魏 炜 莫品疆 杜 静

（广西交通职业技术学院，广西 南宁 530023）

入河排污口设置对下游水质影响评价研究

魏 炜 莫品疆 杜 静

（广西交通职业技术学院，广西 南宁 530023）

文章针对入河排污口设置论证中水质二维模型预测遇到的问题，在分析河流二维稳态混合衰减模型所需的各参数后，用工程实例进行了详细的演算和评价。为相关报告编写中水质影响评价提供了参考。

项水质影响评价；排污口论证；二维水质模型

1 引言

随着经济社会的发展，城市的规模不断扩大，各种工业园区不断涌现，为了保护区域水资源的开发和利用，各地对应的措施是规划建设区域集中式污水处理工程，对工业园区的污水进行统一处理后集中排放[1]。入河排污口是污水处理工程的重要组成部分，属涉河工程。根据相关的法律法规，需编制入河排污口设置论证报告，以分析入河排污口的设置对水功能区、水生态和第三者权益的影响。

要分析入河排污口设置的影响，其实质是要论证排污口的设置对下游水域水质的影响，这就需要对入河污染物的影响范围进行预测，计算出不同水域的污染物浓度。根据《水域纳污能力计算规程》[2]，污染物浓度的预测有三种模型：零维水质模型、一维稳态水质模型、二维稳态混合衰减模型。前两种模型由于计算量少、原理简单被大多数的入河排污口设置论证报告所应用，但是很多编制单位对于二维稳态混合衰减模型的应用却面临着技术上的难题，无从下手。因此，本文拟尝试用二维稳态混合衰减模型来评价拟设入河排污口对下游水质影响进行评价，以供报告编制单位提供参考。

2 河流二维稳态混合衰减模型

根据《水域纳污能力计算规程》[2]，河流二维稳态混合衰减模型方程如公式（1）。

式中：x－预测点离排放点的距离，m；y－预测点离排放口的横向距离（不是离岸距离），m；K1－河流中污染物降解系数，1/d；c－预测点(x,y)处污染物的浓度，mg/L；cp－污水中污染物的浓度，mg/L；Qp－污水流量，m3/s；ch－河流上游污染物的浓度(本底浓度)，mg/L；H－河流平均水深，m；u－河流流速，m/s；B－河流平均宽度，m；π－圆周率。其中，My是河流横向混合(弥散)系数，根据公式（2）进行计算，河段为弯曲河段时My值应当放大2～5倍。

式中，g－重力加速度，m2/s；I－水面坡降，无量纲；其余符号与上式相同。

3 实例分析

3.1项目概况

某城市工业新区拟建一座污水处理厂，集中处理工业园区的生产、生活污水后统一排放至区域内的河流，纳污河流的平均坡降0.366‰。经实地调查，规划排入污水处理管网工程的污染物主要是CODcr和氨氮，污水处理厂的近期规模为3万t/d，拟建排污口所在功能区下游有取水口1和取水口2，原有排污口在本污水处理厂建成后全部关停。项目拟建排污口位置、取水口位置、论证河段范围示意图见图1。污水处理厂进水与退水的水质标准见表1，取水口情况见表2，纳污河流近10年最枯月平均流量和相关水文参数见表3。

表1　污水处理厂进水与退水水质标准 （单位：mg/L）

表2　拟建排污口下游取水口信息

表3　纳污河流论证河段断面水文参数

3.2水功能区水质管理目标

根据该城市对纳污河流水功能区的区划结果，拟建排污口所在水功能区为工业用水区，水质管理标准执行《地表水环境质量标准》[3]（GB3838-2002）中的Ⅲ类水质标准。依据前期的监测结果，河段现状水质为Ⅱ水质。本次论证的河段为排污口断面至所在水功能区终止断面，共计15km，见图1。

图1　拟建排污口、取水口、论证范围位置示意图

3.3本底浓度的确定

根据评价前期对拟建排污口上游500m、下游100m河段断面的监测，通过插值法得到拟建排污口断面的本底浓度为：CODcr为6mg/L，氨氮为0.07mg/L。

3.4数学模型的建立

根据拟建污水处理厂尾水污染物的成分，选择CODcr和氨氮作为预测评价因子，采用宁波环境科学研究院地面水环评软件Eiaw10计算CODcr和氨氮的迁移扩散过程。计算的上边界为拟建排污口断面，下边界为拟建排污口所在水功能区终止断面，总长为15km，宽度为河面平均宽度200m。评价因子的综合衰减系数根据该城市对纳污水体给定的数值：CODcr为0.15（1/d），氨氮为0.18（1/d）。横向扩散系数My通过公式（2）计算，由于论证河段比较弯曲，最终取计算值的2倍为0.54。模型采用矩形网格嵌套的划分方法，把整个河流共划分为30000个10m×10m方格。

3.5计算工况

根据纳污河流的水文条件、污水处理厂进出水水质标准与污水处理厂正常排放和事故排放情况组成两种计算工况，如表4。

表4　排污影响计算工况拟定表

3.6计算结果

根据以上拟定的工况，计算 CODcr、氨氮在排入河中后的影响范围，即计算河中浓度恢复本底浓度所需要的长度和水域面积，同时对关键断面进行预测。计算河道不同断面左岸、中泓线、右岸的浓度成果分别见表5～表8。CODcr、氨氮在不同工况下排污水域污染面积计算成果见表9、表10。

