污水處理廠排水影響及生態保護措施

金 曉 王秀杰

（中國市政工程華北設計研究總院有限公司 天津 300074）

引言

華北屬于水資源短缺的地區，污水處理廠提標改造后高標準外排水可用于區域農業用水和河道生態用水，這對區域環境、景觀和生態具有重要實際意義。文章對華北某污水處理廠提標改造后外排水新增排水去向進行論證，并提出生態環境保護措施，為同類污水處理廠外排水影響論證及生態環境保護提供基礎依據和借鑒。

1 污水處理廠運行及新增排水去向情況

1.1 污水處理廠運行情況

該污水處理廠采用AAO+高效沉淀池+深床濾池+臭氧氧化工藝，處理規模為55 萬噸/天，為一座大型城鎮污水處理廠，于2014 年建成并投入使用，2018 年完成提標改造后，出水水質由原來的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GBl8918-2002）中的一級A 標準提高至《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（DB12/599-2015）A 級標準后排入甲河。

1.2 新增排水去向情況

根據《天津市再生水利用規劃》中“低品質再生水”是指經污水處理廠處理的達標出水（2018 年起全面執行新地標 《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（DB12/599-2015）標準），水質能滿足部分農作物及河道的生態用水要求；該污水處理廠新增乙河排水去向，其產生的低品質再生水每年4-10 月份按照1:1比例輸送至甲河和乙河作為生態補水，乙河內多余的水作為當地農業用水使用。

乙河河流現狀及規劃排水主要包括兩岸農田瀝水及農村污水：

（1）農田瀝水

農田瀝水主要是指汛期降雨形成農田溝渠系統地表徑流后排入河道。乙河范圍內農田約有0.38 萬畝。由于排瀝多為汛期集中排放，污染物會隨瀝水順流進入乙河。

（2）農村污水

農村污水是指農村地區居民在生活和生產過程中形成的污水。包括生產污水和生活污水兩個方面：

農村生活污水是指居民生活過程中廁所排放污水、洗浴、洗衣服和廚房污水等。現乙河沿途絕大多數村民已遷至鎮區示范回遷房，因此農村生活污水排放大幅縮減。

農村生產污水是指畜禽養殖業、水產養殖業、農產品加工等產生的高濃度有機廢水。乙河沿線入河污染源將主要是農田瀝水和水產養殖廢水。

2 生態環境影響論證

2.1 對區域水資源利用的影響

該污水處理廠產生的低品質再生水為水源，增加了再生水的利用量，符合當地水資源相關規劃的要求，該部分取水不僅不會對區域水資源產生不利影響，同時還能為沿線區域的農業用水提供水源，替代了部分地下水，緩解了區域地下水超采的壓力。

2.2 對乙河水資源的影響

乙河主要作用為周圍地區的排澇，無上游來水補給，河道內存蓄的為排澇水，河道沿途取水主要用于農業灌溉和魚塘補水。入乙河排污口設置后，該污水廠出水流量為58 萬m3/d（合6.71m3/s），每年4 至10 月份，29 萬m3/d 低品質再生水排入乙河，經泵站調控部分進下游河流，此時乙河河道的生態流量可相應增加3.36 m3/s，改善了乙河常年無水的現狀，并使下游河流沿線水資源增加約6200 萬m3/a。乙河沿線約有0.38 萬畝需要灌溉的農田。根據天津市《農業灌溉綜合取水定額》（DB12/T698-2016），水田灌溉定額為570 m3/畝，菜田為395m3/畝，水澆地為135m3/畝，則乙河范圍內的農業灌溉用水需求約為200 萬m3/a。新增的再生水引水流量完全能夠滿足乙河沿途農業灌溉用水需求。滿足乙河灌溉用水需求后，可向下游河流輸送約6000 萬m3/a 再生水資源，同時，該低品質再生水水質達到地標A 的要求，可以滿足農業灌溉用水的水質要求，對河道周邊農業取水和漁業用水產生積極影響。

2.3 排放水質分析

2.3.1 乙河水質現狀監測數據與再生水水質對比情況

乙河水質現狀監測數據與再生水水質對比情況見表1。

表1 低品質再生水水質與河道水質對比表

由表1 可以看出：

（1）該污水處理廠低品質再生水水質標準中化學需氧量、生化需氧量和總磷指標均低于乙河現狀監測水質，氨氮和總氮指標較現狀乙河水質略高。

（2）該污水處理廠自提標完成后，產生的低品質再生水實測水質均滿足 《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（DB12/599-2015）A 類標準。實測水質中化學需氧量、生化需氧量、氨氮和總磷指標均遠遠優于現狀乙河水質，總氮指標優于現狀乙河水質。

