楊 鑫，潘 俊

(沈陽(yáng)建筑大學(xué) 市政與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110168)

沈陽(yáng)南部污水處理廠位于沈陽(yáng)市渾河南岸的蘇家屯區(qū)東謨家堡村渾河閘東南400 m處，主要處理生活污水。近期處理規(guī)模為60萬(wàn)m3/d，遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)規(guī)模為80萬(wàn) m3/d［1］，處理后于渾河大閘上游1 000 m處直接排放至渾河，渾河大閘—黃蠟坨子河段處于渾河沈陽(yáng)城市段的下游，水功能區(qū)劃為農(nóng)業(yè)用水區(qū)。

沈陽(yáng)南部污水處理廠出水水質(zhì)直接影響農(nóng)業(yè)灌溉用水安全。本次研究根據(jù)水質(zhì)條件和用水需要，通過(guò)模擬渾河大閘上游來(lái)水水質(zhì)為Ⅴ類水質(zhì)和Ⅲ類水質(zhì)的情況下，污水處理廠排污對(duì)渾河大閘—黃蠟坨子河段的影響。為渾河沈陽(yáng)段水功能區(qū)達(dá)標(biāo)和水環(huán)境的保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

渾河大閘—黃蠟坨子河段全長(zhǎng)48.74 km，根據(jù)沈陽(yáng)市水功能區(qū)劃，該河段劃分為農(nóng)業(yè)用水區(qū)，水質(zhì)目標(biāo)為Ⅴ類水質(zhì)［2］。本次研究主要對(duì)污染物中的化學(xué)需氧量(COD)和氨氮進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)［3］。根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838－2002》，研究河段執(zhí)行Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，即氨氮和化學(xué)需氧量(COD)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)分別為2.0 mg/L和40.0 mg/L。根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際水文地質(zhì)情況及河段劃分的基本原則［4］以及QUAL2K模型限定的范圍［5］，本次研究將渾河大閘－黃蠟坨子河段劃分為3段計(jì)算河段，見(jiàn)表1。

表1 渾河大閘－黃臘坨子河段及計(jì)算單元?jiǎng)澐?/p>

2 河流水質(zhì)模型模擬預(yù)測(cè)

2.1 水質(zhì)模型的建立

本次研究對(duì)渾河大閘—黃蠟坨子河段建立了一維河流水質(zhì)模型，模擬因子為氨氮和化學(xué)需氧量(COD)。

2.2 設(shè)計(jì)水文條件和降解系數(shù)的確定

2.2.1 設(shè)計(jì)水文條件

本次采用50%頻率下的枯水期、平水期、豐水期的流量作為設(shè)計(jì)流量。

表2 設(shè)計(jì)的水文條件

2.2.2 污染物降解系數(shù)確定

本次根據(jù)以往各斷面水質(zhì)數(shù)據(jù)［6］，利用上下斷面法推算出降解系數(shù)。

各區(qū)段化學(xué)需氧量(COD)和氨氮的降解系數(shù)見(jiàn)表3。

表3 降解系數(shù)KC、KN

2.3 河流水質(zhì)模擬預(yù)測(cè)

本文根據(jù)南部污水處理廠設(shè)計(jì)排污濃度(氨氮為50(mg/L)，化學(xué)需氧量(COD)的濃度為5(mg/L))，分別預(yù)測(cè)渾河大閘上游來(lái)水水質(zhì)為Ⅴ類水質(zhì)和Ⅲ類水質(zhì)條件下污水處理廠排放污水對(duì)該河段水質(zhì)的影響。

(1)當(dāng)渾河大閘上游來(lái)水水質(zhì)為Ⅴ類水質(zhì)時(shí)，水質(zhì)模擬結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 計(jì)算單元長(zhǎng)度及各斷面的模擬濃度

(2)當(dāng)渾河大閘上游來(lái)水水質(zhì)為Ⅲ類水質(zhì)時(shí)，水質(zhì)模擬結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 計(jì)算單元長(zhǎng)度及各斷面的模擬濃度

2.5 結(jié)果分析

(1)當(dāng)渾河大閘上游來(lái)水水質(zhì)為Ⅴ類水質(zhì)時(shí)，研究區(qū)渾河大閘－土臺(tái)子河段的豐水期、平水期和枯水期的化學(xué)需氧量(COD)和氨氮均滿足Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);土臺(tái)子－細(xì)河河口的豐水期、平水期和枯水期的化學(xué)需氧量(COD)和氨氮均滿足Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);細(xì)河－黃臘坨子河段的豐水期、平水期、枯水期的化學(xué)需氧量(COD)均滿足Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而氨氮分別超標(biāo) 1.22 倍、2.89 倍和 4.51 倍。

(2)當(dāng)渾河大閘上游來(lái)水水質(zhì)為Ⅲ類水質(zhì)時(shí)，研究區(qū)渾河大閘－土臺(tái)子河段的豐水期、平水期和枯水期的化學(xué)需氧量(COD)和氨氮均滿足Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);土臺(tái)子－細(xì)河河口的豐水期、平水期和枯水期的化學(xué)需氧量(COD)和氨氮均滿足Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);細(xì)河－黃臘坨子河段的豐水期、平水期、枯水期的化學(xué)需氧量(COD)均滿足Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而氨氮分別超標(biāo) 1.005 倍、2.11 倍和 3.99 倍。

綜合以上兩種情況分析，當(dāng)渾河大閘上游來(lái)水水質(zhì)為Ⅴ類水質(zhì)和Ⅲ類水質(zhì)情況下，渾河大閘—黃蠟坨子河段的化學(xué)需氧量(COD)均能滿足Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，只有細(xì)河－黃臘坨子河段氨氮濃度超標(biāo)，而當(dāng)渾河大閘上游來(lái)水水質(zhì)由Ⅴ類水質(zhì)改變?yōu)棰箢愃|(zhì)時(shí)，河流氨氮濃度并沒(méi)有明顯改善。因此，應(yīng)考慮控制污水處理廠氨氮排放的濃度，使得渾河大閘—黃蠟坨子河段能夠達(dá)到功能區(qū)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)水功能區(qū)劃分，科學(xué)合理規(guī)劃和建設(shè)污水處理廠，控制其污染物的排放，能夠有效保護(hù)水功能區(qū)的用水安全，是實(shí)現(xiàn)水資源合理利用與保護(hù)并重的有效途徑。

［1］沈陽(yáng)最大的污水處理廠工程啟動(dòng)［J］.水泵技術(shù)，2008(3):52.

［2］何俊仕，吳迪，梁洪杰等.沈陽(yáng)市水資源分區(qū)及開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)對(duì)策研究［J］.水文，2008(4):87－90.

［3］康利滎.渾河沈陽(yáng)段水質(zhì)污染特征分析及治理建議［J］.生態(tài)環(huán)境2008(7):47－49.

［4］潘俊，左悅.李慧.白塔堡河渾南段基于生態(tài)環(huán)境需水的水質(zhì)安全預(yù)測(cè)分析［J］.環(huán)境污染與防治，2010，32(8):161－162、166.

［5］Chapra S C，Pelletier G J.QUAL2K:A Modeling Framework for Simulating River and Stream Water Quality:Documentation and Users Manual［R］.2003.131.

［6］潘俊，周立東，高艷艷.渾河沈陽(yáng)城區(qū)段污染總量控制研究［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版)，2007，3:332－334.