APP下载

巢湖污染现状分析与治理研究

2013-12-12

巢湖学院学报 2013年1期
关键词:需氧量巢湖氨氮

金 玥

(合肥市行政学院,安徽 巢湖 238000)

1 巢湖污染现状及其主要指标

巢湖是我国五大淡水湖之一,水域面积约800平方公里,流域面积约1.35万平方公里。进入本世纪以来,伴随流域经济社会快速发展,巢湖湖泊富营养化日益严重,目前已经成为国家水污染重点治理的“三河三湖”之一。

湖泊富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。巢湖的富营养化以靠近合肥的西半湖污染最重,呈中度富营养状态;靠近巢湖市的东半湖污染其次,呈轻度富营养状态;全湖呈轻度富营养状态。巢湖西半湖主要出入河流有6条(图1),分别为合肥市境内的南淝河、十五里河、派河、塘西河,六安市舒城县境内的杭埠河、丰乐河,其中杭埠河入湖水量最大,约占总量的60%左右。环西半湖河流中水质为劣Ⅴ类的河流有4条,分别为南淝河、十五里河、塘西河、派河。

由于巢湖富营养化状况严重,水体中氮、磷含量丰富,造成蓝藻在夏秋季节大量繁殖,形成“水华”,导致水质明显恶化。近10年来,巢湖水质一直属于劣Ⅴ类水体,很长一段时间处于重度富营养化状态。2000年巢湖流域工业污染源达标排放后,污染程度有了一定的改善,但总磷、总氮等指标依然严重超标,水质持续恶化,富营养化程度未能得到有效改善,加强巢湖的综合治理已刻不容缓。

1.1 化学需氧量

化学需氧量(COD)往往作为衡量水中有机物含量多少的指标。化学需氧量越大,说明水体的有机物污染越严重。与另外两个反映有机物含量的指标,高锰酸盐指数和生化需氧量相比,化学需氧量能更好地反映水中有机物的总量。从图1可以看出,杭埠河、丰乐河有机物污染较轻,COD指标基本达到IV类标准,属轻度污染。派河COD指标达到V类标准,属中度污染。塘西河、十五里河、南淝河COD指标达到劣V类标准,属重度污染。

1.2 总氮量

总氮指的是水中有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮的总和。水中的总氮含量是衡量水质的重要指标之一,其测定有助于评价水体被污染和自净状况,控制水体中总氮的含量是保护水质的必要措施。从图2可以看出,总氮超标相当严重,巢湖西半湖6条主要河流的总氮指标全部达到地表水劣V类水体标准,属重度污染。

1.3 总磷排放量

对湖泊水体的研究结果表明,总磷浓度是限制浮游藻类生长的重要因素。磷的控制已成为我国当前湖泊富营养化治理的首选措施之一。从图3可以看出,杭埠河、丰乐河总磷指标基本达到II类标准,派河总磷指标达到III类标准,基本无磷污染。塘西河、十五里河、南淝河总磷指标达到劣V类标准,属重度污染。

1.4 氨氮排放量

氨氮是水体中的营养素,可导致水富营养化现象产生,是水体中的主要耗氧污染物,对鱼类及某些水生生物有毒害。氨氮主要来源于餐厨垃圾以及人和动物的排泄物,农用化肥的流失也是氨氮的重要来源。从图4可以看出,杭埠河、丰乐河氨氮指标基本达到II类标准,基本无污染。派河、塘西河、十五里河、南淝河氨氮指标达到劣V类标准,属重度污染。

1.5 挥发酚排放量

含挥发酚浓度高的废水不宜用于农田灌溉,否则会使农作物枯死或减产。挥发酚的主要污染源有黑色金属冶炼及压延加工业、化学原料及化学制品制造业、石油加工炼焦业、农副食品加工业、电力燃气及水的生产和供应业的工业废水。从图5可以看出,挥发酚指标全部达到III类水标准,符合农田灌溉水质标准(1 mg/l),基本无挥发酚污染。

2 巢湖污染主要成因分析

2.1 城镇生活污染

监测结果显示,流经城市地区的南淝河、十五里河、塘西河、派河河口均为劣V类水质,属重度污染。根据《第一次全国污染源普查公报》,城镇生活源是巢湖流域化学需氧量、氨氮、总氮和总磷排放的主要污染源,分别占各自排放总量的58%、82%、52%和68%;从各市污染物排放量来看,合肥市总磷、总氮和化学需氧量分别占流域排放总量的55.9%、74.0%和63.2%,可见合肥市是巢湖流域水污染治理的重点地区;从主要污染物入湖量分布来看,南淝河污染物入湖量最大,总磷、总氮和化学需氧量分别占流域入湖总量的26.9%,36.4%和40.1%,十五里河和塘西河污染物入湖总量小,但强度大,导致湖体难以有效稀释流入的污染物,从而在局部形成严重污染。

