连云港西北组团污水处理厂事故排放影响分析

陶淑芸 王桂林

连云港西北组团污水处理厂事故排放影响分析

陶淑芸 王桂林

连云港开发区西北组团污水处理厂是连云港市临港产业区规划建设中重要的配套环保设施，该项目以连云港开发区的发展建设为契机，按照连云港开发区总体规划的要求进行建设，是政府为民办实事的一个重大举措，有利于改善区域水环境，治理水污染，维护生态平衡，提高人民生活质量，让经济建设与环境保护协调发展。污水处理厂的建设可以收集处理区域内污废水并达标排放，改善区域水环境质量，但如果出现事故排放，将对入河排污口所在水体造成污染。

该污水处理厂位于连云港开发区临洪路以东，云池路以北，云桥路以西，开泰支河以南，占地面积约74.6亩。一期工程规模4.8万t/d，远期总规模25万t/d。远期服务范围包括沿海铁路预留线以北，入海水道以西，临港路以东片区。污水处理工艺为“MSBR+高效混凝沉淀+转盘过滤+二氧化氯消毒”工艺。尾水排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，达标尾水拟经排水干管通过泵站提升爬坡过堤排入大浦河排水通道。

1 可能发生的事故性排放原因分析

连云港市区在大地构造上处在胶东隆起与苏北凹陷两个不同地质构造单元的交接部位。附近主要有古东北向构造双店—堰水房断裂、华夏系构造邵店—桑墟断裂、新华夏系构造海洲—泗阳断裂等三条区域性断裂，另有十余条小断裂在新生代，郯庐断裂断块活动明显，以张性为主，该断裂带近代有活动，历史记载近代郯庐断裂发生过强烈地震（震级达8级以上）。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），连云港抗震设防烈度为7度，地震动峰值加速度0.10g，地震动反应谱特征周期为0.45s，该区域存在地震风险。连云港市地形以残丘陇岗和平原洼地为主，城区地面高程仅2.5～3.5m（废黄河零点）。连云港位于我国南北气候过渡带，属大陆性季风气候，年降雨分布不均，多集中在汛期，受极端天气影响易发生内涝。上游沂、沭、泗诸水主要过市境新沂河、新沭河入海，是著名的“洪水走廊”，需承受上游7.8万km2集水面积的来水，多年平均过境水量达60.5亿m3，汛期过境客水行洪量大，给市区防洪带来压力。城市受上游行洪、区域山洪、城市内涝、外海风暴潮综合影响，防洪排涝、防台御潮形势相当严峻。

该污水处理厂厂址位于连云港市开发区，属于苏北滨海平原区，地形平坦开阔，地势由南向北逐渐降低，其入河排污口距离海岸线约4.6km，更易受台风、洪涝等自然灾害影响，造成厂区积水内涝、停水停电、设备停运等故障。同时，若出现污水处理厂进水水质水量超标、厂内部本身系统机械故障、生物处理系统故障等情况时，也易造成尾水不达标事故排放。考虑以上风险，需分析事故排放对环境的影响。

2 对河道水体水质影响

该污水处理厂尾水排放经大浦排水通道汇入黄海，项目尾水受纳水域为大浦河排水通道大浦闸至拟建入河排污口10800m河段、排污口至三洋港闸1977m河段、三洋港闸至入海口2603m河段，以及临洪河口近岸海域。

2.1 模型选择

大浦排水通道河道顺直，河道特征和水力条件没有明显变化，根据《水域纳污能力计算规程》（GB/T25173-2010）选用河流一维模型进行预测计算。河流一维模型的解析方程为：

2.2 预测工况

该污水处理厂一期工程设计排水量：4.8 万 m3/d（折算为 0.556m3/s）。正常排放工况：污水经处理后按《城镇污水厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A标准正常排放，废水中COD的浓度为≤50mg/L，NH3-N的浓度为≤5mg/L（水温≤12℃时为 8mg/L），见表1。事故排放工况：由于污水处理厂故障，导致全部进厂污水未经处理直接排放，最不利情况下的排放浓度按进水水质排放计，即COD为450mg/L、氨氮为 35mg/L，见表 2。