表5　污水处理厂正常工况排污CODcr影响计算成果（单位：mg/L）

表6　污水处理厂正常工况排污氨氮影响计算成果（单位：mg/L）

表7　污水处理厂事故工况排污CODcr影响计算成果（单位：mg/L）

表8　污水处理厂事故工况排污氨氮影响计算成果（单位：mg/L）

表9　各工况下排污CODcr污染水域面积计算成果单位：m2

表10　各工况下排污氨氮污染水域面积计算成果单位：m2

3.7结果分析评价

从表5可知，在污水处理厂正常工况下，CODcr排入河后至下游10m断面处，河道的右岸浓度为9.41mg/L，河道中泓线和左岸的浓度仍然为本底浓度，说明排放的CODcr还没有扩散开来；在排污口下游300m断面处，河道左岸的CODcr恰好超过本底浓度，说明在此断面排放的CODcr扩散到了左岸；在下游1100m处，断面的浓度都恢复至本底浓度，说明CODcr的排放影响范围为1100m。下游1700m的取水口1、下游 2580m的取水口 2断面的浓度均低于本底浓度，说明CODcr的排放对两个取水口的水质不会造成影响。

同理，从表6可知，在排污口下游120m断面处，排放的氨氮扩散到了左岸；在下游4600m处，河道断面的氨氮浓度恢复到本底浓度；但是下游1700m的取水口1、下游2580m的取水口 2断面的氨氮浓度均高于本底浓度，说明氨氮的排放会对两个取水口的水质造成一定的影响。

同理，从表7可知，在排污口下游90m断面处，排放的CODcr扩散到了左岸；在下游5750m处，河道断面的CODcr浓度恢复到本底浓度；但是下游 1700m的取水口 1、下游2580m的取水口2断面的CODcr浓度均高于本底浓度，说明CODcr的排放会对两个取水口的水质造成一定的影响。

同理，从表8可知，在排污口下游80m处，排放的氨氮扩散到了左岸；在下游1250m处，河道断面的氨氮浓度恢复到本底浓度；但是下游1700m的取水口1、下游2580m的取水口 2断面的氨氮浓度均高于本底浓度，说明氨氮的排放会对两个取水口的水质造成一定的影响。

从表 9可知，在污水处理厂正常工况下排污，排放的CODcr的污染水域面积为212000m2，且污染的水域都仍符合Ⅱ类水质标准；在事故工况下污水处理厂排污，排放的CODcr的污染水域面积为1143088m2，且有3088m2水域超出了现状的Ⅱ类水质标准范围，有 858m2水域超出了河段管理目标Ⅲ水质标准范围。

从表10可知，在正常工况下污水处理厂排污，排放的氨氮的污染水域面积为960000m2，且污染的水域都在Ⅱ类水质标准范围内；在事故工况下污水处理厂排污，排放的氨氮的污染水域面积为2485050m2，且有5050m2水域超出了现状的Ⅱ类水质标准范围，有 560m2水域超出了河段管理目标Ⅲ水质标准范围。

根据以上的分析，在污水处理厂不同工况下，污水的排放影响范围和对两个取水口的影响评价见表11。

表11　污水处理厂不同工况下对水质影响结果表

因此，拟建排污口的设置，在污水处理厂正常工况下排污，对下游水质的影响长度为4600m，污染水域面积为960000m2；在事故排污时，影响下游12500m河段的水质，污染水域面积为 2485050m2。不管在正常工况，还是事故工况下，拟建排污口的设置，都会对取水口1、取水口2的水质产生一定的影响。

4 结语

本文针对入河排污口设置论证报告中二维模型预测污染物浓度的常见问题，分析河流二维稳态混合衰减模型所需的各参数，并举工程实例进行了演算评价。入河排污口论证中水质分析提供了一个参考，具有一定的应用价值。

[1] 周梦雷,胡焕发.城市新区污水处理厂入河排污口设置论证实例[J].资源节约与环保,2015,(3):207-209;

[2] GB25173-2010.水域纳污能力计算规程[s].北京:国家质量监督检验检疫总局,2010.

[3] GB3838-2002.地表水环境质量标准[s].北京:国家环境保护总局,2002.

The study on sewage outlet to the river for downstream water quality impact assessment

The article contracts to sewage outlet to the river for two-dimensional model to predict water quality of problem in demonstration,After analyzing the various parameters required for two-dimensional steady-state river mixed decay model, by project examples for a detailed calculation and evaluation. It provides a reference to the relevant water quality impact assessment in report.

Water quality impact assessment;sewage outlet to the rive;dimensional water quality model

P33

A

1008-1151(2015)11-0032-03

2015-10-10

广西高校科学技术研究项目（KY2015YB417）。

魏炜（1988－），男，广西灌阳人，广西交通职业技术学院专任教师，硕士，研究方向为水文水资源及水工建筑物；莫品疆（1969－），男，广西上林人，广西交通职业技术学院副教授，工程师；杜静（1979－），女，河南人，广西交通职业技术学院副教授，工程师。