入河污废水特性分析方法及应用

朱龙基，戴乙，王佰梅

（海河流域水资源保护局，天津300170）

入河污废水特性分析方法及应用

朱龙基，戴乙，王佰梅

（海河流域水资源保护局，天津300170）

入河污废水特性分析的主要污染物确定为COD和氨氮，以主要污染物平均浓度和等标污染负荷比计算作为流域或水系的入河污废水特性分析方法，定量分析了2003年以来漳卫南运河水系入河污废水的污染程度和主要污染物占比变化，表明入河污废水污染程度已明显减轻，COD仍为首要污染物。

污废水特性；污染程度；污染物占比

水功能区限制纳污红线是实行最严格水资源管理制度的“三条红线”之一，《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》（国发〔2012〕3号）通过水功能区水质达标率明确划定了水功能区限制纳污红线，2015年全国重要江河湖泊水功能区水质达标率提高到60%以上。海河流域是我国水污染最严重的流域，入河污废水总量大，污染物浓度高，很多河流均受到不同程度的污染，水环境问题复杂，要实现2015年水功能区限制纳污红线目标难度较大。因此，需要从流域层面分析入河污废水特性，研究提出控制污染物入河总量的措施，使水功能区水质逐步改善。

1 入河污废水特性分析方法

这里的入河污废水特性是指通过入河排污口进入水功能区的污废水的污染程度及主要污染物占比。影响水功能区水质达标率进一步提高的污染物项目主要为化学需氧量（COD）和氨氮，“十二五”期间水污染防治考核和水功能区限制纳污红线考核的污染物项目也是COD和氨氮，因此入河污废水特性分析的主要污染物确定为COD和氨氮。COD表示在酸性条件下，采用化学氧化剂（我国法定用重铬酸钾）将有机物氧化为二氧化碳和水所消耗的氧当量，COD的数值越大表明水体中有机污染物越多，严格地说COD是表征水体有机污染严重程度的指标，但日常使用中被各领域广泛地代指有机污染物，COD作为一种污染物成了习惯用法。氨氮是指水中以游离氨（NH3）和铵离子（NH4+）形式存在的氮，是水体受到污染的主要污染物之一，可使水体发黑发臭，毒害水生生物，增加水体富营养化发生的几率。

1.1 入河污废水污染程度分析方法

特定流域或水系的入河污废水污染程度通过研究区域内所有入河排污口入河污废水的COD和氨氮平均浓度来定量分析，分别用C¯COD和C¯氨氮代表，C¯COD越大说明研究区域内有机污染越严重，C¯氨氮越大说明研究区域内氨氮污染越严重。平均浓度计算公式如下：式中¯代表污染物平均浓度（mg/L）；Qi代表研究区域内第i个入河排污口入河污废水量（t）；Ci代表研究区域内第i个入河排污口入河污染物浓度（mg/L）；n代表研究区域内入河排污口总个数。

特定流域或水系局部的入河污废水污染程度通过研究区域内COD和氨氮浓度最大的前30个入河排污口入河污废水的COD和氨氮平均浓度来定量分析，分别用CMAX-COD和CMAX-氨氮代表，同样用式（1）计算，CMAX-COD越大说明研究区域内局部有机污染越严重，CMAX-氨氮越大说明研究区域内局部氨氮污染越严重。

1.2 入河污废水主要污染物占比分析方法

特定流域或水系的入河污废水主要污染物占比通过COD与氨氮入河排放量之比来确定，由于入河污废水主要污染物COD和氨氮是两种不同物质，无法直接通过入河排放量来计算，需要通过等标污染负荷法计算，用统一的环境质量标准或排放标准来获得同一尺度上可以相互比较的量，主要污染物占比通过COD与氨氮等标污染负荷比来衡量，等标污染负荷比大于1说明COD为首要污染物，等标污染负荷比小于1说明氨氮为首要污染物，污染物等标污染负荷计算公式和COD与氨氮等标污染负荷比计算公式如下：

