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阿什河水環(huán)境治理與保護探討

論文導(dǎo)讀::阿什河是松花江流域水環(huán)境質(zhì)量最差支河之一,為科學(xué)合理的推進阿什河水環(huán)境治理,本研究通過數(shù)值模型的量化分析,在優(yōu)化污水處理廠建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、時間的基礎(chǔ)上,提出了污水處理廠升級改造+人工濕地+水資源調(diào)度的水環(huán)境治理和保護綜合措施。
論文關(guān)鍵詞:阿什河,納污能力,升級改造,人工濕地,水資源調(diào)度

  1 概況
  阿什河為松花江右岸的一級支流,發(fā)源于尚志市帽兒山鎮(zhèn)尖山砬子張廣才嶺北端,全長213km,流域總面積3489km2。河道自東南向西北流經(jīng)哈爾濱市阿城區(qū)和市區(qū),并在市區(qū)東北角匯入松花江,全段蛇曲發(fā)育,河槽寬25~60m,比降約1/2500。西泉眼水庫(總庫容4.78億m3,其中興利庫容2.89億m3,調(diào)節(jié)庫容2.45億m3)將河道一分為二水資源調(diào)度,西泉眼水庫以上段長73km,西泉眼水庫以下段長140km,匯水面積為2400km2。
  由于流域截污治污能力遠(yuǎn)滯后于地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展,導(dǎo)致污水直排入河現(xiàn)象比較嚴(yán)重,引起河道水質(zhì)惡化,尤其是阿城區(qū)段及哈爾濱市區(qū)段,水質(zhì)基本為劣Ⅴ類,主要超標(biāo)因子為COD和氨氮。每年春夏之際,污水橫流,臭氣熏天,并已經(jīng)影響到松花江干流的水質(zhì)。目前,阿什河已被列入《松花江流域水污染防治規(guī)劃》中水質(zhì)較差的支流,急需整治。
  為科學(xué)合理推進阿什河水環(huán)境整治,研究采用水環(huán)境數(shù)學(xué)模型從納污能力角度對納污總量提出限排要求,并提出水環(huán)境治理的量化指標(biāo)。
  2 阿什河干流納污能力分析
  2.1研究計算基本條件
 。1)采用的水文、水質(zhì)邊界條件
  典型年型:枯水年型(90%保證率);
  下游入松花江口水位:115m~116m;
  上游西泉眼水庫下泄量及水質(zhì)條件:下泄量為0.1億m3/a(折合為0.32m3/s),水質(zhì)達到Ⅲ類地表水標(biāo)準(zhǔn)核心期刊目錄。
 。2)統(tǒng)計分析方法
  將全年劃分為冰凍期(1月~3月以及11月~12月,共計5個月)與非冰凍期(4月~10月,共計7個月)進行統(tǒng)計分析。統(tǒng)計分析的水質(zhì)指標(biāo)為COD和氨氮。
 。3)水質(zhì)改善目標(biāo)
  2011年全段消除黑臭(COD達到Ⅴ類,氨氮不高于3.0mg/L),2013年達到Ⅴ類水,2015年全段水質(zhì)達到水功能區(qū)劃要求。
 。4)現(xiàn)狀污染源
  目前水資源調(diào)度,阿什河全段污染物年入河污水量10133.9萬t,COD 34830.9t,氨氮3972.0t。
  2.2納污能力計算結(jié)果
  不同目標(biāo)年下阿什河干流的納污能力見表1。
  表1不同時期阿什河干流納污能力統(tǒng)計(單位:t/d)
  Tab1. Statistics of pollutant carrying capacity of Ashi-river in different period(Unit:t/d)
  

目標(biāo)年

COD

氨氮

非冰凍期

冰凍期

非冰凍期

冰凍期

2011年

21.63

16.13

1.97

1.47

2013年

21.63

16.13

1.18

0.90

2015年

14.74

11.10

0.81

0.62

為實現(xiàn)水質(zhì)目標(biāo)要求,2011年之前阿什河全段應(yīng)削減COD 79.3 t/d,削減率為83.1%,削減氨氮9.41t/d,削減率為86.5%;2013年之前阿什河全段應(yīng)繼續(xù)削減氨氮0.57t/d,總削減率達91.7%;2015年之前阿什河全段應(yīng)繼續(xù)削減COD 5.03t/d,總削減率達88.4%,繼續(xù)削減氨氮0.28t/d,總削減率達94.3%。
  3 水環(huán)境治理與保護研究
  河道水環(huán)境治理與保護的方法是截污治污以及水資源調(diào)度,其中截污治污是根本,水資源調(diào)度是輔助。目前可行的截污治污措施主要有加大污水收集能力、提高污水廠處理等級、人工濕地工程[1,2]等。
  3.1截污治污效果分析
  為推進阿什河水環(huán)境整治,哈爾濱市相關(guān)部門已經(jīng)制定了污水處理廠分期實施計劃:2010年底前(一期)完成阿城(5萬t/d)、信義(10萬t/d)兩座污水處理廠以及相關(guān)污水截流工程的實施,其中兩座污水處理廠尾水(出水等級均為一級B)排入阿什河,截流工程的尾水改排至松花江。2015年(二期)將阿城污水廠擴容至10萬t/d,信義污水處理廠擴容至25萬t/d。相關(guān)截污治污工程建成運行后,2011年、2015年阿什河干流污染物實際入河量見表2。
  表2污水處理廠建成后阿什河全段納污總量統(tǒng)計
  Tab 2. Statistics of pollutantcarrying capacity of Ashi-river after the built of sewagetreatment plants
  

