赵 吉吉，郑国臣，何佳吉

（松辽流域水资源保护局，吉林长春130021）

嫩江县污水处理厂扩排工程对水功能区影响

赵 吉吉，郑国臣，何佳吉

（松辽流域水资源保护局，吉林长春130021）

文章采用建立二维稳态混合衰减模型，计算污染物入水混合过程中污染物的浓度增加值，通过分析比较各水期污水处理厂排放废水的主要污染物削减值，得出枯水期污染物削减效果优于平水期和丰水期的结论，证明了二期工程入河排污口设置有助于改善水功能区水质。

排污口；水功能区；污染物；水期;嫩江县

1 概 况

嫩江县污水处理厂位于黑龙江省黑河市嫩江县城镇西北部，一期工程设计处理能力为1.5万t/d，入河排污口位于2+800排水闸处，通过涵闸连续排放。目前污水处理厂已经满负荷运行，每天仍然约有0.2万t城镇退水未经处理直接入河，污水处理厂现有的污水处理能力已经不能满足实际需求。为保障区域水资源安全，满足经济社会发展需要，嫩江县污水处理厂计划开展二期工程建设，二期工程新增污水处理能力1.5万 t/d，项目排污口论证属于扩大排污口，污染物排放标准将继续执行GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。

2 水功能区管理要求及污染物排放

2.1 水功能区管理要求

排污口所在水功能区为嫩江黑蒙缓冲区1，尼尔基库末断面为嫩江黑蒙缓冲区1水质的控制断面，位于排污口下游15 km处，代表该功能区水质状况。此外，嫩江黑蒙缓冲区1下游衔接嫩江尼尔基水库调水水源保护区。

根据《松花江流域水资源保护规划》，2020年嫩江黑蒙缓冲区1的水质目标为III类。作为衡量水质优劣的重要参数，要求河流中化学需氧量浓度小于等于20 mg/L，氨氮浓度小于等于1.0 mg/ L。本文选取污染物中的的化学需氧量和氨氮作为影响水功能区水质的重要指标进行分析论证。

2.2 二期工程建设后污染物排放

嫩江县污水处理厂采用A2/O工艺进行污水处理。进水化学需氧量小于等于360 mg/L，氨氮小于等于30 mg/L；出水化学需氧量小于等于60 mg/ L，氨氮小于等于8 mg/L（水温大于12℃），氨氮小于等于15 mg/L（水温小于等于12℃）。

按上述处理效果和污水处理量，计算2020年二期工程建成后（处理能力达3万t/a）对水质的改善作用。二期工程建成后，丰、平、枯水期污水处理厂废水中化学需氧量和氨氮入河削减状况见表1。

表1 污水处理厂主要污染物削减排放状况表

3 预测模型的选取及参数的确定

3.1 预测模型

污水入江后需流经一段江段才能与江水充分混合。混合过程段长度由下式计算：

式中：B河流宽，m；α排放口到岸边距离，m；u流速，m/s；H平均水深，m；I河流底坡或地面坡度，‰；g重力加速度，9.8 m/s2。

混合过程段为污染物的扩散衰减过程。采用二维稳态混合衰减模型计算河流中混合过程段各种污染物的浓度增加值。模型如下：

式中：y为横向扩散距离，m；x为纵向扩散距离，m；Cp为污染物削减浓度，mg/L；Qp为废水排放量, m3/s；My为横向扩散参数，m2/s；B为河流宽度，m；k1为自净系数，d-1。

3.2 模型中参数的确定

1）设计流量

水期划分：丰水期6—9月，平水期4月、5月、10月、11月，枯水期12—3月。

控制断面借用上下游水文站资料确定断面设计流量，丰、平水期采用各水期90%保证率的最小月平均流量作为设计流量，枯水期采用75%保证率的最枯月平均流量，并考虑城市污水排放量的汇入。

2）设计流速

采用连续10年的系列水文资料，按公式U= a+bQ进行线性回归计算出模型中参数a和b值后，确定计算模型。其中，U为断面的河水流速，m/s；Q为流经该断面的河水设计流量，m3/s。

3）设计平均水深

采用河段内10年的系列水文资料，按公式：H=a+bQ进行线性回归计算出模型中参数a，b值后，确定计算模型。其中，H为河段平均水深，m；Q为河段江水设计流量，m3/s。

4）河流宽度

采用河段内10年的系列水文资料，按公式B= a+bQ进行线性回归计算，计算出模型中a和b值后，确定计算模型。其中，B为河流宽度，m；Q为河段江水设计流量，m3/s。

5）综合衰减系数

污染物综合衰减系数K值是反映污染物沿程变化的综合系数，它是计算水体纳污能力的一项重要参数，对于不同的污染物、不同的环境条件，其值是不同的，综合衰减系数根据实测数据估算。

污染综合衰减系数枯水期K化学需氧量在0.058～ 0.071 d-1之间选取，K氨氮在0.072～0.084 d-1之间选取；平水期K化学需氧量在0.088～0.107 d-1之间选取，K氨氮在0.106～0.128 d-1之间选取；丰水期 K化学需氧量在0.121～0.146 d-1之间选取，K氨氮在0.146～0.176 d-1之间选取。综合衰减系数计算公式如下：

式中：CA，CB为A，B断面的污染物浓度，mg/L；u为干流流速，m/s；L为A，B断面之间的距离，m。

4 预测结果

4.1 混合带长度

通过式（1）计算，丰水期混合带长75 km，平水期混合带长58.3 km，枯水期混合带长41.5 km。从预测结果可知，污染物在排污口至尼尔基库末之间的15 km河道内不能与江水完全混合，进入尼尔基水库流经137.7 km至库区坝址后，江水中的污染物完全混合。从偏安全考虑，江水进入库区后不考虑污染物的自净作用，只考虑污染物的稀释混合扩散过程。

4.2 模型中横向扩散参数的估值

采用泰勒法进行计算，计算模型如下：

采用上述模型及参数，经计算，My值分别为：丰水期1.22 m2/s，平水期0.58 m2/s，枯水期0.31 m2/s。

4.3 污染物在黑蒙缓冲区1江段的预测结果

排污口污染物正常排入嫩江后，污染物在排污口下游15 km内的混合衰减过程通过式（2）进行预测。各水期15 km距离范围内污染物化学需氧量和氨氮的浓度削减情况，预测情况见表2至表4。

嫩江县污水处理厂二期工程建设完成后，排污口下游15 km内，预测丰水期化学需氧量削减0.036 mg/L，氨氮削减0.002 6 mg/L；平水期化学需氧量削减0.124 mg/L，氨氮削减0.009 mg/L；枯水期化学需氧量削减0.409 mg/L，氨氮削减0.020 1 mg/L。

5 结 论

通过建立的模型计算排污口下游15 km内的主要污染物衰减值，证明了嫩江县污水处理厂二期工程入河排污口排污削减效果受到流量影响，枯水期污染物削减效果最好，平水期次之，丰水期最差；污水处理厂二期工程建设可以较好的削弱污染物对水功能区水质的影响，保护下游尼尔基水源地供水安全。

表2 丰水期污染物削减值预测 mg/L

表3 平水期污染物削减值预测 mg/L

表4 枯水期污染物削减值预测 mg/L

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表2 各类土采用的坍岸坡稳定角建议值

X5

A

1002－0624（2016）12－0020－03

2016-06-22

[收稿日期]2016-02-23