張 云 蔡彬彬 夏 辰
南通市通州區位于江蘇省東南部長江三角洲北翼,東臨黃海,南瀕長江,全區總面積1351km2,其中通州城區面積65.73km2,城區人口21.43萬。隨著城市化和工業化進程的加快,通州區的生活污水和工業廢水產生量不斷增加,嚴重污染了河道,區內水體水質日益惡化。隨著城市污水處理廠的建設與運行,削減了一部分污染物,但是污水處理廠出水中仍含有大量污染物質,集中直接排入水體已成為引發水污染的新污染源。由于通州區的河網水流速度緩慢、河道水深較淺的水系特征和當前的水環境容量已經超載,因此僅靠控源達標及污水處理廠的建設,還難以保證區域水環境的長治久安,如何對達標尾水進行優化處置是通州區城市水環境治理面臨的重要課題之一。
通州區境內河網自上而下由一、二、三、四級河道與小溝構成,逐級派生,交織成網,其中輸水一級骨干河道6條段,總長度134.05km;二級河道23條,總長度231.19km;三級河道179條,總長度687.1km;四級河道919條,總長度1710.22km。這些河流相互交匯貫通,并與通州區的水利設施相互配套,形成了通州區的供、排、引、蓄及船舶通航等功能為一體的河流新水系。
由于境內地形高低的變化,全區的河網運用涵閘控制,分成了四個水系:九圩港通呂運河水系、通啟運河水系、三余水系、沿江圩區水系。城區河道縱橫,屬通呂運河水系,承擔著城區內引、排、蓄、航、灌等任務,主要河道為通呂運河、運鹽河、豎石河、新江海河,金沙橫河為老城區主要景觀及排澇河道(見圖1)。

圖1 通州區水系圖
通州城區現有2座污水處理廠,分別為益民污水處理廠一廠和益民污水處理廠二廠。益民污水處理廠一廠位于通州高新區,主要處理通州城區及通州經濟技術開發區的生活污水,以及部分企業的工業廢水,設計處理能力為為4.8萬m3/d,經“預處理(曝氣沉砂+初沉)+生物處理主體工藝(A2/O生物反應池)+深度處理工藝(混凝沉淀過濾)”組合式污水處理工藝處理,達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準的尾水通過廠區北側的人工濕地再次深度處理后,臨時排入通甲河。
益民污水處理廠二廠位于通州區張芝山鎮南興村大橋工業園區,主要收集處理來自通州區南部地區張芝山鎮(含錫通科技產業園南區)和川姜鎮兩鎮的生活污水和通呂運河以南紡織、印染企業工業廢水,設計處理能力為為4.8萬m3/d,經“預處理(調節池+反應沉淀池)+生物處理主體工藝(改良A2/O生物反應池)+深度處理工藝(高效沉淀池+濾布濾池)”組合式污水處理工藝處理,達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準的尾水通過人工濕地再次深度凈化處理后排放,生態凈化后的尾水以溢流壩的形式排放入周南界河(見表1)。

表1 通州城區污水處理廠相關參數表
根據《江蘇省地表水(環境)功能區劃》(蘇政復〔2003〕29號),通州區境內共有29個水功能區,含保留區1個、過渡區1個、飲用水源區6個、工農業用水區21個。水功能區河長約390.5km,其中保留區河長8.75km,過渡區河長9.6km,飲用水源區河長59.62km,工農業用水區河長312.53km。
根據江蘇省水文水資源勘測局南通分局2016年水質監測結果,通州區29個水功能區的30個水質監測斷面中,Ⅲ類水質斷面14個,占46.7%;Ⅳ類水質斷面5個,占16.7%;Ⅴ類水質斷面4個,占13.3%;劣于Ⅴ類水質斷面7個,占23.3%。累計超Ⅲ類水質標準斷面16個,占53.3%。對照水功能區水質目標,2016年功能區達標率為41.4%;功能區河長年達標率為30.8%(見圖2)。

圖2 2016年通州區水功能區斷面水質狀況圖

圖3 2016年通州區內河功能區斷面水質狀況圖

表2 通州城區水功能區的污染物現狀入河量、納污能力及限制排污總量表
內河水功能區達標率為38.6%。在28個內河監測斷面中,Ⅲ類水質斷面占39.3%,Ⅳ類水質斷面占17.9%,Ⅴ類水質斷面占21.4%,劣于Ⅴ類水質斷面占21.4%。對照水功能區水質目標,斷面達標率為39.3%(見圖3)。
根據《省水利廳、省發展和改革委關于水功能區納污能力和限制排污總量的意見》(蘇水資〔2014〕26號),通州城區通呂運河等主要骨干河道CODcr、NH3-N的現狀入河量分別為1921t/a、340t/a;區域主要納污河道2020年的限排總量為CODcr1276t/a,NH3-N120t/a。通州城區水功能區的污染物現狀入河量、納污能力及限制排污總量見表2。
由表2可見,通州城區水功能區的CODcr和NH3-N現狀入河量都已超過其水環境容量,主要納污河道現狀基本沒有環境容量接納污染物質,水體污染與經濟社會可持續發展的矛盾依然突出,與環境友好型社會要求相比仍存在一定差距。
(1)通州區河道現狀水質不容樂觀,2016年水功能區全年平均監測斷面達標率為41.4%,內河全年平均監測斷面達標率為38.6%,水質斷面達標率較低,超過一半河流的水體水質未能達到水功能區劃的要求。通州區水功能區不達標的成因主要表現為:通州境內平原河網水系水流速度緩慢,河道水深較淺,河網的水環境容量有限,水環境承載能力薄弱;通州區境內可利用的水資源來自于上游引江口門引水輸送,受上游客水污染影響較大;農村農業及生活污染較重;“河長制”剛起步,執行力度仍顯不足,環境監管能力與新形勢下的要求仍存在一定差距。
(2)通州城區污水處理廠目前已接近滿負荷運行,隨著通州區城市規模的拓展和城市建設的加速發展,污水量將逐年增加,污水處理能力亟待進一步加強。通州城區主要納污河道所接納的污染物量均已超過其環境容量,內河已沒有剩余環境容量接納工業尾水及污水處理廠的尾水,如繼續將尾水排入河道,勢必加重對河道的污染,水質更趨于惡化。
近年來,對達標污水出路研究的總體趨勢是控源、凈化、輸導和綜合。在綜合考慮通州城區的實際情況和國內外尾水處理研究現狀的基礎上,根據通州城區總體規劃、污水處理工程建設規劃及排水工程規劃,結合區域水系特征、水體水環境容量與生態紅線區劃,通州城區的達標尾水處理建議以深度處理再生利用與達標污水通道輸送排江、排海處置或生態工程凈化處理相結合為原則,合理確定通州城區污水處理廠達標尾水排放出路。通州區達標尾水排放出路應綜合考慮當地規劃、技術可行性與環境可行性,并在綜合技術經濟分析的基礎上優化實施。
尋求安全可靠、經濟可行的城區達標尾水出路,是改善通州水環境質量、解決水質型缺水的關鍵問題之一。鑒于通州區的河網水流速度慢、河道較淺的水系特征,且當前主要河道水環境容量已經超載,大量的城區污水處理廠尾水面臨出路問題,研究通州城區達標尾水處理尤為必要。研究通州城區污水處理廠尾水排放方案,是維系通州區良好水環境的重要舉措,直接關系到通州區水資源的可持續利用和社會經濟的可持續發展;對于保護和改善通州城區的水環境質量,保障通州人民的用水安全具有重要意義■