巢湖烔炀河流域氮磷污染源调查分析及治理建议.pdf

年第 期水利技术监督工程实践:/巢湖烔炀河流域氮磷污染源调查分析及治理建议吴文倩 赵 振 李昆朋(南京市水利规划设计院股份有限公司 江苏 南京)摘要:文章通过对烔炀河 个子流域氮磷污染源的调查与计算 在污染结构与各子流域污染比重分析的基础上提出治理思路和水污染防治对策 结果表明:种植业污染的总磷和总氮贡献占比最高 分别为 、号、号、号子流域总氮和总磷污染排放总量占比最高 综合考虑地形地貌、污染类型、人口密度等因素 以农业面源污染治理为主要抓手 协同实施村镇地表径流收集与净化、有机固废处理及资源化及畜禽养殖污染治理 全面削减入河污染 为巢湖地区其他清水小流域的治理提供参考关键词:总氮 总磷 烔炀河流域 污染源中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:作者简介:吴文倩(年)女 工程师:巢湖位于安徽省中部 是我国五大淡水湖之一 是长江下游重要的湿地 具有工业用水、农业灌溉、防洪、渔业、旅游等多种功能 在促进江湖水运、维护生物多样性和推动区域发展等方面发挥了巨大作用 近 年来 由于流域内人口的快速增长和社会经济发展 巢湖流域主要污染物的排放量已经超过了水环境承载能力 蓝藻频发 湖泊水质严重恶化 生态功能退化 经过多年努力巢湖流域治理初见成效 年入湖污染总体有下降趋势 水质明显好转 但仍存在一些问题 如水体氮磷营养盐浓度和蓝藻密度较高、水生植物稀少、鱼类小型化等巢湖入湖河流约 条 包括南淝河、派河、双桥河、白石天河、烔炀河等 巢湖流域污染输入可分为 类河流:污染重的城市河流 主要位于西北部合肥市区的南淝河等城市河流 其污染浓度高 污染入湖通量占比大 总氮、总磷、化学需要量、氨氮分别占全流域入湖总通量的 、以农村为主的流域如杭埠河 丰乐河、白石天河、兆河、柘皋河、烔炀河和鸡裕河等 这些河流水质相对较好 为清水河流 随着这些农村流域社会经济的快速发展以农业面源、村镇生活污水等为主的排放增加 清水河流出现水质恶化的风险 对巢湖达成水质目标构成极大挑战研究表明 烔炀河流域未来将超出水资源利用红线 出现水资源量严重超载的情况 其中农业用水占主要比例 对巢湖烔炀河流域进行污染源调查 剖析污染结构 并在此基础上提出水环境治理对策至关重要 一方面提升烔炀河流域的水资源利用率 另一方面为巢湖地区清水小流域的治理提供参考 流域概况烔炀河是巢湖北岸的 条直接入湖支汊河流 全长 烔炀河有烔河、炀河 条支流 其中烔河长约 起于秦树村水塘止于烔河口 炀河长约 起于永丰水库坝下至炀河口处 条支流在入湖口上游交汇为烔炀河干流后流入巢湖 烔炀河干流长约 流域总面积约 流域总体地势为西北高、东南低 上游以丘陵岗地为主 中下游主要为平原圩区 污染源调查与分析 子流域划分烔炀河流域地势起伏较大 不同区域的污染分布也不同 为准确掌握流域污染物产生情况 为水污染控制措施提供数据支持 根据区域汇水方向、自然地形地貌特征 河网分布等特征 结合实测的 地形图 将烔炀河流域划分为 个子流工程实践水利技术监督 年第 期域 如图 所示图 烔炀河流域子流域划分图 水质现状烔炀河的水质目标为 地表水环境质量标准类水标准 根据 年烔炀河入湖口国控监测断面年内总氮、氨氮和总磷监测数据 如图 所示 烔炀河入湖断面氨氮和总磷整体较优 年 月 年 月的监测数据中氨氮和总磷浓度各有 次、次超过 类 标 准 上 限 的 氨 氮 监 测 浓 度 和 的总磷监测浓度属于类和类水 总氮年际波动较大 各年总氮平均浓度均未达到类水质标准图 烔炀河入湖口断面每月水质变化 污染类型划分流域内没有严重污染的工业企业 污染主要来源与村镇生活污水以及农业排水产生的地表径流污染 根据烔炀河流域污染分布特征 将其划分为点源和面源污染 点源污染为烔炀镇污水处理厂尾水 面源污染有生活污水、畜禽养殖、种植业尾水、村镇地表径流、固废垃圾 污染调查()污水处理厂通过资料查询、实地调研得知 烔炀镇污水处理厂位于 号子流域 