連云港西北組團污水處理廠事故排放影響分析

陶淑蕓 王桂林

連云港西北組團污水處理廠事故排放影響分析

陶淑蕓 王桂林

連云港開發(fā)區(qū)西北組團污水處理廠是連云港市臨港產(chǎn)業(yè)區(qū)規(guī)劃建設(shè)中重要的配套環(huán)保設(shè)施，該項目以連云港開發(fā)區(qū)的發(fā)展建設(shè)為契機，按照連云港開發(fā)區(qū)總體規(guī)劃的要求進行建設(shè)，是政府為民辦實事的一個重大舉措，有利于改善區(qū)域水環(huán)境，治理水污染，維護生態(tài)平衡，提高人民生活質(zhì)量，讓經(jīng)濟建設(shè)與環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展。污水處理廠的建設(shè)可以收集處理區(qū)域內(nèi)污廢水并達標(biāo)排放，改善區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量，但如果出現(xiàn)事故排放，將對入河排污口所在水體造成污染。

該污水處理廠位于連云港開發(fā)區(qū)臨洪路以東，云池路以北，云橋路以西，開泰支河以南，占地面積約74.6畝。一期工程規(guī)模4.8萬t/d，遠期總規(guī)模25萬t/d。遠期服務(wù)范圍包括沿海鐵路預(yù)留線以北，入海水道以西，臨港路以東片區(qū)。污水處理工藝為“MSBR+高效混凝沉淀+轉(zhuǎn)盤過濾+二氧化氯消毒”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A標(biāo)準(zhǔn)，達標(biāo)尾水?dāng)M經(jīng)排水干管通過泵站提升爬坡過堤排入大浦河排水通道。

1 可能發(fā)生的事故性排放原因分析

連云港市區(qū)在大地構(gòu)造上處在膠東隆起與蘇北凹陷兩個不同地質(zhì)構(gòu)造單元的交接部位。附近主要有古東北向構(gòu)造雙店—堰水房斷裂、華夏系構(gòu)造邵店—桑墟斷裂、新華夏系構(gòu)造海洲—泗陽斷裂等三條區(qū)域性斷裂，另有十余條小斷裂在新生代，郯廬斷裂斷塊活動明顯，以張性為主，該斷裂帶近代有活動，歷史記載近代郯廬斷裂發(fā)生過強烈地震（震級達8級以上）。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），連云港抗震設(shè)防烈度為7度，地震動峰值加速度0.10g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45s，該區(qū)域存在地震風(fēng)險。連云港市地形以殘丘隴崗和平原洼地為主，城區(qū)地面高程僅2.5～3.5m（廢黃河零點）。連云港位于我國南北氣候過渡帶，屬大陸性季風(fēng)氣候，年降雨分布不均，多集中在汛期，受極端天氣影響易發(fā)生內(nèi)澇。上游沂、沭、泗諸水主要過市境新沂河、新沭河入海，是著名的“洪水走廊”，需承受上游7.8萬km2集水面積的來水，多年平均過境水量達60.5億m3，汛期過境客水行洪量大，給市區(qū)防洪帶來壓力。城市受上游行洪、區(qū)域山洪、城市內(nèi)澇、外海風(fēng)暴潮綜合影響，防洪排澇、防臺御潮形勢相當(dāng)嚴(yán)峻。

該污水處理廠廠址位于連云港市開發(fā)區(qū)，屬于蘇北濱海平原區(qū)，地形平坦開闊，地勢由南向北逐漸降低，其入河排污口距離海岸線約4.6km，更易受臺風(fēng)、洪澇等自然災(zāi)害影響，造成廠區(qū)積水內(nèi)澇、停水停電、設(shè)備停運等故障。同時，若出現(xiàn)污水處理廠進水水質(zhì)水量超標(biāo)、廠內(nèi)部本身系統(tǒng)機械故障、生物處理系統(tǒng)故障等情況時，也易造成尾水不達標(biāo)事故排放。考慮以上風(fēng)險，需分析事故排放對環(huán)境的影響。

2 對河道水體水質(zhì)影響

該污水處理廠尾水排放經(jīng)大浦排水通道匯入黃海，項目尾水受納水域為大浦河排水通道大浦閘至擬建入河排污口10800m河段、排污口至三洋港閘1977m河段、三洋港閘至入海口2603m河段，以及臨洪河口近岸海域。

2.1 模型選擇

大浦排水通道河道順直，河道特征和水力條件沒有明顯變化，根據(jù)《水域納污能力計算規(guī)程》（GB/T25173-2010）選用河流一維模型進行預(yù)測計算。河流一維模型的解析方程為：

2.2 預(yù)測工況

該污水處理廠一期工程設(shè)計排水量：4.8 萬 m3/d（折算為 0.556m3/s）。正常排放工況：污水經(jīng)處理后按《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中一級A標(biāo)準(zhǔn)正常排放，廢水中COD的濃度為≤50mg/L，NH3-N的濃度為≤5mg/L（水溫≤12℃時為 8mg/L），見表1。事故排放工況：由于污水處理廠故障，導(dǎo)致全部進廠污水未經(jīng)處理直接排放，最不利情況下的排放濃度按進水水質(zhì)排放計，即COD為450mg/L、氨氮為 35mg/L，見表 2。

