后固體中有機(jī)物大為減少，再進(jìn)行厭氧處理，促進(jìn)了生物氣產(chǎn)量的增加，也可將釋放出的碳作為生物脫氮的碳源。經(jīng)Cambi 工藝產(chǎn)生的脫水污泥的總固體含量達(dá)30%～40%，可以直接進(jìn)行污泥焚燒。根據(jù)污泥的來(lái)源和組分，這一工藝可以間歇地和連續(xù)地運(yùn)行。

3 總結(jié)

本文針對(duì)石家莊城市的水資源出現(xiàn)的問(wèn)題，從水環(huán)境和水資源兩個(gè)方面入手，結(jié)合當(dāng)下國(guó)際上新出現(xiàn)的一些技術(shù)，針對(duì)具體問(wèn)題提出了相應(yīng)解決方案。水資源主要從“量”上入手，通過(guò)增加地表徑流的方式增加水資源量;水環(huán)境主要從環(huán)境污染的角度，提出環(huán)境治理的新的解決方案，改善的是水質(zhì)。方法雖有很多，但是歸根到底要具體問(wèn)題具體分析，并從根本上解決城市的水資源問(wèn)題。

［1］李敏，王雄輝，劉禮祥．生態(tài)型水環(huán)境治理技術(shù)的思考［J］．工業(yè)安全與環(huán)保，2006(1)，

［2］濮培民，王國(guó)祥，李正魁，胡春華，陳寶君，成小英，李波，張圣照，范云崎;健康水生態(tài)系統(tǒng)的退化及其修復(fù)——理論、技術(shù)及應(yīng)用［J］．湖泊科學(xué)，2001(3)．

［3］籍國(guó)東，姜兆春，趙麗輝，丁蘊(yùn)錚，袁星．我國(guó)污水資源化的現(xiàn)狀分析與對(duì)策探討［J］．環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，1999(5)．

［4］錢(qián)易．水資源管理需要新思路新策略［J］．水利水電技術(shù)，2003(1)．

［5］陳曉燕，陸桂華，秦福興，劉愛(ài)蘭．國(guó)外節(jié)水研究進(jìn)展［J］．水科學(xué)進(jìn)展，2002(4)．

［6］周鈞．江蘇水生態(tài)修復(fù)中的新技術(shù)應(yīng)用［A］．中國(guó)水利學(xué)會(huì)2007 學(xué)術(shù)年會(huì)湖泊健康與水生態(tài)修復(fù)分會(huì)場(chǎng)論文集［C］．2007．

［7］陳曉燕，陸桂華，秦福興，劉愛(ài)蘭;國(guó)外節(jié)水研究進(jìn)展［J］．水科學(xué)進(jìn)展，2002(4)．

［8］曹立坤，甘宗勝，劉玉玲．西安市城市污水資源化研究［A］．“建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)”高層論壇論文集［C］，2007．