于 年 月正式运行设计规模为/服务范围包括烔炀镇镇区及工业集中区 采用/活性砂滤 紫外线消毒工艺 设计出水水质标准:/、氨氮/、总氮/、总磷/、污水处理厂尾水排入烔河干流()生活污水通过政府统计数据、问卷调查以及实地调研得知 烔炀河流域包含烔炀镇的 个行政村和肥东县桥头集镇的 个行政村(国光村、马龙山村和城山村)常住人口共计 人 其中 号、号子流域人口数量较多()畜禽养殖通过各村填报的数据以及实地走访的方式得知 流域内现有 家畜禽养殖场 其中含规模化养殖场有 家 分布在 号、号、号、号、号、号、号、号、号 个子流域 养殖种类为羊、肉鸡、蛋鸡和鹅()种植业通过政府统计数据得知 烔炀河流域内主要种植的农作物为水稻、油菜和小麦 水田、旱地、耕地面积依次为:、()村镇地表径流通过调查获得烔炀河流域城镇用地面积 号子流域为烔炀镇镇区 其城镇用地面积最高 各子流域城镇用地面积如图 所示图 子流域城镇用地面积图 年第 期水利技术监督工程实践()固废垃圾通过各个子流域的农村人口数量调查 根据第一次污染源普查在巢湖流域的测算结果 选用的固废垃圾产排污系数估算出烔炀河流域的固废垃圾产量为/排放量为/污染计算取值相关系数取值根据烔炀河流域实际情况 参考第一、二次全国污染普查成果报告 结合相关学者针对巢湖流域所做的研究 以及现场调研实测得出()生活污水烔炀河流域农村生活污水排污总氮和总磷浓度取值为、/污水量实测值为/(人/)()畜禽养殖烔炀河畜禽的粪尿流失系数以及畜禽粪尿的污染物平均质量比分别见表 表 畜禽粪尿产量及流失量粪尿羊粪羊尿肉鸡粪蛋鸡粪鹅粪排泄系数/(/头/)年产量/(/头)排泄系数/(/头/)总氮流失系数/总磷流失系数/表 畜禽粪尿中污染物的平均质量比单位:/项目羊粪 羊尿 鸡粪 鹅粪 ()种植业烔炀河流域种植业化肥施用量以及烔炀河流域水田和旱田化肥流失系数()分别见表 表 烔炀河流域农作物耕作信息表农作物化肥类型化肥施用量/(/亩/)水稻复合肥、尿素 油菜复合肥、尿素 小麦复合肥、尿素 ()村镇地表径流烔炀河流域建设用的总氮、氨氮、总磷的输出系数取值见表 表 烔炀河流域水田和旱田化肥流失系数单位:污染物水田旱田总氮 总磷 表 建设用地污染物输出系数单位:土地类型总氮总磷氨氮城镇用地 ()固废垃圾烔炀河流域固废垃圾产排污系数见表 表 巢湖流域固废垃圾产排污系数固废垃圾垃圾垃圾总氮垃圾总磷产生系数/(/人/)排放系数/(/人/)污染调查结果分析()污染结构分析通过系数取值法计算得到各污染排放量对总磷污染排放 种植业贡献总占比最高 达到 生活污水位居其次 占比为 对总氮污染排放 种植业与生活污水的贡献占比相近 分别为、规模化畜禽养殖氮磷排放量仅次于种植业和生活污水 烔炀河流域污染源氮磷排放组成如图 所示图 烔炀河流域污染物氮磷排放组成()子流域污染比重分析从各子流域总氮入河量来看 号 号 号 号 号 其他子流域 从各子流域总磷入河量来看 号 号 号 号 号 其他子流域 如图 所示 由此可知 号、号、号子流域氮磷排放量均较高 其中 号子流域由于具工程实践水利技术监督 年第 期有烔炀镇污水处理厂的点源污染排放 因此总氮和总磷的入河量均最高 号子流域为烔炀镇代表区域 常住人口数量较多 人口密度居首 因此总氮和总磷排放量较为突出 号子流域为烔炀河流域下游平原区 耕地面积占比 面源污染严重因此总氮和总磷排放量较高图 烔炀河子流域污染物氮磷入河量如图 所示 从每个子流域中的污染源结构组成来看 大部分子流域中的种植业化肥流失贡献占比最大 号子流域建有烔炀中学、敬老院 人口总量居首 号子流域为烔炀镇镇区 人口数量仅次于 号子流域 因此 号、号子流域生活污水污染贡献比例较大 号、号和 号子流域中具有多个规模化的畜禽养殖场 因此畜禽养殖污染贡献比例较大 治理思路烔炀河流域面积较大 流域范围内既分布有丘陵岗地、又分布有平原圩区 既有以农业面源污染为主的区域 又有以生活污染为主的人口聚集区域 也有城镇地表径流污染为主的集镇区 应综合考虑地形地貌、污染类型、人口密度选择代表性的子流域 