式中：P代表污染物等标污染负荷（t）；Qi代表研究区域内第i个入河排污口入河污废水量（t）；Ci代表研究区域内第i个入河排污口入河污染物浓度（mg/L）；C0代表污染物环境质量标准或排放标准（mg/L）；n代表研究区域内入河排污口总个数；k代表COD与氨氮等标污染负荷比。

2 入河污废水特性分析方法应用

为检验入河污废水特性分析方法的适用性，验证其对水资源保护工作的实际作用，笔者选择漳卫南运河水系作为研究区域。漳卫南运河由漳河、卫河、卫运河、漳卫新河和南运河组成，流经山西、河南、河北、山东、天津等省市，最终流入渤海，流域面积37 700 km2，是海河流域污染严重的水系之一，2003—2013年有6年开展了入河排污口监测，入河排污口监测数据年度系列性较好，便于入河污废水特性分析方法应用，另外漳卫南运河入河污废水特性变化可以代表海河流域。

2.1 漳卫南运河入河污废水污染程度分析

采用2003、2007、2009、2011、2012、2013年漳卫南运河监测数据，分别计算C¯COD、C¯氨氮、CMAX-COD和CMAX-氨氮，并绘制2003—2013年度变化曲线，如图1-2所示。近年来，漳卫南运河C¯COD从285mg/L降至95mg/L，C¯氨氮从30mg/L降至9.5mg/L，说明整个水系的入河污废水有机污染和氨氮污染程度均明显减轻，CMAX-COD和CMAX-氨氮下降幅度远高于C¯COD和C¯氨氮，局部的入河污废水有机污染和氨氮污染程度减轻更为显著。这说明在漳卫南运河沿河各省的共同努力下，入河污废水污染程度已得到有效控制，局部偷排高浓度污废水的情况得到有效整治，“十一五”以来整个水系的水资源保护和水污染防治工作成效显著。

图1 2003—2013年度漳卫南运河COD浓度变化曲线

图2 2003—2013年度漳卫南运河氨氮浓度变化曲线

2.2 漳卫南运河入河污废水主要污染物占比分析

污染物环境质量标准或排放标准选择是计算k值的关键，目前常用的标准有《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）、《污水综合排放标准》（GB8978-1996）和《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）。笔者研究的是入河污废水，且城镇污水处理厂排水只是入河污废水的一种，因此C0选择《污水综合排放标准》一级标准（COD100 mg/L、氨氮15mg/L）。

采用2003、2007、2009、2011、2012、2013年漳卫南运河监测数据，计算k值，并绘制2003—2013年度变化曲线，如图3所示。漳卫南运河2007年之前k值变化不大，一直大于1，说明COD和氨氮的治理力度相当，入河污废水的首要污染物是COD；2007年之后k值逐渐下降，至2011年达到最小，此时k值略小于1，说明COD治理力度逐渐强于氨氮，入河污废水的首要污染物由COD向氨氮转变；2011年之后k值逐渐升高，至2013年k值恢复甚至超过2007年之前的水平，说明氨氮治理力度逐渐强于COD，入河污废水的首要污染物重新变为COD。

以上k值的变化与海河流域“十一五”以来污水处理厂的建设和技术升级改造密切相关，“十一五”前期污水处理厂大量投建，“十一五”后期污水处理厂集中投产，COD处理效率显著提高，但根据2007年《中国环境统计年报》，工业氨氮去除率比COD低10%，生活氨氮去除率比COD低13%，氨氮处理效率较低；“十二五”期间，污水处理厂纷纷升级改造强化氨氮去除率，氨氮处理效率也得到提高。

X824

A

1004-7328（2014）06-0043-03

10.3969/j.issn.1004-7328.2014.06.015

2014-09-19

朱龙基（1981-），男，硕士，工程师，主要从事水资源保护与管理工作。