遼陽城區(qū)夏季水污染物排放量分析

賈皓翔

(遼寧省農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，沈陽 110003)

1 概 述

遼陽城區(qū)污染物監(jiān)測(cè)共布設(shè)了6個(gè)斷面，污染物的監(jiān)測(cè)斷面與水量監(jiān)測(cè)同步進(jìn)行。其中一泵站控制一泵站測(cè)試區(qū)水量、二泵站斷面控制二泵站測(cè)試區(qū)水量、南排測(cè)試區(qū)及南排3個(gè)斷面控制污水處理廠的污水廠排入柳壕河的水量。

2 監(jiān)測(cè)斷面及項(xiàng)目

2.1 監(jiān)測(cè)斷面

2.1.1 一泵站斷面

一泵站斷面監(jiān)測(cè)一泵站測(cè)試區(qū)的排水，該區(qū)域排水采用機(jī)排，當(dāng)蓄水池蓄水達(dá)到一定水位后，開泵排水；當(dāng)池內(nèi)污水被抽干后，停泵蓄水。采用水泵出力法計(jì)算該斷面排水量。

2.1.2 二泵站斷面

二泵站斷面監(jiān)測(cè)二泵站測(cè)試區(qū)的排水，該站排水同樣采用機(jī)排，當(dāng)蓄水池蓄水達(dá)到一定水位后，開泵抽水；當(dāng)池內(nèi)污水被抽干后，停泵蓄水。根據(jù)蓄水池內(nèi)的水位變化采用容積法計(jì)算排水量，并根據(jù)水泵出力法計(jì)算排水量對(duì)容積法計(jì)算水量進(jìn)行校測(cè)。

2.1.3 南排斷面

南排斷面是遼陽市重要的工業(yè)用水區(qū)和生活用水區(qū)監(jiān)測(cè)斷面。該區(qū)域內(nèi)的廢污水通過暗渠，流入污水處理廠。南排暗渠為3m寬的矩形水泥槽，槽上有水泥蓋，現(xiàn)已被掩埋。暗渠上有檢修井口，在檢修井處采用明渠流量計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)斷面水量。

2.1.4 三排明渠斷面

在三排管網(wǎng)中，少部分廢污水通過溢流，以自流的方式進(jìn)入三排明渠，流入柳濠河。在西八里村十四泵站入口前，有一段明渠，通過對(duì)斷面的修整后，采用流速儀法測(cè)流，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)斷面水量。

2.1.5 污水處理廠入口斷面

北排、南排的污水及三排大部分污水在楊林子村匯合后進(jìn)入污水處理廠。在污水處理廠入口處，有一段矩形槽明渠，在此設(shè)立監(jiān)測(cè)斷面，監(jiān)測(cè)進(jìn)入污水處理廠的水量。污水處理廠斷面與三排明渠斷面水量之和為全測(cè)試區(qū)的排水量。

2.1.6 污水處理廠出口

污水經(jīng)污水處理廠處理后，通過南明渠，再排入柳濠河，在污水處理廠出口下游的南排明渠上設(shè)立監(jiān)測(cè)斷面，監(jiān)測(cè)污水處理廠的污水排放量[1]。

2.2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目根據(jù)水體類型確定，生活污水的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為化學(xué)需氧量、水溫、氨氮、總氮及總磷；工業(yè)廢水與工業(yè)、生活混合廢污水的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為水溫、化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、總磷、汞、六價(jià)鉻、鉛、鎘、揮發(fā)酚。各斷面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目如表1所示[2-3]。

表1 水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目表

3 污染物排放量分析

3.1 污染物監(jiān)測(cè)與分析

同時(shí)監(jiān)測(cè)污染物和水量，上午(3:00-10:00)、下午(10:00-16:00)、晚上(16:00-3:00)3個(gè)時(shí)段，每小時(shí)采樣一次。污染物監(jiān)測(cè)成果圖1。