2.3.2 對乙河水質的影響

（1）排入乙河混合濃度

考慮到乙河道無上游穩定來水，因此理論上河道內最終水質應與再生水水質趨于一致。故計算不同天數后的混合濃度，見表2。

表2 不同天數后混合濃度表 單位：mg/L

混合濃度隨時間變化詳見圖1。

圖1 混合濃度隨時間變化圖

由表2、圖1 可以看出，在低品質再生水每天連續穩定排入乙河的情況下，約6-7 天乙河內水質將與再生水水質趨于一致。

（2）乙河水環境影響預測

根據上文預測結果，在再生水連續穩定補水約6-7 天后，河道內水質與再生水水質基本持平。COD較現狀水平會降低17mg/L，氨氮會提高0.14mg/L。因此在排放口處濃度穩定為再生水水質的情況下，計算對下游斷面水環境的影響。

根據表3 可以看出，枯水期該污水處理廠正常運行時，再生水補入乙河后，至入下游河流處，COD濃度衰減至21.25mg/L，較排放濃度降低8.75mg/L，較乙河原有水質（COD47mg/L）降低25.75mg/L；氨氮濃度衰減至1.26mg/L，較排放濃度降低0.24mg/L，較乙河原有水質（氨氮1.36mg/L）降低0.1mg/L。

表3 乙河水質影響預測表

豐水期該污水處理廠正常運行時，再生水補入乙河后，至入下游河流處，COD 濃度衰減至24.77mg/L，較排放濃度降低5.23mg/L，較乙河原有水質（COD47mg/L）降低22.23mg/L；氨氮濃度衰減至1.36mg/L，較排放濃度降低0.14mg/L，與乙河原有水質（氨氮1.36mg/L）持平。

因此在該污水處理廠正常運行，再生水滿足水質標準的情況下，將會對乙河水體起到改善作用。

根據上文分析和預測結果，該低品質再生水出水水質主要指標CODCr濃度為30mg/L，氨氮濃度為1.5mg/L，為乙河補水時，可以滿足乙河目標水質CODCr濃度40mg/L，氨氮濃2.0mg/L 的控制要求。

2.4 對農業用水水質的影響

乙河和下游河流上主要的取水用戶為農業取水。因此以《農田灌溉水質標準》（GB5084-2005）作為參考，將低品質再生水水質與《農田灌溉水質標準》（GB5084-2005）主要指標進行對比，對比結果見表4。

表4 農灌水質與再生水水質對比表

該污水處理廠產生的低品質再生水排入乙河河道，與河道水體混合，進而由沿途農田取用進行灌溉。由上表中數據可以看出，該污水處理廠產生的低品質再生水出水水質標準中主要指標均與 《農田灌溉水質標準》（GB5084-2005）持平或明顯優于該標準。且實際出水水質可以實現達標排放，低于設計出水水質標準，因此該部分再生水進入河道作為補水不會影響農業取水對水質的要求。

2.5 水體富營養化分析

水體富營養化主要發生在湖泊、海灣等封閉水體，水體富營養化是水生態破壞的重要表征。水體富營養化問題是全球性的水環境問題之一，產生水體富營養化的主要原因是水體中藻類異常增殖[1]。可能帶來一系列嚴重后果：

（1）藻類在水體中占據的空間越來越大，使魚類活動的空間越來越小，衰死藻類將沉積塘底；

（2）藻類種類逐漸減少，并由以硅藻和綠藻為主轉為以藍藻為主，而藍藻有不少種類有膠質膜，不適于作魚餌料，且其中有些種屬是有毒的；

（3）藻類過度生長繁殖，將造成水中溶解氧的急劇變化，死亡藻類的分解將消耗大量的氧，有可能在一定時間內使水體處于嚴重缺氧狀態，影響魚類的生存；

（4）可使漂浮在水面的某些植物如鳳眼蓮(水葫蘆)等“瘋長”。藻類死亡和某些植物的莖葉脫落后，沉入水底，在無氧條件下腐爛、分解，又將氮、磷等物質重新釋放進入水中，再供給藻類利用。這樣周而復始，形成了氮、磷等植物營養物質在水質內部循環，使植物營養物質長期保存在水體中。所以緩流水體一旦出現富營養化，即使切斷外界營養物質的來源，水質還是很難恢復，這是水體富營養化的重要特征。

總體而言，水體富營養化過程與氮、磷的含量密切相關。控制水體富營養化，必須控制水體中氮磷等營養鹽的含量。乙河水體中TP 濃度均值為0.42mg/L，TN 為6.9mg/L，CODMn為7.8mg/L，存在中度富營養化的風險。

但是乙河屬于河道，較湖庫而言產生富營養化的風險會大大降低。雖然目前乙河內基本水體處于不流動或緩流狀態，但該低品質再生水補充進去后，將會帶動水力循環，下游泵站也會通過取水帶動河道內水體流動交換，同時補水水質中氮和磷的濃度普遍會低于河道水體中氮磷濃度，因此生態補水有助于降低富營養化的風險。