巢湖流域生活源化学需氧量排放量为10.73万吨,氨氮1.08万吨;工业源化学需氧量排放量为1.06万吨,氨氮0.095万吨。在两个单项指标上,巢湖流域生活污染是工业污染的10倍。从实际情况来看,对巢湖水体造成污染的工业污染源包括酿酒、食品等八个部门。自2000年以来,工业造成的污染已经得到有效的治理,对湖水的污染有限,而且这类点污染源相对也较容易通过污水处理的方式进行控制。目前,巢湖流域工业造成的水污染比率不到20%,大部分的污染是城镇生活污染造成的。

2.2 农村面源污染

监测结果显示,流经农村地区的杭埠河、丰乐河水质较好,河口水质基本达到IV类标准,属轻度污染。但考虑到杭埠河、丰乐河流量较大,两河入湖水量占总量的60%以上,其带入巢湖的污染物总量还是相当可观的。

造成农村面源污染的主要原因是传统农业的城乡物质循环系统被打破,而现代农业城乡物质循环系统没有建立。一方面,城市内部几乎没有农业植被,园林绿化也不使用有机肥料,致使原本用于农村耕地的有机肥随着城市的下水道和地面径流流入城市周边的水体,造成城市有机废物对水体的污染。另一方面,农村耕地得不到足够有机肥的补偿,只好使用由城市生产的大量化学肥料补充地力。而化肥在土壤中只有约30%被庄稼吸收,剩余部分则随着农田退水和地面径流而流入河流和湖泊,造成农村面源染。农村面源污染问题,是长期以来城市和农村之间的物质循环始终是单方向运动的结果。要想从根本上解决问题,必须从污染源头治理,尽快实现城乡物质的双向良性循环。

2.3 污水处理不彻底

总的来看,合肥市已先后建成王小郢、望塘、朱砖井等十多座大、中、小型城市污水处理厂,日处理能力达上百万吨。但是南淝河等流经城镇地区的河流依然污染严重,说明依然存在污水不经处理直接排放和污水处理厂净化能力有限的问题。

我国城市污水处理标准分为二级:一级处理是去除污水中的固体悬浮物;二级处理是去除水中溶解性物质,使之达到排放标准。典型的二级生物处理包括厌氧—缺氧—好氧三个阶段,通过聚磷菌吸收磷和反硝化菌转换氮达到脱氮除磷的目的(图六),也称A2O模式,适用于城市生活污水处理。

二级处理无法完全去除污水中的污染物,即使处理水达到了一级A排放标准,其中仍然含有一定量的氮、磷和有机物(表一),造成污染。要比较彻底的去除污染物,就必须对污水进行更进一步的自然生态处理。

目前治理城市污水主要依靠污水处理厂的净化功能。但是污水处理厂现有能力无法完全去除污水中的污染物,现有管网也没有完全实现雨污分流,城市排水仍然会对水体造成污染。同时小城镇缺少污水处理厂,部分污水不经处理就直接排放。以上种种问题,加剧了巢湖污染。

3 治理巢湖污染的对策建议

巢湖污染治理始终是全省乃至国家层面高度重视的问题,各个方面从不同角度进行了大量深入的研讨和实践,特别是,巢湖行政区划调整以后,过去长期制约巢湖污染治理和开发利用的体制障碍彻底得到解决,有利于合肥市统筹考虑巢湖的保护、治理和开发利用。

归结起来,巢湖综合治理的总体思路应当是:从全流域入手,湖内和湖外相结合,内源和外源相结合,工程措施和生物措施相结合,综合采取生态管理、生态调控、生态修复和生态重建等多种手段,促进人与自然的和谐,维护湖泊流域的生态平衡和实现资源的可持续利用。

3.1 以污染源控制和资源化利用为重点,加强巢湖外源污染控制

3.1.1 提高城镇污水处理水平

加快流域城镇污水处理设施建设,重点加强污水收集管网建设,逐步推进雨污分流,提高污水收集处理率,努力不让一滴没有处理的污水进入相关河流。积极推进污水处理厂污水处理工艺改造升级,提升污水处理标准,最大限度减少污染物的排放。

3.1.2 推广污水自然生态处理技术

自然生态处理技术在欧美等发达国家已有较大规模的应用,主要是通过构建人工湿地,利用自然生态圈的自我修复与水质净化功能来处理污水。我国的多个项目如北京奥林匹克公园、深圳洪湖公园、云南抚仙湖均采用了该项技术。巢湖市也有效利用了该技术,自2000年以来先后开展三期巢湖污染底泥疏挖工程,用清理出的淤泥灌入围堰构建人工湿地,有效改善了巢湖市水源地水质和生态环境。

表1 加人工湿地处理后与污水处理厂出水水质比较

污水湿地处理在城市郊区具有很好的发展前景,其在水源调蓄、气候调节、水质净化、物种保存等方面可发挥重要作用,而运行费用只有常规工艺的10%-50%。湿地能够消浪,促使沉积,降低沉积物的再悬浮,大量吸收水体和沉积物中的营养物,改变水生网络结构,同时又有资源利用价值。“十二五”期间,合肥将完成十大湿地建设,其中塘西河湿地和派河湿地等六大湿地的构建工程已经开始。