從圖1中可以看出，一泵站水質(zhì)水量沒有規(guī)律，主要是因?yàn)槭芙ㄖ┕づ湃氪罅康叵滤挠绊憽?/p>

二泵站水質(zhì)水量具有一定的規(guī)律，污染物含量與水量呈反比，即水量出現(xiàn)極大值時(shí)，污染物含量則為極小值；水量為極小值時(shí)，污染物含量為極大值。7月7日至9日(星期四至星期六)，氨氮從早上到晚上呈上升趨勢(shì)；7月8日至9日，總氮也是從早上到晚上呈上升趨勢(shì)。見圖2。

圖1 一泵站水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)結(jié)果圖

圖2 二泵站水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)結(jié)果圖

南排測(cè)試區(qū)氨氮比較有規(guī)律，除7月4日晚上的含量略低于7月5日早上外，均是從中午到第二天早上呈下降趨勢(shì)。其他指標(biāo)沒有明顯的規(guī)律。見圖3。

三排測(cè)試區(qū)氨氮一般從早上到晚上逐漸下降，總氮一般早上含量最低，只有7月10日(星期日)特殊，包括總氮在內(nèi)的所有項(xiàng)目均偏大，總氮與氨氮比其他時(shí)間段到處3倍以上。見圖4。

7月6日—7月11日，污水處理廠入口化學(xué)需氧量和總氮一般從中午到次日早上呈遞減趨勢(shì)。見圖5。

污水處理廠出口從7月8日至10日，化學(xué)需氧量和總氮一般是從晚上到次日中午呈遞減趨勢(shì)。見圖6。

圖3 南排水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)結(jié)果圖

圖4 三排明渠水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)結(jié)果圖

圖5 污水處理廠入口水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)結(jié)果圖

圖6 污水處理廠出口水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)結(jié)果圖

綜上所述，各測(cè)試區(qū)(斷面)水質(zhì)水量某些參數(shù)在某些時(shí)段上有一些規(guī)律，但沒有明顯一致性的規(guī)律。

3.2 污染物排放量分析

污染物排放量計(jì)算主要考慮日內(nèi)變化和日間變化兩個(gè)方面，日內(nèi)變化主要是早、午、晚三個(gè)時(shí)間段的變化，日間變化主要是上班日和休息日的變化。由于星期二、星期四沒有監(jiān)測(cè)水質(zhì)，一周內(nèi)的污染物排放量計(jì)算采用流量加權(quán)法，公式為：

(1)

(2)

式中：W為污染物量，g；C為時(shí)段污染物濃度，mg/L；Q為時(shí)段排水量，m3；i為星期數(shù)(星期1-星期日分別取為1-7)；j為時(shí)段(早、午、晚分別取值1、2、3)。

由于一泵站測(cè)試區(qū)有部分廢污水直接排入護(hù)城河，沒有進(jìn)入污水處理廠，而且還有基坑排水進(jìn)入，因此在一泵站測(cè)試區(qū)的污染物排放量計(jì)算中考慮了排入護(hù)城河的生活污染物量和基坑排水污染物排入量。

3.2.1 基坑排水污染物排入量

由于測(cè)試期間沒有監(jiān)測(cè)基坑排水水質(zhì)，在基坑排水污染物排入量計(jì)算中水質(zhì)資料借用現(xiàn)有的地下水監(jiān)測(cè)資料，見表2。由于地下水沒有檢測(cè)總氮和化學(xué)需氧量，在這里總氮用其主要成分硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和氨氮三者之和代替；由于高錳酸鹽指數(shù)較低，化學(xué)需氧量也將很小，在這里用其檢出限的一半進(jìn)行估算。

表2 遼陽賓館地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)成果表

基坑排水污染物通過計(jì)算其排放量分別為：COD171.2kg、NH3-N69.9kg、TP8.2kg、TN975.5kg，詳見表3。

表3 基坑排水污染物排放量統(tǒng)計(jì)表

3.2.2 排入護(hù)城河的生活污染物量

排入護(hù)城河的水包括生活污水和基坑排水兩部分，生活污水所含的污染物量可通過排入護(hù)城河的總的污染物量扣除排入護(hù)城河的基坑排水的污染量計(jì)算求得。排入護(hù)城河的基坑排水的污染量根據(jù)排入護(hù)城河的基坑排水量和地下水污染物濃度求得，排入護(hù)城河的基坑排水量根據(jù)基坑排水量在總排水量中的比例求得。

