流域污染源分析及治理对策建议

房乐苗

（广东省轻纺建筑设计院有限公司，广东 广州 510060）

经过多年建设，某流域防洪排涝及河道治理工程已取得阶段性成果，有力支撑和保障了地区经济社会快速发展与社会和谐稳定。但流域内控污截污工作尚未取得长足进展，入河污染负荷大，流域水环境恶化，水生态退化等问题日益突出。因此，推动流域水环境持续改善和水质如期达标，坚决打好治水攻坚战至关重要。

1 流域水环境现状

流域内主要河道由北至南贯穿镇区，中部有东西向支流汇入，总体流向为由北向南，汇入其支流流向为由西向东。流域内主要河道有1条，主干河涌有3条，支涌11条，水面率1.9%。

结合2020～2021年的水质数据，其水质超过断面考核标准的次数及种类均有所变化。具体情况如图1所示。

图1 流域水质超标次数统计图

注：主要河道考核标准为《地表水环境质量标准（GB3838-2002）》的Ⅲ类水标准限值，主干河涌及支涌考核标准为《地表水环境质量标准（GB3838-2002）》的Ⅴ类水标准限值。

由图1可以看出，2020年流域内水质超标主要集中在总磷、COD、BOD5三个指标。2021年上半年超标项目主要集中在总磷、BOD5、氨氮三个指标。

从数据来看，2021年河涌水质数据优于2020年，主要控制指标为总磷和氨氮。

2 流域污染源分析

流域内河涌沿岸的污染源主要为：工业污染源、生活污染源、农业污染源、内生源污染、城市面源污染。

2.1 工业污染源

根据工业企业污染排放及处理情况表可知，流域内仅有1家涉水工业企业，该企业COD排放量为0.33 t/a，氨氮排放量为0.022 t/a，总磷排放量为0.025 t/a。

2.2 生活污染源

对流域内沿线的生活污水排放情况进行了调查，总体上可分为两类：

2.2.1 排入污水处理厂以及污水处理站点

经调查，流域内污水处理设施的出水量为69.53万m3/a，COD排放量为30.77 t/a，氨氮排放量为3.92 t/a，总磷排放量为0.42 t/a。

2.2.2 直排入河

根据实地踏勘，流域内污水处理厂的收集率约为36.67%，但仍有63.4%的生活污水未经收集直接或间接排入河涌，水量合计为33.47万m3/d，COD排放量为83.69 t/a，氨氮排放量为8.37 t/a，总磷排放量为1.34 t/a；流域内共有153个自然村，但仍有124个自然村的污水直排环境，自然村人口合计14 204人，用水定额取160 L/（人·d），共计产生污水66.36万m3/d，COD排放量为249.59 t/a，氨氮排放量为24.96 t/a，总磷排放量为3.99 t/a。

2.3 农业污染源

流域内的农业污染源主要来源于：种植业、水产养殖业、畜禽养殖业。

2.3.1 种植业

根据《全国水环境容量技术指南》[1]，农业面源污染负荷计算公式：农业面源污染物排放量=农田面积×农田源强系数。农田系数则需要根据坡度、土壤类型、年降雨量、化肥和农药施肥用量进行修正。详细数据如表1所示。

表1 农田源强系数修正及取值情况

根据上述公式及表1，计算得出流域内种植业COD排放量为224.00 t/a，氨氮排放量为44.76 t/a，总磷排放量为13.44 t/a。

2.3.2 水产养殖业

流域内有不少水产养殖业，鱼塘面积为12.16 km2，年产量为14 854 t。根据《第一次全国污染源普查水产养殖业污染源产排污 系数手册》，四大家鱼池塘养殖的平均水污染排放系数如表2所示，类比广西大学对淡水鱼塘水体污染成分分析报告，鱼塘水中氨氮/总氮的换算比例按0.405。

表2 池塘养殖污染排放系数

经计算，流域内水产养殖的污染物排放量：COD 289.50 t/ a，总氮42.33 t/a，氨氮17.15 t/a，总磷7.49 t/a。

2.3.3 畜禽养殖业

参照《全国水环境容量核定技术指南》，对于畜禽废渣以回收等方式进行处理的污染源，按产生量的12% 计算污染物流失量[2]。规模化畜禽养殖场须执行《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596—2001）[2]，标准中对养殖场的排水量和污染物浓度均有规定。流域内畜禽养殖业污染物排放数据如表3所示。

表3 流域内畜禽养殖业污染物排放情况表

2.4 内生源污染

考虑到河道底泥的相对静态非剧烈扰动特征，即参与释放的并非河道所有层面的底泥，确定以表面积法对河道底泥的释放量进行计算。计算公式：

式中，W底泥为按表面积法计算得到的释放量；S为河道底泥表面积；R为底泥释放速率，t为释放时间。

根据苏州河、深圳河与茅洲河的研究，底泥释放污染物的速率R与流速比φ呈指数关系，与底泥中污染物的含量呈正比。

具体关系式如下：

式中，k和b为经验系数，φ=U/Uc为流速比，Uc为代表粒径沉积物颗粒的临界起动流速，可由泥沙起动公式或经验公式确定；Cs为底泥表层中的污染物含量，CS0为底泥表层中的污染物本底含量。

