山美库区2011年污染物预测与入库量计算

林加兴

(福建省泉州市山美水库管理处,福建 泉州 362321)

1 流域概况

山美水库是一座以灌溉为主,结合防洪、供水、发电等综合利用的大型水利枢纽工程,位于南安市境内,水库控制集雨面积1023 km2,总库容6.55×108m3,担负着晋江下游8个县、市、区400万人口的生活和生产用水,年供水量约10×108m3;山美库区主要涉及泉州市三个县市,分别为南安市、永春县和德化县的20多个乡镇,据统计2011年初流域内常住人口为61.31万人[1]。

2 库区污染物排放量

2.1 流域生活污水量预测

由于流域内大部分城镇还没有正式投入运行生活污水处理厂,所以生活污水中污染物考虑为直接排放。参考《全国水环境容量核定指南》中人均产污系数的推荐值并结合流域内城镇的特点,确定流域内城镇人均综合用水定额为220 L/(人·d),污水排放系数为0.85,农村人均生活用水定额为150 L/(人·d),污水排放系数取0.60[2]。

2.1.1 预测方法

生活污水量预测的计算公式如下

式中:Q为居民生活污水量(t);N为规划设计人口数(人);q为规划期内的生活污水量定额〔L/(人·d)〕。

2.1.2 生活污水排放量

根据2011年初库区人口值以及上述计算标准,计算得2011年流域生活污水排放量总量见表1。

表1 2011年流域内各乡镇污水排放量

2.2 流域污染物排放量预测

污染物排放量按点源和面源分别进行预测,其中点源包括城镇生活,面源包括农村生活、农田径流和畜禽养殖。

2.2.1 城镇生活污染物排放量计算

参考《全国水环境容量核定指南》中人均产污系数的推荐值并结合流域内城镇的特点,确定流域内城镇人均产污系数为COD 75 g/(人·d),氨氮 5 g/(人·d),总磷1.2 g/(人·d)。根据流域内城镇人口数,计算流域内2011年城镇生活污染物排放量见表2。

表2 2011年流域内各乡镇城镇生活污染物排放量

2.2.2 农村生活污染物排放量计算

参考《全国水环境容量核定指南》中人均产污系数的推荐值并结合流域内农村的特点,确定流域内农村人均产污系数为COD 40 g/(人·d),氨氮 4 g/(人·d),总磷0.7 g/(人·d)。根据流域内农村人口数,计算流域内2011年农村生活污染物排放量见表3。

表3 2011年流域内各乡镇农村生活污染物排放量

2.2.3 农田径流污染源估算

流域土壤类型主要是壤土,主要作物为稻谷、甘薯、蔬菜等,根据《全国水环境容量核定技术指南》中相应的修正系数进行修正,并对2011年流域内农田径流污染物进行估算,标准农田源强系数为COD 259.5 kg/(hm2·a),氨氮 52.5 kg/(hm2·a),总磷 12 kg/(hm2·a)。计算结果见表4。

表4 2011年流域内各乡镇农田径流污染物排放量

2.2.4 畜禽养殖污染源估算

根据山美水库流域内养殖情况,取猪的养殖排污系数为:COD 17.9 g/(头·d)、氨氮3.2 g/(头·d)、总磷0.8 g/(头·d)。畜禽量按照如下关系均换算成猪的量:60只家禽=1头猪,3只羊=1头猪,5头猪=1头牛。据调查,2011年流域内各乡镇的畜禽折合后55.68×104头,计算流域畜禽污染物排放量,见表5。

表5 2011年流域内各乡镇畜禽养殖污染物排放量

2.3 工业污染源排放量预测

按2008年规划报告提供的资料,流域内16家工业污染源的排污状况调查与分析表明,工业企业统计废水年排放总量为911×104t,COD排放量为2203 t,氨氮的排放量为277 t,总磷排放量为75 t,工业企业主要涉及造纸及纸制品、化工、陶瓷、火电、农副食品加工等行业。目前流域内重点工业企业生产废水和污染物排放量,见表6[3]。

表6 目前流域内重点工业企业生产废水和污染物排放量统计表

经以上污染源排放量预测计算,即2011年流域内各类污染源的污染物排放量见表7。

表7 2011年流域内各类污染物排放量汇总表 单位:t/a

3 库区污染物入库量计算

各类污染物入库计算公式如下:

