城镇人口增长造成水环境压力浅析——以南京市某河流为例

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1、城镇人口增长造成水环境压力浅析以南京市某河流为例 程涵 金哲 管蓓 南京市环境保护科学研究院 摘 要： 该文以南京市某河流为例, 考虑区域人口增长, 通过现状及未来城镇生活源入河污染物量分析, 识别区域内城镇人口增长给河流水环境造成的压力。在此基础上, 提出后续针对河流水环境质量改善措施的合理化建议。关键词： 人口增长; 水环境压力; 南京市; 作者简介：程涵 (1983) , 男, 江苏南京人, 硕士, 工程师, 从事污染减排技术和环境管理研究工作。收稿日期：2017-11-20Analysis on the Problems of Water Environment Pressure Ca

2、used by Urban Population GrowthTaking a River in Nanjing City as an ExampleCheng Han Nanjing Research Institute of Environmental Protection; Abstract： Taking a district/county river in Nanjing as an example, taking into account the increase of popu-lation in the region, the paper analyzes the curren

3、t situation and future pollutants input into the river, andanalyzes the pressure caused by urban population growth in the region to the river water environment.Onthis basis, we put forward reasonable suggestions for improving the quality of river water environment.Keyword： Population growth; Water e

4、nvironment; Nanjing City; Received： 2017-11-20随着城市化进程的加快, 城市呈辐射状向外围发展, 主城区周边区县城镇人口大幅度增加并将在未来 510 年内出现井喷式增长, 从而给区域水环境造成了巨大压力。有些城市及地方在制定相关断面水质达标方案及实施水环境改善措施时仅着眼于水环境现状, 而对人口增长所带来的水环境压力缺乏科学论证, 从而造成工作反复和资源浪费。本文以南京市某区县河流为例, 在考虑研究区域人口增长的前提下, 通过现状及未来城镇生活污染源入河污染物量计算, 分析该区域城镇人口增长给水环境造成的压力, 在此基础上提出针对后续水质改善工作的合

5、理化建议。1 基本概况1.1 A 河流概况该区县河流 (以下简称 A 河) 位于南京市南部, 为秦淮河主要支流, 全长14.2km, 河面宽 1040m, 河底高程 68m, 底宽 78m, 河堤顶高 1213m, 顶宽3m。A 河流向自西向东, 自南向北, 流经 L 镇和 H 镇, 流域汇水面积 153km, 于 Q 断面汇入秦淮河。1.2 区域人口现状据 2016 年统计数据并经现场调查, 区域内 L 镇和 H 镇常住人口约 9.1 万人, 其中非农人口约 7.3 万人, 农村人口约 1.8 万人。区域人口分布见表 1。表 1 分析区域现状人口分布 (人) 下载原表 1.3 区域污水处理系

6、统概况区域内共有 2 座集中式污水处理设施, 分别为 HH 镇污水处理厂和 LL 镇污水处理厂。HH 镇污水处理厂设计规模 44000000tt/dd, 采用 AAOO 生物接触氧化曝气处理加水生植物综合处理工艺, 执行标准为一级 B, 主要收纳 H 镇生活污水及部分企业工业废水, 污水收集通过自然沟渠, 根据 H 镇污水处理厂氨氮进水浓度推算, 其集中处理率约为 40%;L 镇污水处理厂设计规模 10000t/d, 采用A/O 工艺, 排放标准执行一级 A, 通过市政管网收集 L 镇生活污水进行集中处理, 根据污水处理厂进水氨氮浓度推算, 其集中处理率约为 70%。1.4 控制断面水质现状Q

7、 断面为 A 河流水质控制断面, 是 228 个省控断面之一, 根据南京市“十三五”水环境质量考核目标, 该断面现状要求达到类水水质, 2018 年要求达到类水水质, 目前断面水质存在波动, 不能稳定达标。根据南京市环境监测中心站 2017 年 19 月例行监测数据看, Q 断面监测水质有超标现象, 19 月Q 断面水质均值水质为类, 未达 2018 年水质目标要求稳定达到类水水质。其中氨氮指标于 2017 年 24 月分别超类水标准 0.58 倍、0.26 倍、0.6 倍, COD 指标于 2017 年 5 月超类水标准 0.05 倍。2 现状水环境问题及城镇生活源入河量计算2.1 现状水环

8、境问题2.1.1 城镇生活源污染处理能力亟待提升根据现场调查和监测数据, 大量未经有效处理的生活污水排入河道是造成 Q 断面 COD、氨氮超标的主要原因。目前 A 河流域现状人口规模已接近 10 万人, 区域内 2 个污水处理厂收水能力及实际处理效率不足。总体上看, 区域内进入污水处理厂集中处理的生活污水约占污水产生量的 50%, 直排或渗漏占 50%。由于直排污水中污染物浓度远高于经处理的污水, 因此直排污水的污染贡献不可忽视。2.1.2 农业农村面源污染防治有待提高在农村生活污水方面, 除规划保留村庄建有农村生活污水处理设施外, 其余村庄生活污水基本以直排为主, 农村区域生活污水总体处理率

9、偏低。而 A 河汇水区域内的村庄大多为规划拆除村庄, 暂未建立起有效的污水收集处理能力。2.1.3 工业点源污染控制工作需要加强汇水区内有数个工业集中区, 集中区内企业较多。由于管网建设滞后等原因, 部分工业污水掺杂在生活污水中送入污水处理厂处理。工业点源直排污染物标准值一般来说高于现行生活污水处理厂尾水排放标准 (一级 A 标准) 值, 这些污染物入河加重了河道水环境污染物负荷, 给区域水环境问题改善增加了更大难度。因此, 加强工业企业污染源控制工作, 不仅有助于提高污水处理排放标准、降低污染物入河量, 而且还可以减轻行业监管工作量, 提高监管效率。2.2 现状城镇生活源污染物入河量计算2.