表1 预测工况条件一览表

表2 污染源源强一览表

表3 大浦排水通道水文水力情况表

图1 排污对受纳水体水质影响（氨氮）

图2 排污对受纳水体水质影响（COD）

2.3 参数确定

污染物综合衰减系数K是反映污染物沿程变化的综合系数，它体现污染物自身的变化，也体现了环境对污染物的影响。它是计算水体纳污能力的一项重要参数，对于不同污染物、不同的环境条件，其值是不同的。根据淮河流域水资源保护规划工作中的K值试验结果，采用K值与河段平均流速的经验关系式K=0.025+0.66u（相关系数 0.776），NH3-N的 K值为 COD的0.8倍。C0是指初始断面污染物浓度，根据上游河段大浦河水功能区2020年Ⅳ类水水质目标，COD取值为30mg/L，氨氮取值为1.5mg/L。

三洋港工程建成后，排水通道排水闸每天开闸约6h，其余时间关闭。上游大浦闸运行方式与其同步。根据大浦闸多年运行记录，大浦闸污水日平均排放量约为5m3/s。根据大浦排水通道设计条件，推算出大浦排水通道的水文水力情况，见表3。

2.4 正常与事故排放预测结果分析

选取CODcr和NH3-N作为预测指标，该污水处理厂在正常达标排放、事故状态排放情况下，尾水排放对大浦排水通道的水质影响分析结果见图1、图 2。

在项目尾水正常达标排放情况下，排污口所在断面COD相对本底浓度增加5.56mg/L，占本底20.8%，至三洋港闸处，COD增加了5.44mg/L，为31.59mg/L；排污口所在断面NH3-N相对本底浓度增加0.56mg/L，占本底40.7%，至三洋港闸处，NH3-N增加0.55mg/L，达1.89mg/L。大浦排水通道自排污口到三洋港闸处，COD与NH3-N浓度值都有所增加，但浓度值增加有限，COD仅超Ⅳ类水限值1.59 mg/L，NH3-N超 Ⅳ 类 水 限 值 0.39 mg/L。超标水域位于河道下游，占河道总长的15.5%，绝大部分水体水质不受其影响。

在非正常与事故情况下，对受纳水体水质的影响比正常达标排放情况下对水质的影响大得多，相对本底浓度 COD增加 284.5%，NH3-N增加187.2%，排水通道自上游大浦闸到排污口处，再到三洋港闸处，COD水质类别由Ⅳ变为劣Ⅴ类，NH3-N水质类别由Ⅳ类变为劣Ⅴ类。因此需要严格加强管理，努力减少事故发生。

3 对临洪河口近岸海域影响

大浦排水通道下游三洋港闸下临洪河口为感潮河段，根据一维非稳态数学模型，采用St.Venant方程建立水量控制微分方程，采用对流扩散方程建立水质控制微分方程，计算大中小等潮型下的排放影响。

在正常排放情况下，排放口下游2.5km断面（即三洋港闸下0.5km）COD最大浓度增量为12.3mg/L，与现状浓度叠加后超标；平均浓度为3.6mg/L，与现状浓度叠加后略微超标。以后各断面平均浓度增量与现状浓度叠加后不超标，可达到相应水质功能要求，该项目正常排水对临洪河口近岸海域影响不大。

在事故工况下，排放口下游6.7km断面（即三洋港闸下4.7km）COD平均浓度为3.4mg/L，与现状浓度叠加后恰好达标。以后各断面平均浓度增量与现状浓度叠加都不超标，可达到相应水质功能要求。可见，该项目事故工况下非正常排水，超标河段的距离可增加至闸下4.7km，对临洪河口近岸海域的污染大大增加。因此需加强管理措施，严格杜绝事故排放。

4 结论与分析

连云港开发区西北组团污水处理厂一期工程尾水排放量4.8万t/d，执行国家污水处理厂一级A排放标准。在正常达标排放情况下，不会造成排水通道上下游CODcr与NH3-N水质类别改变，对相关水域水质、生态的影响较小。

但当污水处理厂因自然灾害或营运故障而发生事故排放时，对受纳水体水质的影响较正常达标排放情况下严重，排水通道上下游COD与NH3-N水质类别由Ⅳ类变为劣Ⅴ类。因此需要严格加强污水处理厂自身的科学建设和管理，对入河排污口进行日常监测，提高应对自然灾害风险能力，制订应急预案，完善各项事故处理措施，杜绝事故排放，并向相关水域水行政主管部门及时报送污水处理厂的运行信息，确保污水处理厂正常运行、达标排放

江苏省水文水资源勘测局连云港分局 222004）