基于水環(huán)境功能的石英水庫水質(zhì)評價及污染防治對策

基于水環(huán)境功能的石英水庫水質(zhì)評價及污染防治對策

1999年建成的白石水庫位于遼寧省北票市上園市大凌河支流。項目總投資22.093億元，設(shè)計總投資16.45億3m，可調(diào)整水量5.48億3m。這是一個集防洪、灌溉、城市供水、發(fā)電、飼養(yǎng)于一體的大型綜合水保護(hù)工程。蓄水后，每年向阜城和錦州市的居民提供2.02億3m的生活飲用水，并向朝鮮三角洲提供2.67億3m的農(nóng)業(yè)灌溉。但受水質(zhì)等因素影響,白石水庫的城市供水功能至今未能實(shí)現(xiàn)。1超標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)對白石水庫所監(jiān)測分析的22項(pH、CODMn、BOD5、CODCr、石油類、氨氮、總磷、揮發(fā)酚、氰化物、陰離子表面活性劑、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、鉛、鎘、汞、砷、六價鉻、總鉻、銅、鋅、氟化物和氯化物)水質(zhì)污染指標(biāo)中,有5項指標(biāo)存在超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅲ類區(qū)水域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象,具體超標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)及其監(jiān)測值見表1。由表1可知白石水庫水質(zhì)超Ⅳ類,有機(jī)污染相當(dāng)嚴(yán)重。2通過研究污染物和污染原因2.1入庫河流水質(zhì)情況(1)水庫附近沒有工業(yè)和生活污染源向庫內(nèi)直排污染物。(2)大凌河、涼水河和牛河是白石水庫的主要水源(約占入庫水量的99%),這3條河流中有2條——大凌河、涼水河在匯入白石水庫前水質(zhì)為Ⅴ類或劣Ⅴ類,牛河水質(zhì)達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量III類標(biāo)準(zhǔn)。入庫河流水質(zhì)超III類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的項目及河流徑流量見表2。從表2可見,大凌河和涼水河均有5項水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)超標(biāo),且與白石水庫相同,隨大凌河水進(jìn)入水庫的污染物總量(5項超標(biāo)污染物)占入庫河流匯入污染物總量的95.7%,因此大凌河是白石水庫的主要污染源。(3)以水土流失為主的非點(diǎn)源,也對白石水庫水質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。2.2污染原因分析2.2.1凌河水質(zhì)污染原因由于大凌河是白石水庫的主要污染源,所以大凌河水質(zhì)污染的原因也是白石水庫污染的主要原因。(1)大凌河的污染源自2000年以來位于白石水庫上游的朝陽市區(qū)平均每天向大凌河直排城市污水14萬t,耗氧性有機(jī)物(主要是CODCr)、石油類和氨氮共計64t,這些污染物的進(jìn)入已大大超過了大凌河目前徑流條件下的納污與自凈能力。(2)水體污染,進(jìn)水污染物難以擴(kuò)散由于天氣干旱和閻王鼻子水庫蓄水(位于朝陽市區(qū)上游的大凌河干流上),大凌河徑流量僅為6.55m3/s(4年平均),相當(dāng)于大凌河該河段多年平均徑流量的1/4,而朝陽市區(qū)污水及其污染物排放量又相對穩(wěn)定,污染物得不到充分的稀釋擴(kuò)散,水體自凈能力進(jìn)一步降低,加重了大凌河的污染。(3)河流生物自然可凈化指標(biāo)4年來,因閻王鼻子水庫的蓄放水,其下游河段徑流量經(jīng)常在幾小時內(nèi)出現(xiàn)由10m3/s以上降至1m3/s以下的情況。如2003年5月,閻王鼻子水庫的下瀉流量曾在1日內(nèi)由14.8m3/s降至0.027m3/s,相應(yīng)的化學(xué)需氧量監(jiān)測值分別為35.8mg/L和363mg/L。而10年前(1990～1999年)大凌河該河段的日均自然徑流量從未出現(xiàn)小于2m3/s的現(xiàn)象,且各日間變化小(非汛期),而各水期間卻有明顯的枯、豐、平變化。這種人為使河流徑流量在短時間內(nèi)發(fā)生明顯變化事實(shí),改變了河流固有的生態(tài)系統(tǒng)與生物對水體作用規(guī)律,嚴(yán)重影響了水體的自凈能力。特別是對白石水庫水質(zhì)造成污染的非守恒類污染物——耗氧性有機(jī)物及氨氮等影響尤其嚴(yán)重,圖1是水溫在15℃～25℃,朝陽市區(qū)排污口進(jìn)入大凌河的化學(xué)需氧量基本穩(wěn)定在55t/d的情況下,大凌河入白石水庫前的(朝陽市區(qū)至白石水庫約為62km)CODCr濃度隨河流徑流量變化曲線圖。2.2.2冷水河水質(zhì)污染原因涼水河水質(zhì)污染較重是因納入了未經(jīng)處理的北票市區(qū)污水。