表1 預(yù)測工況條件一覽表

表2 污染源源強一覽表

表3 大浦排水通道水文水力情況表

圖1 排污對受納水體水質(zhì)影響（氨氮）

圖2 排污對受納水體水質(zhì)影響（COD）

2.3 參數(shù)確定

污染物綜合衰減系數(shù)K是反映污染物沿程變化的綜合系數(shù)，它體現(xiàn)污染物自身的變化，也體現(xiàn)了環(huán)境對污染物的影響。它是計算水體納污能力的一項重要參數(shù)，對于不同污染物、不同的環(huán)境條件，其值是不同的。根據(jù)淮河流域水資源保護規(guī)劃工作中的K值試驗結(jié)果，采用K值與河段平均流速的經(jīng)驗關(guān)系式K=0.025+0.66u（相關(guān)系數(shù) 0.776），NH3-N的 K值為 COD的0.8倍。C0是指初始斷面污染物濃度，根據(jù)上游河段大浦河水功能區(qū)2020年Ⅳ類水水質(zhì)目標(biāo)，COD取值為30mg/L，氨氮取值為1.5mg/L。

三洋港工程建成后，排水通道排水閘每天開閘約6h，其余時間關(guān)閉。上游大浦閘運行方式與其同步。根據(jù)大浦閘多年運行記錄，大浦閘污水日平均排放量約為5m3/s。根據(jù)大浦排水通道設(shè)計條件，推算出大浦排水通道的水文水力情況，見表3。

2.4 正常與事故排放預(yù)測結(jié)果分析

選取CODcr和NH3-N作為預(yù)測指標(biāo)，該污水處理廠在正常達標(biāo)排放、事故狀態(tài)排放情況下，尾水排放對大浦排水通道的水質(zhì)影響分析結(jié)果見圖1、圖 2。

在項目尾水正常達標(biāo)排放情況下，排污口所在斷面COD相對本底濃度增加5.56mg/L，占本底20.8%，至三洋港閘處，COD增加了5.44mg/L，為31.59mg/L；排污口所在斷面NH3-N相對本底濃度增加0.56mg/L，占本底40.7%，至三洋港閘處，NH3-N增加0.55mg/L，達1.89mg/L。大浦排水通道自排污口到三洋港閘處，COD與NH3-N濃度值都有所增加，但濃度值增加有限，COD僅超Ⅳ類水限值1.59 mg/L，NH3-N超 Ⅳ 類 水 限 值 0.39 mg/L。超標(biāo)水域位于河道下游，占河道總長的15.5%，絕大部分水體水質(zhì)不受其影響。

在非正常與事故情況下，對受納水體水質(zhì)的影響比正常達標(biāo)排放情況下對水質(zhì)的影響大得多，相對本底濃度 COD增加 284.5%，NH3-N增加187.2%，排水通道自上游大浦閘到排污口處，再到三洋港閘處，COD水質(zhì)類別由Ⅳ變?yōu)榱英躅?，NH3-N水質(zhì)類別由Ⅳ類變?yōu)榱英躅?。因此需要?yán)格加強管理，努力減少事故發(fā)生。

3 對臨洪河口近岸海域影響

大浦排水通道下游三洋港閘下臨洪河口為感潮河段，根據(jù)一維非穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型，采用St.Venant方程建立水量控制微分方程，采用對流擴散方程建立水質(zhì)控制微分方程，計算大中小等潮型下的排放影響。

在正常排放情況下，排放口下游2.5km斷面（即三洋港閘下0.5km）COD最大濃度增量為12.3mg/L，與現(xiàn)狀濃度疊加后超標(biāo)；平均濃度為3.6mg/L，與現(xiàn)狀濃度疊加后略微超標(biāo)。以后各斷面平均濃度增量與現(xiàn)狀濃度疊加后不超標(biāo)，可達到相應(yīng)水質(zhì)功能要求，該項目正常排水對臨洪河口近岸海域影響不大。

在事故工況下，排放口下游6.7km斷面（即三洋港閘下4.7km）COD平均濃度為3.4mg/L，與現(xiàn)狀濃度疊加后恰好達標(biāo)。以后各斷面平均濃度增量與現(xiàn)狀濃度疊加都不超標(biāo)，可達到相應(yīng)水質(zhì)功能要求。可見，該項目事故工況下非正常排水，超標(biāo)河段的距離可增加至閘下4.7km，對臨洪河口近岸海域的污染大大增加。因此需加強管理措施，嚴(yán)格杜絕事故排放。

4 結(jié)論與分析

連云港開發(fā)區(qū)西北組團污水處理廠一期工程尾水排放量4.8萬t/d，執(zhí)行國家污水處理廠一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。在正常達標(biāo)排放情況下，不會造成排水通道上下游CODcr與NH3-N水質(zhì)類別改變，對相關(guān)水域水質(zhì)、生態(tài)的影響較小。

但當(dāng)污水處理廠因自然災(zāi)害或營運故障而發(fā)生事故排放時，對受納水體水質(zhì)的影響較正常達標(biāo)排放情況下嚴(yán)重，排水通道上下游COD與NH3-N水質(zhì)類別由Ⅳ類變?yōu)榱英躅?。因此需要?yán)格加強污水處理廠自身的科學(xué)建設(shè)和管理，對入河排污口進行日常監(jiān)測，提高應(yīng)對自然災(zāi)害風(fēng)險能力，制訂應(yīng)急預(yù)案，完善各項事故處理措施，杜絕事故排放，并向相關(guān)水域水行政主管部門及時報送污水處理廠的運行信息，確保污水處理廠正常運行、達標(biāo)排放

江蘇省水文水資源勘測局連云港分局 222004）