用户名:
密码:

高碑店污水处理厂对改善通惠河水质影响分析

仪器信息网 2014/12/31 13:42:46  点击5533次 作者:翟家骥


上世纪70年代后,由于工业的发展,人口的增加,污水量剧增,原北京城四区的大量生活污水和原东郊化工区大量化工、制药、电镀、造纸和印染等工业废水,未经任何处理直接排入北京东南郊的通惠河,不仅使通惠河成为了一条严重污染的劣V类的污水河,还殃及了整个流域,使两岸的居住区、公共活动区等都蒙受了巨大的污染。

九十年代初,北京市政府建成了当时全国最大的高碑店污水处理厂。将污水通过通惠河南、北两岸的污水截流管线,集中收集到污水处理厂进行处理。阻止了污水直接向通惠河中的排放。1993年底通水,实现25万吨/日运行,1995年实现50万吨/运行,二期工程于1999年9月竣工,污水日处理量达到100万吨/日。高碑店污水处理全部工程投入运行后,始终保持所负责流域内的污水全部处理,全面达标。脱氨除磷的升级改造工艺于2004年完成,使污水的处理进一步深化。

高碑店厂处理后的二沉出水40%以上排入通惠河,经过了近二十年的稳定运行基本实现了稳定达标排放,使原本是北京市主要污水河之一的通惠河实现了水体还清,水生态重新获得了良性发展。高碑店污水处理厂的从无到有,工艺从传统到升级;每前进一步,都会使通惠河水质向优质发展一步。本文总结了自上世纪九十年代到2009年通惠河水生态环境指标的变化情况,分析了高碑店污水处理厂对通惠河生态环境的恢复和良性发展的贡献。


选择通惠河段由高碑店桥至通州东关桥段的花园、双桥、东关3个主要站点进行监测。另设温榆河作为对照站点。检测项目为DO、CODCr、BOD5、NH3-N、TP。测定方法为实验室通用的国标方法。

采样方式:采用细口玻璃瓶,在河流中央区采集瞬时样,取样器深入水面下50cm处,取样量2.5L,采样后2-5小时内完成测定。样品采集包括五个时期:高碑店污水处理工程一期运营前(1993年);一期第一阶段25万吨运行期间(1994-1995年),一期五十万吨/日处理运行期间(1996年);100万吨/日处理稳定5年后(2004年)和10年(2009年)时。采样时间为每年的10-11月,每年4次,取平均值作为每年的检测结果。

    表1    通惠河——温榆河水质理化指标(mg/L)

项目 时间 退水口 双桥 东关 温榆河
溶解氧(DO 1993 0.65 0.87 1.15 5.14
1994-1999 0.87-2.99                           1.04-2.02 2.05-3.90 6.84-5.51
2004-2009 3.10-3.05                          3.22-3.52 4.21-4.71 5.74-5.51
化学需氧量(CODCr 1993 109 150 163 45.3
1994-1999 80.2-53.6 88.2-51.2 59.1-26.9 40.7-22.1
2004-2009 27.3-24.5 31.2-27.1 22.4-22.2 19.8-20.3
五日生化需氧量(BOD5)(mg/L 1993 62.4 69.3 71.5 14
1994-1999 36.6-24.6 40.2-13.5 25.0-9.13 12.7-8.43
2004-2009 6.52-5.81 5.43-4.94 4.90-4.11 4.65-4.02
悬浮物(SS 1993 64.5 70.4 76.8 33.6
1994-1999 40.5-28.0                          52.7-27.0 32.3-16.5 16.0-10.0
2004-2009 29.5-18.0                         23.5-21.5 12.5-12.0 10.5-9.50
氨氮(NH3-N 1993 25.7 28.6 28.5 14.2
1994-1999 21.1-10.3                     17.9-9.08 12.6-8.04 12.8-6.44
2004-2009 9.58-0.85                       8.16-0.99   6.41-0.73 4.95-0.64
总磷(TP 1993 5.59 5.46 7.86 4.68
1994-1999 4.63-3.94                          5.46-3.70 3.41-2.28 3.72-2.16
 2004-2009 2.81-0.54                          3.16-1.02 1.98-0.79 1.81-0.61



