襄陽鄉鎮污水處理廠入河排污口水環境影響分析

鄭敬霖，曹爽

（1.中交第二航務工程勘察設計院有限公司；2.武漢市環境保護科學研究院，湖北 武漢 430000）

隨著我國城鎮化進程的快速推進，鄉鎮面臨的水環境污染問題日益嚴峻。為了減緩鄉鎮污水處理工程對納污水體的不良影響，污水處理廠排放口的位置至關重要。如何選擇適宜的鄉鎮污水處理廠排放口位置，成為一個水環境關鍵問題。

1 研究現狀

1.1 國外研究現狀

Jaehyung Lee等人在模擬排污口附近的平流輸送的過程中采用Gaussian-vortex模型，該模型模擬計算得到的初始稀釋度與實驗數據貼合度較高。Joshi等人對排污口間污染物分配運用直接推斷法進行了研究。Etemad-Shahidi A模擬廢水的稀釋擴散和排口附近羽流的上升高度過程中運用VISJET和CORMIX2計算機模型，與當地考察驗證得到的數據相吻合。Li S等在預測水質三維循環過程中，將循環水水質模型和排口羽流模型擬合，效果較好。

1.2 國內研究現狀

孫長青等在優選最適合的排污口位置及最大允許排放量的過程中，采用平流擴散輸運模型預測八所排海污水中COD對水質的影響效果較好。王心海等人初期研究是依據海域潮汐水文、洋口港海岸地形地貌、研究項目所在區域敏感區資源的分布、水質水文條件等定性的選取入海排污口設計方案，后期采用COD擴散模型定量分析超標面積，排污口最合適的位置的最終確定是結合工程費用最終確定的。趙俊杰等在模擬不同水深處COD擴散面積過程中采用二維潮流數值模型，優選最佳排污口方案。

2 入河排放口方案設計

2.1 入河排污口概況

孟樓鎮中心鎮區污水處理廠位于襄陽市老河口市位于鎮區以南的杜家河村，選址四周為農田，附近無居民。入河排污口類型為市政排污口，排放方式為連續排放。排放量為1500m3/d。

2.2 排放污水水質

為切實改善城鄉生態環境，嚴格工作標準，按照《省人民政府關于全面推進鄉鎮生活污水治理工作的意見》，全省鄉鎮生活污水處理廠出水水質為《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級標準的A標準。

表1中水質指標括號外的數值為水溫＞12℃時的數值，水質指標括號內數值為水溫≤12℃時的數值。

3 入河排污口影響分析

依據模型水質預測解析蒿堰河河段的水文特征，一維穩態混合模型為本文河流預測采用的數學模型，污染物在橫斷面上均勻混合的中小型河段適用于河流一維模型。根據污水處理廠的排污特性，本研究為假設條件為點源連續排放，采用無對岸影響的河流一維污染物濃度數學模型進行污水處理廠入河排污口運行后蒿堰河的水質模擬。一維污染物濃度方程如下所示：

表1 孟樓鎮污水廠出水水質指標（mg/L）

式中，Cx為污水在河流中流經x距離后的污染物濃度，mg/L；C0為河流初始斷面的污染物濃度，mg/L；x為污水沿河段縱向距離，m；u為設計流量下河道斷面的平均流速，m/s；K為河流污染物綜合衰減系數，1/s；

綜合衰減系數K

式中，ΔX為河流上下斷面之間距離，m；CA為河流上斷面污染物濃度，mg/L；CB為河流下斷面污染物濃度，mg/L；

初始濃度C0

式中，C0為初始濃度，mg/L；Cp為排放的污水污染物濃度，mg/L；Ch為初始斷面的污染物濃度，mg/L；Qp為污水排放流量，m3/s；Qh為初始斷面的河流流量，m3/s。其余符號意義同前。

3.1 參數選擇和背景濃度

根據水文資料，蒿堰河長15.0km，底寬5～10m，水深1.56m，邊坡1:2，縱坡1/4000～1/7000。枯水期最小流量為1m3/s。預測背景濃度按2019年蒿堰河水質濃度監測平均值進行計算，上下斷面距離約10km詳見下表。

表2 2019年蒿堰河水質

3.2 計算工況

擬定工況為正常排放，正常排放是指污水處理廠設施整個廠區設備正常運行。污水經過污水處理廠處理后達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級標準的A標準，污染物排放濃度按尾水排放標準上限進行計算。

3.3 水質預測

利用以上參數條件，采用河流一維模型，以COD和NH3-N為污染物控制因子，對入河排污口對環境的影響進行計算分析。

由上表可知，正常排放情況下，COD和NH3-N初始混合斷面即可達到蒿堰河目標水質，即II類水（COD≤15mgL，NH3-N0.5mg/L），于1100m達到背景濃度值（COD14.9mgL，NH3-N13mg/L）。COD排放影響濃度線長1100m，NH3-N排放影響濃度線長100m。

3.4 對水環境功能區的影響分析

由水質預測計算結果可知，孟樓鎮污水處理廠污水排放后即可稀釋達到GB3838-2002中地表水Ⅱ類水質要求。排污口下游西排子河水庫按照水質Ⅱ類管理目標，因此，孟樓鎮污水處理廠排污口不會對下游水功能區造成危害。

表3 孟樓鎮污水處理廠排污口下游污染物濃度值預測

4 入河排污口影響后評價

根據襄陽市環境狀況公報，詳見表4。

表4 漢江干流水質類別評價表

老河口市規定類別為Π類水體，從表4中我們可以看出，項目建成后，污水處理廠排污口的排放未對老河口江段水質造成影響，與水質預測結果一致。

5 結語

本論文在參考相關文獻的基礎上，采用河流一維模型，對老河口市孟樓鎮污水處理廠排放口的水質進行了預測，其主要研究內容及成果如下：（1）采用模型預測的方法，得出污水處理廠排污口對水環境功能區無影響。（2）通過在襄陽市環境狀況公報，驗證了水質預測模型的可靠性。