陳立強(qiáng) 李漢卿

一、引言

淮河兩岸水資源豐富、水運(yùn)發(fā)達(dá)、交通便利、土地肥沃，人居環(huán)境十分優(yōu)越，古往今來(lái)聚集眾多城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)，各個(gè)沿淮鄉(xiāng)鎮(zhèn)串聯(lián)分布于沿淮城市之間，與城市距離10～30km不等。伴隨著生態(tài)文明和美好鄉(xiāng)村建設(shè)的步伐，2020年前沿淮鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)污水處理廠全覆蓋、農(nóng)村生活污水經(jīng)集中處理后達(dá)標(biāo)排放的環(huán)保目標(biāo)?；春铀h(huán)境納污能力有限，各水功能區(qū)有明確的納污量削減任務(wù)，并且沿淮鄉(xiāng)鎮(zhèn)上、下游設(shè)有城市各類(lèi)取水口和排污口，開(kāi)展尾水截污導(dǎo)流或全部資源化經(jīng)濟(jì)可行性差，因此科學(xué)合理地設(shè)置沿淮鄉(xiāng)鎮(zhèn)新增污水處理廠尾水排放進(jìn)入淮河干流的途徑和方式尤為重要，這將直接關(guān)系到排污口設(shè)置是否能獲得行政許可。本文以典型的沿淮鄉(xiāng)鎮(zhèn)——蚌埠市禹會(huì)區(qū)馬城鎮(zhèn)的污水處理廠尾水排放途徑和方式為研究對(duì)象，探討具有環(huán)境合理性和經(jīng)濟(jì)可行性的沿淮鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠尾水排放途徑和方式。

二、馬城鎮(zhèn)污水處理廠概況及尾水排放方式

馬城鎮(zhèn)隸屬于安徽省蚌埠市禹會(huì)區(qū)，位于淮河中游南岸，蚌埠都市區(qū)西南部重要的工業(yè)新鎮(zhèn)，南接淮南，是蚌—淮發(fā)展帶上的節(jié)點(diǎn)城鎮(zhèn)，東距蚌埠市中心25km，南距淮南市中心38km；面積176km2，人口11萬(wàn)余。作為城鎮(zhèn)發(fā)展基礎(chǔ)建設(shè)內(nèi)容，馬城鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)鎮(zhèn)區(qū)污水處理廠和天河科技園（原馬城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)）污水處理廠。

馬城鎮(zhèn)區(qū)污水處理廠規(guī)劃近期規(guī)模3000m3/d，遠(yuǎn)期規(guī)模8000m3/d，處理工藝為采用改良A2/O處理工藝，尾水排放執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，總占地面積0.8hm2，主要服務(wù)鎮(zhèn)區(qū)及緊臨行政村。尾水排放方式為：尾水先進(jìn)入配套建設(shè)的人工濕地進(jìn)行深度處理，處理達(dá)到Ⅳ類(lèi)水質(zhì)（COD≤ 30mg/L、NH3-N≤ 1.5mg/L）后進(jìn)入十二門(mén)塘灌溉渠，后經(jīng)1.0km灌溉渠匯入淮河淮南、蚌埠過(guò)渡區(qū)。

天河科技園與馬城鎮(zhèn)相連，位于鎮(zhèn)區(qū)西南部，天河科技園（原馬城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)）污水處理廠規(guī)劃近期規(guī)模0.5萬(wàn)m3/d，遠(yuǎn)期規(guī)模1.0萬(wàn)m3/d，采用改良A2/O處理工藝，尾水排放執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，總占地面積1.0hm2，服務(wù)范圍為天河科技園區(qū)。尾水排放方式為：尾水先進(jìn)入配套建設(shè)的人工濕地進(jìn)行深度處理，處理達(dá)到Ⅳ類(lèi)水質(zhì)（COD≤30mg/L、NH3-N≤1.5mg/L）后進(jìn)入高排溝（獨(dú)山河），后經(jīng)2km河道匯入淮河淮南、蚌埠過(guò)渡區(qū)。

三、尾水入淮可行性分析

1.相關(guān)的淮河水功能區(qū)劃

根據(jù)國(guó)務(wù)院批復(fù)的《全國(guó)重要江河湖泊水功能區(qū)劃（2011-2030年）》，馬城鎮(zhèn)兩污水處理廠尾水受納水體淮河干流劃定的一級(jí)水功能區(qū)為淮河阜陽(yáng)、六安、滁州開(kāi)發(fā)利用區(qū)，二級(jí)水功能區(qū)為淮河淮南蚌埠過(guò)渡區(qū)，起始斷面大澗溝輪渡碼頭，終止斷面懷遠(yuǎn)縣馬城鎮(zhèn)，河流長(zhǎng)度為13km，水質(zhì)功能目標(biāo)為Ⅲ類(lèi)。下游連接的二級(jí)水功能區(qū)為淮河蚌埠飲用水水源區(qū)，起始斷面懷遠(yuǎn)縣馬城鎮(zhèn)，終止斷面蚌埠閘上，河流長(zhǎng)度為20km，水質(zhì)功能目標(biāo)為Ⅲ類(lèi)。