式中:W排放量为工业污染物排放量(t/a);β为工业污染物入库系数;θ为被污水处理厂处理掉的量(t/a)。

式中:W排放量为城镇生活污染物排放量(t/a);β为城镇生活污染物入库系数;θ为被污水处理厂处理掉的量(t/a)。

式中:W排放量为农村生活污染物排放量(t/a);β为农村生活污染物入库系数。

式中:W排放量为农田径流污染物排放量(t/a);β为农田径流污染物入库系数;γ为修正系数。式中:W排放量为畜禽养殖污染物排放量(t/a);β为畜禽养殖污染物入库系数。

根据库区调研分析,并结合山美水库流域的实际状况分析,确定各类污染源入库系数,见表8。

表8 库区内各类污染源入库系数表

工业废水和城镇生活污水排放量急剧增加,但是污水处理率相当低,大部分污水直接排放或不达标排放,根据调查分析被污水处理厂处理掉的量占直接排放量 θ=20%,并结合山美水库流域的实际状况分析,按各类污染源入库系数取值进行计算,即2011年流域内各类污染源入库量的计算结果统计见表9[4]。

表9 2011年库区内各类污染物入库量统计表(t/a)

4 流域污染存在问题与建议

4.1 污染源

流域内不同类污染源的污染物COD、氨氮和总磷入库量的比例分别见表10。

表10 2011年库区内各类污染物入库量统计比例表(%)

由表10可知,生活污染源和工业污染源是山美水库流域内主要污染源,其COD、氨氮和总磷的入库量分别占总入库量的74%、58%和58%[5]。

4.2 存在问题

(1)随着山美水库流域内人口的不断增长和工业企业的快速发展,生活污水和工业废水排放量急剧增加,但是污水处理率相当低,大部分污水直接排放或不达标排放,对环境产生的压力越来越大,已成为山美水库流域的主要污染源

(2)目前,山美水库流域内污染物入库量负荷远远超出水体纳污能力,根据调研分析,并结合山美水库流域的实际状况,生活污染源和工业污染源入库系数达到0.8～1.0,导致流域内大部分水体不能满足水环境功能要求。水体受污染程度非常严重,不能满足《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质标准,基本维持在Ⅳ～Ⅴ类水质标准,有时会出现劣Ⅴ类的情况[6]。

4.3 建议

(1)实施山美水库水生态系统保护与修复技术工程的建设,以达到重建水生态系统的良好结构,实现其功能的恢复,同时改善水质。主要包括前置库技术、人工湿地、生物操纵技术等。工程建成后,要求水质达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III～IV类标准。

(2)完善流域水污染监测机制。制定饮用水水源地保护的监督管理能力建设方案,建设水源地监控信息系统、建立水源地环境管理信息系统、健全水资源质量监测网络。

(3)加强环境宣传教育,提高民众环境保护意识。加大生态环境保护和生态建设政策、法规、知识宣传力度,提高人民群众的生态保护意识,从人民生产、生活的各个环节上,控制污染物产生和排放量,实现污染物排放的社会化全过程控制。加强环保执法队伍建设。

(4)建立以政府为主导的多元化投资机制,山美水库流域的各级政府要保证环保投入与财政收入同步增长。

5 结 语

就山美水库库区污染物排放量问题,并对库区2011年污染物入库量进行初步计算和流域污染问题提出几点建议,供山美水库流域水源地水污染防治实施参考。通过实施水生态系统保护与修复技术工程的建设,采取工程治理措施和非工程措施相结合的方法削减入库污染负荷,切实加强山美水库水源地污染防治,解决目前危害水源地安全的重大问题,推动山美水库水源地保护工作的全面开展。

[1]张永春.泉州市山美水库流域水源地水污染防治规划报告[R].南京:环保部南京环境科学研究所,2008:16-18.

[2]库区主要城市排污口及重要支流口附近混合区计算报告[R].清华大学水利水电工程系,2001:18-20.

[3]韩勇.三峡库区消落带污染特性及水环境影响研究[D].重庆:重庆大学,2007.

[4]杨蓉.升钟水库环境保护与污染防治对策研究[D].成都:西南交通大学,2008.

[5]赵东美.于桥水库库区农业非点源污染及其控制对策研究[D].天津:天津大学,2007.

[6]李西建,卢玉东,张 骏.基于GIS的城市环境工程地质质量FUZZY评价[J].水利与建筑工程学报,2006,(4):31-35.