由此计算出内生源污染释放量，详细数据如表4所示。

表4 内生源污染释放量

2.5 城市面源污染

由于现阶段缺乏各污染物指标EMCS的实测数据，城市雨水径流污染负荷计算公式：

W2i为城市雨水径流产生的污染负荷（t/a）；A为积水区面积（km2）；Ψ为研究区域的综合径流系数；为研究区域的多年平均降雨量（mm）；EMCS为研究区域多场降雨径流污染的平均浓度（mg/L）。

由于现阶段缺乏各污染物指标EMCS力的实测数据，需参照“城市雨水径流污染特征分析—以佛山新城为例”[3]的分析结果，不同下垫面降雨事件径流污染状况如表5所示。

表5 径流污染物EMCs统计数据值

根据流域内建成区面积核算地表径流COD排放量为166.04 t/a，SS排放量为261.23 t/a，总磷排放量为2.56 t/a。

2.6 污染源总量及分析

流域内各污染源排放总量如表6所示，农业污染源的贡献率是最高的，COD、氨氮、总磷总量分别达到了63.96%、78.18%及54.14%。

表6 各污染源排放情况统计

3 流域水环境污染防治对策建议

要解决流域水环境问题，应从“源头-中端-末端”[4]提出水污染防治、水环境治理、水动力构建、水智慧管控和农业面源治理对策，最后通过可达性分析对方案的实施效果进行校核及评估。

3.1 水污染防治

水污染防治工程主要包括污水厂站建设工程、雨污管网新建工程、现状管网修复工程、溢流污染控制工程、面源污染控制工程等五个方面。

（1）在调研的基础上，核查现状污水处理厂处理规模是否满足近远期需求，提出污水厂的扩容需求和扩容方案；核查污水处理工艺是否满足出水水质标准要求，提出提标改造需求和改造方案。

（2）深入调查雨污水管网系统现状情况，分析系统现存问题并针对性提出雨污水管网建设方案，做到流域内污水管网全覆盖，力争雨污“可分尽分”，污水“应收尽收”，做到全面提高污水收集率，以此尽快实现城市污水的全收集、全处理。

（3）根据目前正在开展的现状管网检测成果，提出管道修复、清淤方案及工程量，以减少管网渗漏并恢复管网通水能力。

（4）针对合流制管网的污水随雨水直排入河问题，应提出缓解方案及工程量，以减少进入合流制管道的径流量，降低合流制溢流总量和溢流频次。

（5）针对工业区、住宅区初期雨水直排入河对水体造成的污染问题提出解决方案，以减少初期雨水对水体的污染。

3.2 水环境治理

为整治河涌水环境质量，恢复河涌水功能，提高河涌水体自净能力，平衡水生生态系统，必须对河涌实施水环境整治，通过控制内源污染，再结合外源的调控及水生态修复，以此对区域河道进行整治恢复。具体工程措施包括对河道的清淤，打造河道生态岸线人工湿地、曝气塘的构建以及水生态修复等工程，以此提高河涌水体质量环境。

3.3 水动力构建

根据河涌排水流量计算结果，按照规划新定排涝标准，发现区域内部分闸站的主排河涌不满足排涝过流要求，为了使这些主排河涌与排涝泵站及水闸设计流量规模匹配，需对其进行扩宽整治，以保障区域水动力条件。

3.4 水智慧管控

为了实时了解水质情况，提早发现河道水体污染问题，以及实时监测河道水质变化情况，需建设“智慧河道信息化管理平台”，实现在线监测，便于统计河道污染程度以及受污染影响面积，以此有效排查污染源并采取治理措施，便于及时切除污染源，从根本上解决问题，避免后患。

3.5 农业面源治理

从“源头、过程、末端”三方面构建流域农田面源污染治理工程体系，从而使农业面源污染得到有效控制。

（1）源头减量综合调控：作物种植规划及制度；化肥减量技术；废弃物资源化利用；绿色防控。针对在养养殖场，将禁养区及限养区的养殖场合理清退。通过上述系列措施，从源头减少污染物的流入，进而增产增收，提高效率，推进食品安全。

（2）过程阻断工程：主要包括沟渠清理工程、生态拦截沟渠新建及改造工程［5]。通过上述三大工程解决流域内的灌溉排水问题，在控制污染物向水体迁移的同时，达到一定程度上的氮磷养分再利用。

（3）末端治理工程：主要包括生态塘建设工程、标准化池塘改造工程和标准化农田建设工程。上述工程均为强化治理措施，也是控制面源污染的最后一道防线，以此进一步减少污染物直接入河。

在实际农业面源治理过程中，要推进畜禽养殖场配套污水处理设施综合利用以及无害化、资源化处理设施的建设。同时，还要加强对畜禽养殖粪污资源化利用设施运行情况的跟踪监管，确保设施正常运行。

4 结语

通过调研分析，可以看出流域内氨氮及总磷为主要控制指标，污染源主要是农业面源污染以及生活污染源。建议从“四水一面源”开展流域治理工作，从而进一步提升流域水质，以此确保流域内考核断面稳定达标。