馬城鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)和天河科技園兩污水處理廠尾水經(jīng)人工濕地深度處理后分別排入十二門(mén)塘灌溉渠和高排溝，兩溝渠入淮河處距下游淮河蚌埠飲用水水源區(qū)不足1km，外部水環(huán)境（水功能區(qū)類(lèi)型）非常敏感。

2.納污現(xiàn)狀及限制排污總量分析

根據(jù)《淮河流域重要江河湖泊功能區(qū)納污能力和限制排污總量意見(jiàn)》，淮河淮南蚌埠過(guò)渡區(qū)COD納污能力4342t/a，2020年限制排放量919t/a；NH3-N納污能力245t/a，2020年限制排放量189t/a。淮河淮南蚌埠過(guò)渡區(qū)分布有淮南市上窯工業(yè)聚集區(qū)混合入河排污口和蚌埠市國(guó)電蚌埠發(fā)電廠工業(yè)入河排污口，2 017年平均污水量224.09萬(wàn) t/a，COD 排 放 量 40.13t/a，NH3-N排放量2.20t/a，現(xiàn)狀入河污染物量小于限制排污量，滿(mǎn)足淮河淮南蚌埠過(guò)渡區(qū)限排要求，淮河淮南蚌埠過(guò)渡區(qū)剩余COD納污能力878.87t/a，NH3-N排放量186.8t/a。

兩污水處理廠近期最大污染物入河量 COD 65t/a、NH3-N3.5t/a，遠(yuǎn)期最大污染物入河量COD145t/a、NH3-N8.5t/a，淮河淮南蚌埠過(guò)渡區(qū)承接的各排污口污染物排放量低于水功能區(qū)限制排放量。因此，馬城鎮(zhèn)兩污水處理廠尾水排放滿(mǎn)足水功能區(qū)納污能力總量管控要求。

圖1 尾水—人工濕地處理線(xiàn)路示意圖

3.人工濕地深度處理必要性分析

兩污水處理廠建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，終止了馬城鎮(zhèn)無(wú)污水處理廠的情況，使馬城鎮(zhèn)面源污染源得到有效治理，很好地發(fā)揮了削減區(qū)域污染物的作用。但是，根據(jù)環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊楓等研究結(jié)果，污水處理廠尾水COD以溶解態(tài)為主，占95%以上，CODCr降解率為28.9%，CODMn降解率為15.8%，降解集中在排放后6天內(nèi)，降解率較低。據(jù)此分析，兩污水處理廠尾水COD可降解性低，如不進(jìn)行深度處理，尾水COD80%（即COD約為40mg/L）會(huì)進(jìn)入下游淮河蚌埠飲用水水源區(qū)，可能會(huì)對(duì)蚌埠水源地飲用水安全構(gòu)成威脅。因此，兩污水處理廠尾水必須進(jìn)行深度處理后才能匯入淮河干流。

4.尾水人工濕地處理、排放方式及維護(hù)

馬城鎮(zhèn)兩污水處理廠規(guī)劃階段，進(jìn)行過(guò)尾水通過(guò)提升泵站、加壓管道導(dǎo)流至蚌埠八里溝方案的論證，因占地多、投資大、后期運(yùn)營(yíng)、維護(hù)成本高等原因，該方案不具備可行性。經(jīng)比選分析，兩污水處理廠均因地制宜地選用人工濕地進(jìn)行后續(xù)深度處理，經(jīng)濟(jì)、技術(shù)具備可行性。

兩污水處理廠出水通過(guò)管道輸送至水平潛流人工濕地前端配水系統(tǒng)，均勻配水后進(jìn)入水平潛流人工濕地，通過(guò)植物、微生物與基質(zhì)的協(xié)同作用降解污水中的殘留有機(jī)污染物，并去除污水中的N、P等污染物，出水通過(guò)集水系統(tǒng)收集后，滿(mǎn)足處理目標(biāo)后排出濕地分別進(jìn)入十二門(mén)塘灌溉渠和高排溝。污水處理廠尾水?dāng)M采取圖1方式與人工濕地連接處理尾水。具體運(yùn)行方式為：非雨期和澇水期，管控閘關(guān)閉，溝渠中尾水通過(guò)流量控制閥以固定流量進(jìn)行人工濕地處理，之后排入下游的溝渠；雨期和澇水期，打開(kāi)管控閘，澇水直排，使人工濕地避免水力沖刷，不影響人工濕地正常運(yùn)營(yíng)。