10、2.1 计算方法本文研究因城镇人口增长造成的水环境压力, 污染物入河量主要考虑城镇生活源污染, 采用下式计算。2.2.1. 1 生活污染物产生量计算公式为:其中:N 城 为城镇人口数; 为城镇生活排污系数。根据城市居民生活用水量标准 (GB/T50331-2002) 、江苏省城市生活与公共用水定额 (2006 年) , 选取城镇居民人均日用水量取 180L/ (人d) , 根据城市排水工程规划方案(GB50318-2000) 取生活污水排污系数为 0.85, 人均日干物质排放量 COD 取80g/ (人d) 、氨氮取 6g/ (人d) 、总磷取 0.6g/ (人d) 。2.2.1. 2 生活污

11、水处理率计算公式为:城镇生活污水集中处理率=污水厂接管城镇生活污水量/城镇生活污水产生量 (2) 2.2.1. 3 城镇生活污染物排放量计算公式为:W 生 p=W 产生 (1-城镇生活污水集中处理率) + (3) 其中 为污水处理厂生活污染物部分的排放量。2.2.2 现状城镇生活源污染物入河量城镇生活源污染物入河量包括污水处理厂尾水污染物入河量和经推算集中处理率后城镇生活源未经有效收集直排入河量。H 镇:H 镇污水处理厂尾水排放量按4000t/d 计算, 排放标准执行一级 B 标准 (COD60mg/L、氨氮 8mg/L、总磷1.0mg/L) , 污水处理厂尾水污染物入河量 COD87.6t/

12、a、氨氮 11.68t/a、总磷1.46t/a;汇水范围内 H 镇城镇人口 6593 人, 污水集中处理率取 40%, 未经有效收集直排入河量为 COD106.12t/a、氨氮 7.96t/a、总磷 0.79t/a。H 镇城镇生活源污染物入河量为 COD193.72t/a、氨氮 19.64t/a、总磷 2.25t/a。L 镇:L 镇污水处理厂尾水排放量按 10000t/d 计算, 排放标准执行一级 A 标准 (COD50mg/L、氨氮 5mg/L、总磷 0.5mg/L) , 污水处理厂尾水污染物入河量COD187.98t/a、氨氮 18.8t/a、总磷 1.88t/a;汇水范围内 L 镇城镇人

13、口 64800人, 污水集中处理率取 70%, 未经有效收集直排入河量为 COD344.79t/a、氨氮25.92t/a、总磷 2.57t/a。L 镇城镇生活源污染物入河量为 COD532.77t/a、氨氮 44.72t/a、总磷 5.19t/a。现状城镇生活源污染物入河量见表 2。表 2 汇水范围内城镇生活污染源入河量 (t/a) 下载原表 3 城镇人口增长造成水环境压力3.1 未来城镇生活源污染物入河量预测在基于城镇人口增长、水环境改善措施 (规划项目) 实施的基础上, 分析未来该区域水环境压力。基于区域发展规划, 至 2020 年区域城镇人口增加至 15.65万人, H 镇、L 镇污水均

14、收集至 L 镇污水处理厂集中处理, H 镇污水处理厂不再运行, L 镇污水处理厂扩容至 5.2wt/d, 排放标准达到准标准, 即 COD30mg/L, 氨氮 1.5mg/L, 总磷 0.3mg/L。按城镇生活污水集中处理率提升至 85%, 采用式12, 预测 2020 年区域内城镇生活污染源入河量。L 镇污水处理厂尾水污染物入河量为 COD569.4t/a, 氨氮 28.47t/a, 总磷 5.69t/a。汇水范围内城镇人口156500 人, 污水集中处理率取 85%, 人均日干物质排放量 COD 取 80g/ (人d) 、氨氮取 6g/ (人d) 、总磷取 0.6g/ (人d) , 入河系

15、数取 0.8, 则未经有效收集直排入河量为 COD548.37t/a、氨氮 41.13t/a、总磷 4.11t/a。2020 年, 城镇生活源污染物入河量为 COD1117.7t/a、氨氮 69.6t/a、总磷 9.8t/a。3.2 因城镇人口增长造成的水环境压力区域内城镇生活源污染物入河量变化见图 1。结合相关发展规划, 研究范围内城镇人口从现状 9.1 万人增长至 2020 年的 15.65 万人, 并考虑城镇污水处理系统建设提高城镇污水集中处理率至 85%。在此工况下, A 河城镇生活源污染物中, 氨氮及总磷入河量均有一定程度的下降, 分别较 2017 年下降 36.1%和44.8%;C

16、OD 入河量则增长较为明显, 较 2017 年增加 53.8%。研究区域内因渗漏或直排未经有效收集处理的城镇生活源 COD、氨氮及总磷入河量占 COD、氨氮、总磷总入河量的 4499.11%、5599.11%和 4411.99%。图 1 城镇生活源污染物入河量变化 下载原图4 结论与建议4.1 结论(1) 以本研究为例, 城镇人口增长将造成城镇生活源 COD 入河量的大幅度增加; (2) 虽然城镇人口增长, 但在污水处理厂扩容、配套管网建设、污水处理厂尾水排放标准提高等措施实施到位的情况下, 城镇生活源中氨氮、总磷入河量有望得到较大幅度消减; (3) 因渗漏或直排未经有效收集处理的城镇生活源污染物是造成区域水环境压力的重要来源。4.2 建议(1) 有关部门在制定区域水环境改善政策时需要充分考虑因城镇人口增长带来的环境压力; (2) 进一步提高城镇污水有效收集率以降低城镇生活源污染物入河量; (3) 加大工业源、农村生