为此,在城镇治污工程的基础上,开展入湖河道尾水湿地恢复与构建工作,进一步拦截剩余氮磷。在入湖口清理淤泥,建立人工湿地,种植芦苇、水葫芦等植物,适当放养经过选择的鱼类,利用生态控制技术吸收水中氮磷等污染物质,抑制藻类的繁殖。在巢湖沿岸建立环湖湿地保护带,恢复和重建湖泊滨岸水生植物,实现长效生态调控和管理。

3.1.3 推广污染物资源化技术

近年来,城市生活垃圾和污水处理厂的污泥量不断增长,已成为急需解决的现实问题。目前对此类污染物的处理主要采用填埋、堆肥、焚烧等方法。但这些方法仅仅是将污染物转移,没有消除污染,环境风险大,二次污染问题严重。只有循环利用生活垃圾和污泥,变污染物为资源,才能彻底解决问题。

为此,根据实际情况和需要,选择合适的处理工艺将有机垃圾和污泥转化为沼气、生物柴油、有机肥等可商品化的资源。在农村地区以有机肥取代化肥。我国化肥使用强度高,但有效使用率低,大量流失的氮和磷导致水体富营养化。可通过测土配方、因土施肥来减少化肥农药的使用量。同时把城市有机垃圾和污泥转化生成的有机肥运往农村,用于替代化肥,变废为宝。通过以有机肥取代化肥的方法,农村地区可减少化肥和农药的用量,降低农业生产成本,提高农产品的品质,培养土壤肥力,真正有利于农业的可持续发展。

同时,大力推广沼气工程。对于单个农户,积极推广户用沼气。农村户用沼气以“一池三改”为主要建设内容 (建一口沼气池,改厨、改厕、改圈),实现人畜粪便无害化处理和污染物零排放。产生的沼渣、沼液是优质有机肥,可以大大减少化肥农药的使用量,遏制农村面源污染。对于人口相对集中和畜禽养殖规模比较大的地区,推广大中型沼气工程。采用集合多种技术手段的综合性处理模式,把有机生活垃圾、禽畜粪便、餐饮业餐厨垃圾以及污水处理厂污泥等污染物转化为沼气、沼渣沼液、再生水等资源。沼气提炼、罐装后用作汽车燃料,富含磷的沼渣沼液作为有机肥料返还农田,净化生活污水产生的再生水用于工业和农业。这种模式逐步推广到巢湖流域,可以根治巢湖污染,为解决巢湖流域及全国类似污染问题提供示范和借鉴。

3.2 以实施生物操纵为重点,加强巢湖内源污染治理

生物控制是湖泊内源污染的治本措施。常用的生物控制方法有种植并收获水生或湿生植物、回收利用藻类及放养鱼类等。综合考虑巢湖的自然、水文特点及各种现实性因素,放养鱼类可能是实施生物控制的比较可行的方法。放养鱼类治理水体污染技术又称为生物操纵,即通过调控湖泊中生物之间的食物链关系控制或减轻湖泊污染负荷。如在湖泊中放养鲢鳙会大大降低藻类现存量。鱼类捕捞后,可从湖水中除去可观的营养负荷。

生物操纵将渔业措施与污染治理结合起来,是生物工程和系统工程的结合,它有以下主要优点:一是可操作性强。除治污效果需仔细监测以调整渔业规模外,当渔业规模确定,渔业基础设施建成以后,基本操作可按渔业生产方式进行,因此,操作简便易行。二是作用范围大。不仅可在湖泊局部水域进行,而且可以在全湖开展,由于鱼类的运动能力强,其本身的分布不受水位变化的影响。三是综合效益较好。渔业措施与其他一些工程措施和生物措施相比,各类投入相对较低,在降低水体营养物质含量,减轻或消除蓝藻危害的同时,也会带来的渔业的发展,而且渔业产品具有较高的后续利用价值。

在实施生物操纵治理巢湖内源污染的同时,应着眼我省,积极推进引江济巢等工程建设。引江济巢不仅是优化巢湖水环境的重要工程性措施,而且也是远期规划建设的引江济淮重大水利工程的组成部分。但是,由于引江济巢工程浩大,应当进行充分科学的论证,确保工程经得起实践和历史的检验。

猜你喜欢

需氧量巢湖氨氮
悬浮物对水质氨氮测定的影响
黄河口附近海域化学需氧量和石油烃分布及其关键控制环境因子分析
巢湖,我的母亲
《水质化学需氧量的测定》新旧标准区别探讨
氧化絮凝技术处理高盐高氨氮废水的实验研究
微生物燃料电池阳极氨氮去除的影响因素
间位芳纶生产废水氨氮的强化处理及工程实践
巢湖玉卮意蕴长
华能巢湖电厂脱硝系统的改造
巢湖地区典型软土路基处理方法探讨