鄭敬霖，曹爽

（1.中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司；2.武漢市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，湖北 武漢 430000）

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速推進(jìn)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)面臨的水環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻。為了減緩鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理工程對(duì)納污水體的不良影響，污水處理廠(chǎng)排放口的位置至關(guān)重要。如何選擇適宜的鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)排放口位置，成為一個(gè)水環(huán)境關(guān)鍵問(wèn)題。

1 研究現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

Jaehyung Lee等人在模擬排污口附近的平流輸送的過(guò)程中采用Gaussian-vortex模型，該模型模擬計(jì)算得到的初始稀釋度與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)貼合度較高。Joshi等人對(duì)排污口間污染物分配運(yùn)用直接推斷法進(jìn)行了研究。Etemad-Shahidi A模擬廢水的稀釋擴(kuò)散和排口附近羽流的上升高度過(guò)程中運(yùn)用VISJET和CORMIX2計(jì)算機(jī)模型，與當(dāng)?shù)乜疾祢?yàn)證得到的數(shù)據(jù)相吻合。Li S等在預(yù)測(cè)水質(zhì)三維循環(huán)過(guò)程中，將循環(huán)水水質(zhì)模型和排口羽流模型擬合，效果較好。

1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

孫長(zhǎng)青等在優(yōu)選最適合的排污口位置及最大允許排放量的過(guò)程中，采用平流擴(kuò)散輸運(yùn)模型預(yù)測(cè)八所排海污水中COD對(duì)水質(zhì)的影響效果較好。王心海等人初期研究是依據(jù)海域潮汐水文、洋口港海岸地形地貌、研究項(xiàng)目所在區(qū)域敏感區(qū)資源的分布、水質(zhì)水文條件等定性的選取入海排污口設(shè)計(jì)方案，后期采用COD擴(kuò)散模型定量分析超標(biāo)面積，排污口最合適的位置的最終確定是結(jié)合工程費(fèi)用最終確定的。趙俊杰等在模擬不同水深處COD擴(kuò)散面積過(guò)程中采用二維潮流數(shù)值模型，優(yōu)選最佳排污口方案。

2 入河排放口方案設(shè)計(jì)

2.1 入河排污口概況

孟樓鎮(zhèn)中心鎮(zhèn)區(qū)污水處理廠(chǎng)位于襄陽(yáng)市老河口市位于鎮(zhèn)區(qū)以南的杜家河村，選址四周為農(nóng)田，附近無(wú)居民。入河排污口類(lèi)型為市政排污口，排放方式為連續(xù)排放。排放量為1500m3/d。

2.2 排放污水水質(zhì)

為切實(shí)改善城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)格工作標(biāo)準(zhǔn)，按照《省人民政府關(guān)于全面推進(jìn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水治理工作的意見(jiàn)》，全省鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理廠(chǎng)出水水質(zhì)為《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)。

表1中水質(zhì)指標(biāo)括號(hào)外的數(shù)值為水溫＞12℃時(shí)的數(shù)值，水質(zhì)指標(biāo)括號(hào)內(nèi)數(shù)值為水溫≤12℃時(shí)的數(shù)值。

3 入河排污口影響分析

依據(jù)模型水質(zhì)預(yù)測(cè)解析蒿堰河河段的水文特征，一維穩(wěn)態(tài)混合模型為本文河流預(yù)測(cè)采用的數(shù)學(xué)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(jù)污水處理廠(chǎng)的排污特性，本研究為假設(shè)條件為點(diǎn)源連續(xù)排放，采用無(wú)對(duì)岸影響的河流一維污染物濃度數(shù)學(xué)模型進(jìn)行污水處理廠(chǎng)入河排污口運(yùn)行后蒿堰河的水質(zhì)模擬。一維污染物濃度方程如下所示：

表1 孟樓鎮(zhèn)污水廠(chǎng)出水水質(zhì)指標(biāo)（mg/L）

式中，Cx為污水在河流中流經(jīng)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(shè)計(jì)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(shù)，1/s；

綜合衰減系數(shù)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(hào)意義同前。

3.1 參數(shù)選擇和背景濃度

根據(jù)水文資料，蒿堰河長(zhǎng)15.0km，底寬5～10m，水深1.56m，邊坡1:2，縱坡1/4000～1/7000?？菟谧钚×髁繛?m3/s。預(yù)測(cè)背景濃度按2019年蒿堰河水質(zhì)濃度監(jiān)測(cè)平均值進(jìn)行計(jì)算，上下斷面距離約10km詳見(jiàn)下表。

表2 2019年蒿堰河水質(zhì)

3.2 計(jì)算工況

擬定工況為正常排放，正常排放是指污水處理廠(chǎng)設(shè)施整個(gè)廠(chǎng)區(qū)設(shè)備正常運(yùn)行。污水經(jīng)過(guò)污水處理廠(chǎng)處理后達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)，污染物排放濃度按尾水排放標(biāo)準(zhǔn)上限進(jìn)行計(jì)算。

3.3 水質(zhì)預(yù)測(cè)

利用以上參數(shù)條件，采用河流一維模型，以COD和NH3-N為污染物控制因子，對(duì)入河排污口對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)行計(jì)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(dá)到蒿堰河目標(biāo)水質(zhì)，即II類(lèi)水（COD≤15mgL，NH3-N0.5mg/L），于1100m達(dá)到背景濃度值（COD14.9mgL，NH3-N13mg/L）。COD排放影響濃度線(xiàn)長(zhǎng)1100m，NH3-N排放影響濃度線(xiàn)長(zhǎng)100m。

3.4 對(duì)水環(huán)境功能區(qū)的影響分析

由水質(zhì)預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)果可知，孟樓鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污水排放后即可稀釋達(dá)到GB3838-2002中地表水Ⅱ類(lèi)水質(zhì)要求。排污口下游西排子河水庫(kù)按照水質(zhì)Ⅱ類(lèi)管理目標(biāo)，因此，孟樓鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)排污口不會(huì)對(duì)下游水功能區(qū)造成危害。

表3 孟樓鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)排污口下游污染物濃度值預(yù)測(cè)

4 入河排污口影響后評(píng)價(jià)

根據(jù)襄陽(yáng)市環(huán)境狀況公報(bào)，詳見(jiàn)表4。

表4 漢江干流水質(zhì)類(lèi)別評(píng)價(jià)表

老河口市規(guī)定類(lèi)別為Π類(lèi)水體，從表4中我們可以看出，項(xiàng)目建成后，污水處理廠(chǎng)排污口的排放未對(duì)老河口江段水質(zhì)造成影響，與水質(zhì)預(yù)測(cè)結(jié)果一致。

5 結(jié)語(yǔ)

本論文在參考相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，采用河流一維模型，對(duì)老河口市孟樓鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)排放口的水質(zhì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，其主要研究?jī)?nèi)容及成果如下：（1）采用模型預(yù)測(cè)的方法，得出污水處理廠(chǎng)排污口對(duì)水環(huán)境功能區(qū)無(wú)影響。（2）通過(guò)在襄陽(yáng)市環(huán)境狀況公報(bào)，驗(yàn)證了水質(zhì)預(yù)測(cè)模型的可靠性。