通過計(jì)算，排入護(hù)城河的生活污染物量分別為COD4253.6kg、NH3-N643.2kg、TP60.0kg、TN738.8kg。

通過計(jì)算，可以得出各測(cè)試區(qū)一周內(nèi)的污染物排放量分別為：一泵站測(cè)試區(qū)COD9465.3kg、NH3-N1478.5kg、TP135.1kg、TN1556.4kg，二泵站測(cè)試區(qū)COD328.9kg、NH3-N97.0kg、TP9.3kg、TN129.3kg，南排測(cè)試區(qū)COD76130.0kg、NH3-N16070.6kg、TP1553.0kg、TN22993.3kg、揮發(fā)酚31.7kg，三排明渠COD27047.7kg、NH3-N1732.4kg、TP121.0kg、TN3407.4kg、揮發(fā)酚251.2kg，污水處理廠入口COD159487.5kg、NH3-N41582.7kg、TP2338.3kg、TN61039.2kg、揮發(fā)酚100.3kg，污水處理廠出口COD46812.7kg、NH3-N17652.7kg、TP270.7kg、TN25712.8kg、揮發(fā)酚5.5kg。

全區(qū)的污染物排放量包括污水處理廠入口、三排明渠和一泵站排入護(hù)城河3部分組成。通過計(jì)算，可以得出一周內(nèi)全區(qū)的污染物排放量分別為COD：190349.1kg，NH3-N：43894.2kg，TP：2513.6kg，TN：65418.2kg，揮發(fā)酚：351.5，見表4。

表4 各測(cè)試區(qū)污染物排放量統(tǒng)計(jì)表 kg

3.2.3 人均生活污染物排放量分析

人均居民生活和第三產(chǎn)業(yè)污染物排放量采用下式計(jì)算：

(3)

式中：λ生活為人均污染物排放系數(shù)，kg/人；W為總污染物排放量，kg；W工業(yè)為工業(yè)企業(yè)污染物排放量，kg；P為人口數(shù)量，人。

由表5可知，一泵站和二泵站測(cè)試區(qū)的廢污水為生活污水，南排和全區(qū)測(cè)試區(qū)包括工業(yè)廢水和生活污水，但工業(yè)廢水所占比例不大，分別為11.7%和17.0%，因此，在計(jì)算各試驗(yàn)區(qū)生活污染物排放量時(shí)，忽略工業(yè)廢水和生活污水中所含污染物種類和濃度的差異，根據(jù)排水量的比例計(jì)算生活污染物排放量。即把公式3可修改為：

(4)

式中：δ生活為生活排水量占總排水量的比例。

表5 各類廢污水排放量統(tǒng)計(jì)表 m3

通過以上計(jì)算，可以得出各測(cè)試區(qū)人均污染物排放量[5-7]，見表6。從表中不難看出，人均污染排放量COD介于0.011-0.065kg/人·d，NH3-N介于0.0101-0.0081kg/人·d，TP介于0.00030-0.00090kg/人·d，TN介于0.0040-0.0089kg/人·d。

表6 人均污染物排放量統(tǒng)計(jì)表

污水處理廠污水處理效果主要考慮進(jìn)入和流出污水處理廠污染物濃度削減的程度。從表6中化學(xué)需氧量的極值所處的時(shí)間段可推斷出，污染物在污水處理廠的停留時(shí)間基本上是一個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)段，即污染物進(jìn)入污水處理廠后，在下一個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)間段流出污水處理廠。因此，在分析污水處理廠污水處理效果時(shí)，污染物在污水處理廠出口的濃度要與入口上一時(shí)段的濃度相比較。污水處理廠污水處理效果計(jì)算公式如下：

(5)

式中：γ為污染物處理率；C入口為某污染物在污水處理廠入口某時(shí)段的濃度，mg/L；C出口(下一時(shí)段)為某污染物在污水處理廠出口與入口對(duì)應(yīng)的某時(shí)段的下一時(shí)段的濃度，mg/L。