以“生态保护优先”为原则 遵循“生态清洁小流域”治理基本内涵 因地制宜实施精准连片治理 打造水清、岸绿、景美、宜居的烔炀河小流域 为巢湖地区其他清水小流域污染治理提供参考图 烔炀河子流域总氮、总磷污染源结构占比 建议措施()农业面源污染治理烔炀河流域农业技术简单、施肥方法以及灌溉方式落后 造成化肥利用率低 大量化肥随农田尾水流失进入烔炀河 故农作物种植对烔炀河流域氮磷污染排放的影响极为突出 建议利用现有池塘、退养鱼塘进行生态化改造 改造排灌系统 将农田尾水回用至农田灌溉 构建农田退水闭路循环回用与生态拦截体系 力争实现“退水不直排、肥水不下河、养分再循环”如 号子流域土桥高和倪村西侧的 亩农田种植区 对农田种植区附近的沟渠、坑塘进行串联沟通和生态化改造 利用现有电灌站作为动力循环 实现农田尾水的净化和肥水的再利用另外 综合考虑地形地貌、水源供应情况 实施节水灌溉工程 提高灌溉效率 同时结合有机肥的使用 降低化肥施用量 建议对 号子流域的合裕村扶贫产业园 万 瓜蒌种植基地实施节水灌溉示范工程 节水灌溉技术与水肥一体化施肥技术相结合 降低化肥的使用量 节约水资源的同时 降低入河污染总量()村镇地表径流收集与净化针对生活污染严重的区域 结合人口、地形地貌和场地以及周边管网条件等 以“因地制宜、注重实效、分类处置”作为指导原则 人口密集、规 年第 期水利技术监督工程实践划发展污水管网的村镇 优先考虑截污纳管处理如 号子流域高密度人口聚集点烔炀中学、养老院生活污水未接入处理设施 建议将污水纳管接入烔炀镇污水处理厂进行集中处理对于不具备接管条件、居住相对集中的村庄可采取相对集中处理的模式 将一定范围内的生活污水统一收集后 利用适宜处理设施进行处理 如 号子流域大何鲍、大徐村 个自然村 建议将污水收集至指定地点 利用多级生态塘串联进行净化 一方面可以充分利用当地沟塘资源 提升村容村貌 另一方面可降低工程造价和运行成本对居住相对分散且管网建设难度较大的规划发展农村 采用分散处理的模式 就地就近对单户或多户生活污水进行收集后 通过处理设施或者自然净化的方式进行处理()有机固废处理及资源化烔炀河流域内有机废弃物主要有农作物秸秆、畜禽养殖废弃物、蓝藻水葫芦等河湖有机废气物建议实施有机废弃物处理试点工程 建设收储运体系 将河湖废弃物、农作物秸秆和畜禽粪便等协同综合利用制备有机肥 资源化利用的同时 可降低施肥成本 减少农田面源污染()畜禽养殖污染治理针对规模化畜禽养殖 建议采取清污分流和粪尿的干湿分离等措施 减少对地表水和地下水的污染 另外可加强对规模化畜禽养殖粪便的处理措施 一方面通过对粪便高温烘干灭菌及高压膨化除臭 添加氮、磷、钾等元素 制成高效有机肥 可作为农作物肥料进行二次利用 但注意施肥量不可超过土壤的自净能力 另一方面可实行厌氧发酵产生的沼气可用于发电等用途 提升经济效益 结语烔炀河流域土地利用开发强度空间差异性大污染源结构组成多样 各分区污染成因存在显著差异 本文通过科学地组合配置治理技术 从源 迁 汇多过程协同削减氮磷污染 由于涉及的分区、村镇较多 实施过程中需要较高的组织协调与开拓创新能力 需各成员单位对项目深入理解以及良好配合 方可取得较好的治理效果 为其他类似小流域的治理提供借鉴参考文献 杨富宝 王国汉.巢湖流域防洪形势与治理对策分析.水利规划与设计():.徐建平.关于水生态环境保护与修复工作的思考.水利技术监督():.单开进 陈开宁 吴师.巢湖水环境水生态现状问题分析及对策建议.江淮水利科技():.张民 史小丽 阳振 等.年巢湖水质变化趋势分析和蓝藻防控建议.湖泊科学 ():.郭志阳.南淝河健康状况分析评估.水利技术监督():.丁云霄.巢湖主要入湖河流(南淝河、柘皋河、丰乐河、杭埠河)生态系统健康诊断.安徽大学.王菊荣.烔炀河流域水环境承载力模型模拟与动态预测研究.江苏海洋大学.廖荣明 洪天求 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