2.结果与讨论

2.1 通惠河水综合污染指标下降状况分析


1993底以前,污水排入通惠河的量高达2.93亿万吨/年,溶解氧含量很低,水质黑臭。通惠河各站点对SSCODCrBOD5、氨氮和总磷的检测结果都表明水质属重度污染,且严重差于地表劣类水质。

从图1可以看出,1993-2009年,历经数次日处理量提升,并始终保持处理质量达到GB18918-2002中的二级标准(SS<30mg/LBOD5<30mg/L,CODCr<100 mg/L),通惠河各站点的SS下降幅度都达到70%以上,颗粒物质得到了有效去除, CODCr下降量也达到了70%-80%90%以上,水体的浑浊和异味逐渐消退,逐渐趋于清澈。主要原因是:

1)仅1993-1999年,高碑店污水处理厂一期50万吨的运营作用,就将进入污水处理厂污水中的SSCODCrBOD5含量,分别由200mg/L-300mg/L300mg/L-400mg/L120mg/L-200mg/L降至二级处理后出水的15mg/L-25mg/L40mg/L-60mg/L10mg/L-20mg/L,污水中的SSCODCrBOD5去除率均超过了90%。

2)自上世纪90年代起,东郊由化工区向商住区转型,使工业废水的比例显著下降,由于工厂的陆续迁出,污水处理厂原水中重金属和有机污染物的浓度逐渐减少和消失,使污水的可生化性得到了提高,也有利于污水处理厂对CODCrBOD5的去除,特别是BOD5的去除量自1999年后有了显著增加,体现在通惠河各站点的BOD5下降幅度增大,1999年至2009年,各站点的BOD5下降量都达到了50%以上,花园站更达到了75%

31999-2004年,在总进水的CODCrBOD5SS都有所上升的情况下,二沉池出水值仍分别下降了10%-25%,通惠河各站点值则分别下降了10-45%

4)氮、磷的削减作用

2004年前,由于没有除氨和除磷工艺,高碑店污水处理厂出水中的氨氮和总磷去除率不足50%,二沉出水中氨氮和总磷的浓度虽然达到了GB18918-2002的二级标准,但远高于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)。这样的水长期向河中排放,很易造成水体的富营养化。2004年后,高碑店污水处理厂工艺按照GB18918-2002的一级B标准陆续进行了升级改造,先后采用前置缺氧段活性污泥法除氨和化学沉淀法除磷工艺,使污水中的氨和磷都得到了有效去除,二级出水的氨氮和总磷含量明显好于GB18918-2002一级B标准。2009年,高碑店厂的二沉出水中的氨氮的年平均浓度由2004年时的18.7mg/L,下降至0.188mg/L;总磷的年平均浓度由2.97 mg/L下降至0.322mg/L。下降率分别达到了99%和90.有效地避免了大量的氨氮和磷进入受纳的通惠河水体。2009年与2004年相比,高碑店厂的氨氮和总磷向通惠河的排放量分别减少了3.38万吨和0.48万吨。

2.2通惠河水体中污染物的削减量估算

1995年以来,高碑店厂实现了碳氢有机污染物质有效去除,受纳河流通惠河各站点的SSBOD5,CODCr下降率都普遍达到60%以上,BOD5尤其达到了80%以上。对照站点温榆河的下降率为60-67%CODCrBOD5的含量分别为22 mg/L -27 mg/L4.9 mg/L -6.5mg/L,好于或达到了《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的类水体水质标准,河中的碳氢有机污染物质得到了有效削减。SS、CODCrBOD5的年平均去除量分别达到了3.43万吨,3.24万吨和1.87万吨。截至2012年底,高碑店厂已累计削减CODCr145万吨,20年累计减少50万吨CODCr排入通惠河。

从表1中看,1996-2004年,通惠河各采样站的氨氮含量为6-16mg/L,总磷为2-5.4 mg/L。仍分别超过中GB3838-2002Ⅴ类标准的5-13.5倍。2004年后,高碑店厂完善了脱氮除磷工艺,保证了排入通惠河的水中氨氮低于8 mg/L,总磷低于2 mg/L。之后,通惠河水中,氨氮和总磷的浓度逐渐下降。到2009年,各站点的氨氮和总磷分别由2004年时的6.41mg/L-9.58 mg/L1.98mg/L-2.81mg/L,下降至0.73mg/L-0.85 mg/L0.54mg/L-0.79 mg/L,下降率分别为89-91%60-81%。与此同时,SSBOD5、CODCr下降率分别为4-39%0.9-10%11-16%