綜上所述，利用低品質再生水對河道進行生態補水，不僅不會加深對河道富營養化的狀態，反而會因對氮磷等污染物的稀釋作用以及加強水力流動而降低發生富營養化的風險。

2.6 水生生物和生態系統影響分析

生態流量是維系河湖生態功能，控制水資源開發強度的重要指標[2]。通過對水域生態流量的分析，可以部分反映對水域生態功能的影響狀況。該污水處理廠可以在一定程度上增加乙河和下游河流河道的生態流量，對河道整體生態改善能起到一定效果，對維系基本的河道生態有積極影響。

水溫的變化對河道水生態系統會產生相應的影響。一般城市污水的水溫全年均在12 到25°C 之間。經過污水處理后，出水水溫預計不會有大幅變化。這與河道現狀水溫較為接近，不會對河道水溫產生顯著影響。

3 生態環境保護措施

3.1 水環境保護要求和措施

為了保障污水處理廠正常運行后河道水環境質量得到穩步的恢復和改善，從水域管理角度出發，提出以下水生態保護措施：

（1）污水處理廠應做好日常進出水水質檢測，確保排入河道內的低品質再生水滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（DB12/599-2015）A 級標準要求。

（2）嚴格控制河道周圍工業企業等污染源排入。為了保證河道水質，需加強監管，控制污廢水違規排放，特別是防范工業廢水通過排入干支渠間接影響河道的水質。

（3）受納河道應加強對其管理，嚴禁沿河堆放垃圾，防止在汛期隨瀝水進入河道，造成水質污染。

（4）對入河排污口的運行需要進行長期的監督管理，設置顯著的標志牌，符合河道管理部門和環境管理部門的要求，能夠幫助實現對排污口門的實時監督和對排出水體水量水質的開放式監控，從而保障排污口安全穩定運行。

3.2 環境風險應急措施

出現突發性水質事故導致排入河道水體水質惡化的情況時，需建立應急反應機制，現從工程、方案等多角度提出如下幾項應急措施，供河道管理部門和污水處理廠共同組織實施。

3.2.1 污水處理廠內應急措施

（1）污水廠通過設置雙電源、加強設備維護與管理等措施，盡可能避免此類事件發生。

（2）在污水處理廠內構建完備的水質在線監測系統和報警系統，保證在水質突發事故發生后，能在最短時間內進行事故報警，并能初步確定事故產生的范圍。

（3）出水出現超標現象后，第一時間與上游污水泵站進行溝通，通過分流措施將污水臨時分流到其他污水處理廠進行處理，短期內少量污水在管道內存蓄，待廠內污水處理設施正常運轉后再正常進水。

（4）一旦發生出水水質異常情況，立即切斷出水閘閥，在初步查明事故原因后，及時在事故點及其后續處理單元投加應急藥劑，并采用應急處理設備，保證事故發生后進入污水處理廠內的污水得到最大限度的凈化處理再排放，減輕對河道的水質影響。

3.2.2 河道沿線應急措施

目前，受納河道管理實行河長制，由河長負責落實上級工作部署，組織做好防洪除澇工作，牽頭推進轄管河湖突出問題整治、水污染綜合防治、河道生態修復、河湖周邊綜合執法等河湖管理保護利用工作，督導有關部門履行職責。在發生事故時，水務部門、污水廠還應會同河道管理部門做好以下工作：

（1）在排污口附近和下游河段投加快速反應藥劑，針對惡化的污染物種類、特點，在不對河道生態產生嚴重危害的前提下，選用高效的物理或化學藥劑，促進的污染物及時消解、轉化或沉降，盡可能快速地減少污染物傳播速度，減輕對下游河道的影響。

（2）控制減小河道流速，通過閘門調控，促進污染物的沉降，減少進入下游的污染物量，同時，為污染控制藥劑的投加和應急措施的開展提供更充足的時間。

（3）強化對河道水質的沿程實時監控，加密采樣頻率，根據沿程采樣數據，進行迅速分析和模擬，找出污染物擴散規律，為藥劑投加和流速控制提供參考依據。

（4）經有關部門批準，在事故第一時間向河道水域內第三方取用水戶通報事故情況，通知其及時停止進行中的取用水過程，并在事故持續過程中定期向第三方取用水戶通報事故進展及處理處置情況，直至事故得到完全控制且水質恢復到原有水平。

結語

隨著城鎮化水平的提高，排水量日趨集中，污水處理廠排水對水環境的局部影響更顯著。因此，應該進一步研究和論證污水處理廠出水對收納水體的影響，并提出針對性保護措施，便于減少對水環境的破壞和對生態系統的不利影響。