目標(biāo)年

污水量(104t/d)

COD排河量(t/d)

氨氮排河量(t/d)

2011年

25.24

21.40

3.29

2015年

37.29

22.37

5.59

與表1相比可以看出,即使提高污水收集處理率,阿什河全段實際納污量仍大于納污能力,尤其是氨氮指標(biāo)水資源調(diào)度,所以必須采用更強有力的措施?梢圆扇〉拇胧┌ㄎ鬯畯S升級改造、利用阿什河沿線空地設(shè)置人工濕地、開展水資源調(diào)度。
  3.2污水處理廠升級改造效果分析
  污水處理廠升級改造是改善河道水環(huán)境的重要和必要措施[3]?紤]到工程的建設(shè)周期,本研究按照“2013年完成一期污水處理廠的一級B到一級A的升級改造,2015年污水處理廠按照一級A標(biāo)準(zhǔn)建成”進行進一步分析。不同目標(biāo)年下阿什河全段實際納污量見表3。
  表3不同目標(biāo)年下阿什河全段納污總量統(tǒng)計表
  Tab 3. Statistics of pollutantcarrying capacity of Ashi-river in different year
  

目標(biāo)年

污水量(104t/d)

COD排河量(t/d)

氨氮排河量(t/d)

2011年

25.24

21.40

3.29

2013年

25.24

19.01

2.07

2015年

37.29

18.64

2.98

對比上表和表1,可以得出以下結(jié)論:
 。1)2013年:隨著一期污水處理廠的升級改造,阿什河納污總量有所降低,但全年的氨氮以及冰凍期的COD仍大于河道納污能力;
  (2)2015年:污水處理廠二期工程建成后,將現(xiàn)狀并未排入阿什河的污水通過污水處理廠排入阿什河,提高了排入阿什河的污水量,納污總量也有所增加,導(dǎo)致全年的氨氮以及冰凍期的COD仍大于河道納污能力核心期刊目錄。
  可見,即使通過污水處理廠升級改造以及增加污水收集能力,非冰凍期COD的入河量低于納污能力,但冰凍期COD以及全年的氨氮入河量依然大于納污能力,應(yīng)采用人工濕地以及水資源調(diào)度等措施進一步增強河道納污能力,尤其是加強對N元素的降解。
  3.3人工濕地+水資源調(diào)度效果分析
  由于人工濕地的處理能力與工藝、水情等因素密切相關(guān),本研究根據(jù)相關(guān)的研究成果[4,5,6]提出了四組人工濕地的處理能力工況(見表4),以研究不同情況下需要的水資源量,供相關(guān)部門決策使用。研究結(jié)果見表5。
  表4人工濕地對COD和氨氮去除能力方案表
  Tab4. Schemeof purifyability of wetland in COD and NH3-N
  

編號

COD最低去除能力(%)

氨氮最低去除能力(%)

非冰凍期

冰凍期

非冰凍期

冰凍期

工況1

40

20

30

20

工況2

50

25

40

25

工況3

60

30

50

30

工況4

70

40

60

40

表5人工濕地對COD和氨氮去除能力統(tǒng)計表
  Tab5. Statisticsof purifyability of wetland in COD and NH3-N
  

編號

2011年

2013年

2015年

非冰凍期

冰凍期

非冰凍期

冰凍期

非冰凍期

冰凍期

工況1

1.0

4.0

2.1

6.0

7.5

8.0

工況2

0.32

3.5

0.5

5.0

6.5

7.8

工況3

0.32

3.0

0.32

4.5

6.0

7.8

工況4

0.32

1.8

0.32

3.0

4.9

6.9

通過計算結(jié)果分析可知,一方面,隨著人工濕地處理能力的提高,阿什河需要的水資源量也有所降低水資源調(diào)度,尤其是在非冰凍期,所以應(yīng)盡量發(fā)揮人工濕地的作用。但另一方面,即使人工濕地對COD和氨氮的去除率分別達到70%和60%,依然需要一定規(guī)模的水資源量,由于西泉眼水庫下泄能力有限,而本段松花江水質(zhì)基本達到Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn),建議下階段研究“引松濟阿(引松花江水至阿什河)”工程的可行性。
  4 結(jié)論和建議
  (1)為確保阿什河水質(zhì)達到規(guī)劃目標(biāo)要求,對污水處理廠升級改造以及加大截污治污力度是不夠的,需要采用污水處理廠升級改造+人工濕地+水資源調(diào)度的綜合措施。
 。2)由于未來阿什河最大的污染源是污水處理廠的尾水,所以除了在阿什河干流設(shè)置人工濕地外,在污水處理廠尾水排放口也應(yīng)設(shè)置一定規(guī)模的人工濕地。建議下一階段對人工濕地的工藝、位置、規(guī)模等深入開展研究,尤其是加強對N元素降解能力的研究。
  (3)由于西泉眼水庫庫容量有限,在充分發(fā)揮人工濕地作用的情況下,建議對“引松濟阿”工程的可行性進行深入論證分析。

參考文獻:
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[6]原野,楊雪等.人工濕地在我國北方寒冷地區(qū)的應(yīng)用[J],環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟, 2010(5):41-44
 

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