2.2.3水土流失原因由于大凌河流域的植被覆蓋率較低,生態(tài)系統(tǒng)功能低下以及農(nóng)田不合理耕作所造成的水土流失等原因,在雨季化肥、農(nóng)藥及化學(xué)需氧量等能引起水質(zhì)富營養(yǎng)化和消耗水體中氧的污染物隨地表徑流匯入水庫也對水庫水質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。3污染防治對策3.1水體超標(biāo)的原因城市浮水人源,在因據(jù)調(diào)查,排入大凌河的生活污水和污染物均占朝陽市區(qū)排入大凌河污水和污染物總量的50%以上,北票市區(qū)排入涼水河的生活污水和污染物占排入涼水河污水和污染物總量的65%以上,這些未經(jīng)處理的生活污水是造成大凌河和涼水河水質(zhì)CODCr、BOD5、CODMn和石油類及氨氮超標(biāo)的主要原因,也是造成白石水庫水質(zhì)超標(biāo)的主要原因。因此,建設(shè)城市污水處理廠是實(shí)現(xiàn)白石水庫水質(zhì)達(dá)到地表水Ⅲ類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的有效途徑。污水處理廠建設(shè)規(guī)模。目前,朝陽和北票市區(qū)污水排放量分別為14萬t/d和5萬t/d左右。在城市發(fā)展及污水及其污染物排放量得到控制的情況下,分別在朝陽和北票建設(shè)處理能力為14萬t/d和5萬t/d的污水處理廠才能保證對城市污水全部進(jìn)行處理,可以實(shí)現(xiàn)兩條入庫河流和水庫水質(zhì)達(dá)標(biāo)。3.2控制污染物的排放，降低污染物的排放負(fù)荷(1)污染物排放情況雖然通過“一控雙達(dá)標(biāo)”工作的開展和“三同時”制度的執(zhí)行,朝陽市的工業(yè)企業(yè)基本進(jìn)行了廢水治理,在一定時間內(nèi)也基本實(shí)現(xiàn)了污染物達(dá)標(biāo)排放;但受朝陽市工業(yè)結(jié)構(gòu)和大部分污染治理設(shè)施設(shè)計不科學(xué)、工藝不合理、運(yùn)行管理不善和工業(yè)結(jié)構(gòu)性原因所至,目前,工業(yè)污染源排放廢水污染物所占比重仍然較高。因此,加強(qiáng)工業(yè)污染源治理,加大環(huán)境執(zhí)法力度,削減廢水排放量,降低廢水排放負(fù)荷是減輕入庫河流對白石水庫污染應(yīng)采取的主要措施之一。(2)耗氧性有機(jī)物和氮、磷等污染物濃度對單一克氏原螯蝦非點(diǎn)源污染影響在汛期,入庫河流的懸浮物(泥沙等)濃度高達(dá)幾萬至幾十萬mg/L(非汛期的十幾至幾十mg/L),耗氧性有機(jī)物和氮、磷等污染物濃度也較正常值大幅度升高,對白石水庫形成明顯的非點(diǎn)源污染。由于非點(diǎn)源污染具有廣泛性、隨機(jī)性和潛伏性等特點(diǎn),其形成除有水土流失、垃圾堆放的原因外還有其它不明因素影響。進(jìn)行非點(diǎn)源的污染調(diào)查與研究,采取行之有效的措施控制非點(diǎn)源污染,對防治水庫水質(zhì)污染和保證水庫使用年限均具有重要意義。3.3大凌河流域水污染綜合防治3.3.1正常工況下水生態(tài)水需求預(yù)測閻王鼻子水庫位于朝陽市區(qū)上游的大凌河干流上,設(shè)計庫容2.17億m3,可調(diào)節(jié)水量0.553億m3,水質(zhì)達(dá)到地表水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。以滿足最低環(huán)境水(生態(tài)水)需要量為前提,以控制閻王鼻子水庫下瀉流量為手段,以達(dá)到大凌河與白石水庫水環(huán)境功能區(qū)規(guī)劃為目的,運(yùn)用大凌河水質(zhì)模型,確定河流水體納污能力(水體自凈能力最強(qiáng))相對最大的情況下的水庫的相對最小下瀉流量,即在確保水環(huán)境安全的前提下充分運(yùn)用河流水體的自凈能力與水庫的水量可調(diào)蓄能力來降低污水處理廠對污水處理的深度與處理成本,綜合考慮水庫功能與環(huán)境之間的關(guān)系,合理分配有限的水資源,實(shí)現(xiàn)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。3.3.2推進(jìn)沿溪、丘陵植被建設(shè)抓住國家生態(tài)環(huán)境建設(shè)的機(jī)遇,管好用好國家為退耕還林還草提供的優(yōu)惠政策和補(bǔ)貼資金,大力開展山嶺丘陵的植樹造林和封山育林,積極推進(jìn)坡地、河灘的退耕還林還草,增加朝陽地區(qū)的植被覆蓋率,改善大凌河流域的生態(tài)功能,減少因水土流失對白石水庫產(chǎn)生的面源污染。另外,合理使用化肥、農(nóng)藥和嚴(yán)格規(guī)范礦山開采,對改善大凌河生態(tài)環(huán)境也有積極影響。3.3.3進(jìn)行生態(tài)環(huán)保修訂的需要建立與自然通過建立大凌水質(zhì)模型,確定其水環(huán)境容量,將河流徑流量和污染物排放量與水環(huán)境質(zhì)量及相關(guān)影響因素之間的關(guān)系以數(shù)學(xué)公