通過以上計(jì)算，污水處理廠污染物處理率分別為化學(xué)需氧量69.9%、氨氮56.3%、總磷87.4%、總氮57.4%、揮發(fā)酚94.1%。詳見表7。

表7 污染物處理效率統(tǒng)計(jì)表

續(xù)表7 污染物處理效率統(tǒng)計(jì)表

3.2.4 污染物排放量誤差評(píng)定

污染物排放放量誤差主要來自于兩個(gè)方面：一方面是排水量監(jiān)測(cè)誤差，一方面是污染物濃度檢測(cè)誤差[8-10]。

污染物濃度檢測(cè)誤差分析主要采用標(biāo)準(zhǔn)樣品比對(duì)實(shí)驗(yàn)和平行樣實(shí)驗(yàn)兩種方法。標(biāo)準(zhǔn)樣品比對(duì)實(shí)驗(yàn)選擇總磷，平行樣實(shí)驗(yàn)選擇氨氮，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別見表8和表9。

標(biāo)準(zhǔn)樣品比對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差分析采用公式6計(jì)算，氨氮平行樣實(shí)驗(yàn)誤差分析采用公式7計(jì)算。

(6)

(7)

計(jì)算后,總磷分析的誤差為0.79%,氨氮的分析誤差為0.29%-0.31%。因此，污染物濃度檢測(cè)誤差取其最大分析誤差為0.79%。

4 夏季水平衡水量測(cè)試成果

對(duì)夏季各測(cè)區(qū)總供水量、生活供水量、總排水量、生活排水量、總耗水量、生活耗水量及排水系數(shù)、耗水系數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行匯總計(jì)算，成果見表10。

測(cè)試全區(qū)夏季平均供水量為20.538萬m3/d，人均501L/人·d；生活(居民生活和第三產(chǎn)業(yè)之和)供水量16.603萬m3/d，人均生活供水量405L/人·d。

測(cè)試全區(qū)夏季平均排水量為13.390萬m3/d，人均327L/人·d，綜合排放系數(shù)0.652；生活(居民生活和第三產(chǎn)業(yè)之和)排水量11.206萬m3/d，人均生活排水量273L/人·d，生活排放系數(shù)為0.675。

測(cè)試全區(qū)夏季平均耗水量為7.148萬m3/d，人均174 L/人·d，綜合耗水系數(shù)0.348；生活(居民生活和第三產(chǎn)業(yè)之和)耗水量5.397萬m3/d，人均生活耗水量131 L/人·d，生活耗水系數(shù)為0.325。

表8 總磷標(biāo)準(zhǔn)樣品比對(duì)實(shí)驗(yàn)成果表 mg/L

表9 氨氮平行樣實(shí)驗(yàn)成果表 mg/L

表10 夏季水平衡測(cè)試成果表 水量:萬m3/d，人均:L/人·d

5 結(jié) 語

城市排放的污染物種類較多，生活污水中主要含有COD、NH3-H、TP、TN；工業(yè)因行業(yè)的不同、工藝的差異均引起排放的污染物差別較大，按行業(yè)劃分，黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)排放的廢污水主要含有COD、揮發(fā)酚、氰化物、懸浮物、石油類、苯、氨、金屬離子等污染物，電子設(shè)備制造業(yè)排放的廢污水主要含有氰化物、石油類、氨、金屬離子、COD、六價(jià)鉻等污染物，食品制造業(yè)、農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)排放的廢污水主要含有COD、氨氮、動(dòng)植物油等污染物，飲料制造業(yè)、化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)與電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)排放的廢污水主要含有COD、氨氮、石油類等污染物，機(jī)械制造業(yè)排放的廢污水主要含有氰化物、六價(jià)鉻、酸、堿等污染物，非金屬礦物制品業(yè)排放的廢污水主要含有COD、氰化物、石油類、氨氮、揮發(fā)份、六價(jià)鉻等污染物，測(cè)試結(jié)果表明，全區(qū)人均生活污染物排放量為化學(xué)需氧量0.049kg/人·d、氨氮0.0081kg/人·d、總磷0.00072kg/人·d、總氮0.0089kg/人·d。