人工濕地運(yùn)營(yíng)維護(hù)是尾水能處理達(dá)到預(yù)期Ⅳ類(lèi)水質(zhì)的關(guān)鍵。運(yùn)營(yíng)維護(hù)的重點(diǎn)是：（1）每年冬季應(yīng)對(duì)濕地中的植物進(jìn)行收割，收割后，應(yīng)及時(shí)清理殘留植物的碎屑，防止因植物殘留造成出水取出效率降低甚至污染物的濃度升高；（2）濕地運(yùn)行中應(yīng)及時(shí)清理人工濕地填料表面的植物落葉及敗落的莖稈等；（3）在植物生長(zhǎng)旺季可適當(dāng)收割一些濕地植物，有利于取出廢水中的氮。在濕地系統(tǒng)運(yùn)行期間，若出現(xiàn)表面堵塞現(xiàn)象，可適當(dāng)更換堵塞區(qū)域的濕地填料，具體更換量為濕地表層以下15cm左右，以提高系統(tǒng)的滲透系數(shù)。

5.尾水排放對(duì)淮河干流水質(zhì)影響分析

基于以上條件，以人工濕地出口為起點(diǎn)預(yù)測(cè)尾水對(duì)淮河干流水質(zhì)影響，結(jié)果表明：疊加馬城鎮(zhèn)各期的水質(zhì)監(jiān)測(cè)本底值后，豐水期兩污水處理廠尾水匯入淮河處混合濃度COD≤16mg/L、NH3-N≤0.4mg/L，平水期兩污水處理廠尾水匯入淮河處混合濃度COD≤15mg/L、NH3-N≤0.5mg/L，枯水期兩污水處理廠尾水匯入淮河處混合濃度COD≤15mg/L、NH3-N≤0.7mg/L，90%保證率最枯月兩污水處理廠尾水匯入淮河處混合濃度COD≤15mg/L、NH3-N≤0.7mg/L，最小生態(tài)流量下兩污水處理廠尾水匯入淮河處混合濃度COD≤15mg/L、NH3-N≤0.7mg/L。預(yù)測(cè)結(jié)果表明：尾水匯入淮河干流混合后水質(zhì)滿(mǎn)足淮河淮南蚌埠過(guò)渡區(qū)Ⅲ類(lèi)水質(zhì)管理目標(biāo)，流入下游淮河蚌埠飲用水水源區(qū)后，取水口水質(zhì)滿(mǎn)足Ⅲ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)。

6.制定產(chǎn)業(yè)負(fù)面清單

因兩污水處理廠尾水匯入下游蚌埠飲用水水源地，為確保飲用水安全，根據(jù)《蚌埠市城市污水專(zhuān)業(yè)規(guī)劃（2013-2020）》要求，除尾水采用前述排放方式外，還必須限制馬城經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)業(yè)，禁止在收水服務(wù)范圍區(qū)域內(nèi)布局生物、化工、印染、造紙產(chǎn)業(yè)。因此，制定兩污水處理范圍內(nèi)的“產(chǎn)業(yè)負(fù)面清單”進(jìn)行管控尾水水質(zhì)危害成分，可在污染源頭消除尾水排放對(duì)水源地水質(zhì)安全的潛在威脅。

綜上所述，通過(guò)尾水后續(xù)人工濕地深度處理和制定收水范圍產(chǎn)業(yè)“負(fù)面清單”控制尾水水質(zhì)危害成分，馬城鎮(zhèn)兩污水處理廠尾水排放方式具有可行性和可批性。

四、沿淮鄉(xiāng)鎮(zhèn)尾水排放方式討論

目前，眾多沿淮鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的尾水排放受限于淮河干流水功區(qū)類(lèi)別、納污能力等外部環(huán)境，規(guī)劃擬建設(shè)的污水處理廠尾水雖執(zhí)行一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，但尾水仍不能直接排放進(jìn)入淮河干流。馬城鎮(zhèn)兩污水處理廠尾水通過(guò)后續(xù)人工濕地深度處理和制定服務(wù)范圍內(nèi)的“負(fù)面清單”，使其尾水進(jìn)一步深度處理后達(dá)到或優(yōu)于地表水Ⅳ類(lèi)水質(zhì)，同時(shí)控制尾水水質(zhì)危害成分，使尾水入淮混合水質(zhì)能夠滿(mǎn)足水功能區(qū)水質(zhì)管理目標(biāo)的要求，并基本消除了對(duì)下游淮河蚌埠飲用水水源區(qū)水質(zhì)安全的威脅。

本文通過(guò)對(duì)馬城鎮(zhèn)兩污水處理廠尾水排放途徑和方式進(jìn)行論述，探討出一種具有環(huán)境合理性和經(jīng)濟(jì)可行性的尾水排放方式和產(chǎn)業(yè)管控模式，供相似條件下的沿淮鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)參考使用