2.3通惠河尼梅罗综合污染指数计算

引入尼梅罗综合污染指数PIj,通过CODCrBOD5进行计算分析。计算方法是:采用检测项目的某一标准值(如国标中的标准值)作为限制,测定值与该限值通过公式(1)计算得到PIj值。分级方法是:PIj≤1,清;1. 01≤ PIj≤3. 00,轻度污染;3. 01≤ PI≤4. 00,,中度污染;4. 01≤ PIj ≤6. 00,重度污染;PIj >6. 00,严重污染。通过这种方法计算,可以清晰地看到高碑店污水处理厂从建设、运行规模逐步扩大,到升级改造各个时期通惠河水质逐步向清洁化发展的过程。对于高碑店厂对通惠河还请的作用更具科学性的说服力。结果见表2所示。

,计算方法见式(1

 




PIj = {[(Cj/C02最大值+Cj/C02最大值] }/ 2            1                


 CjC0 为各指标的实测值和标准限值 (mg/L)。采用GB3838-2002中的类水质标准作为标准值,评价项目为CODCrBOD5;结果见表2

2  1993-2009年通惠河各站点污染因子PIj之和

时间 花园 双桥 东关 平均 整体评价
1993 9.188 10.31 10.67 10.06 严重污染
1995 5.449 5.986 3.74 5.058 重度污染
1996-1997 4.779 3.124 2.456 3.453 中度污染
1999 3.661 2.127 1.392 2.394 轻度污染
2004 1.045 1.008 0.8 0.951 清洁
2009 0.933 0.884 0.727 0.848 清洁
 

根据表2中的尼梅罗综合污染指数PIj计算结果,以CODCr、BOD5两项指标计算的通惠河三站点PIj之和的平均值显示:从1993年的严重污染,1995年的重度污染、1996-1997年的中度污染、到1999年,就达到了轻度污染;进入21世纪后,达到了清洁水平。这与1993年前高碑店厂未投入运行,1995年实现25万吨/日运行,1996年-1998年达到了50万吨/日处理,1999年实现了100万吨/日处理,2004年后又进行了处理工艺的升级改造相关联。在原本排入河中的污水被截留至排水管线,高碑店厂持续向通惠河输送处理达标水的作用下,通惠河中原有的碳氢污染物质被逐步稀释、降解;并随着高碑店厂的处理规模扩大、处理程度加强,污染程度逐渐下降,直至变为清洁。这个结果表明,通惠河中的碳氢污染物质已得到了有效去除。

      可以说,高碑店污水处理厂的运行和规模的每一次扩大、升级,都对通惠河水质净化,并进一步实现水生态环境恢复和良性化发展起到举足轻重的作用。

 2.4 不同时期高碑店污水厂出水和通惠河水质的比较

1993年、1996年和2009年,从高碑店厂二沉出水到通惠河各站点主要水质指标的变化情况。高碑店厂刚投入运行不久时的1993年底,二沉出水的SS、CODCr和BOD5都明显低于河水中相应的含量,说明此时二沉出水入河的作用,主要是稀释河水中的污染物质,遏制污染的发展。到了1996年,东关站的各BOD5和CODCr含量已与二沉出水很接近,而花园和双桥站仍高一些。可能是上世纪90年代期间,通惠河京通路地区两岸处在搬迁和改建时期,一些商住小区和河的护坡尚处于建设阶段,垃圾和灰土等会遗落到河中;再加上沿岸也会有一些小厂或居民向河中排入和倾倒污物。这样就会引起污染物指标上升。

2009年,进入通惠河水体的二沉出水,CODCr和BOD5含量已好于GB3838-2002中的Ⅳ类水体水质。从几项主要指标看,CODCr值,高碑店厂二沉出水是这几个检测站点中最高的,并随着花园到东关的方向有明显的下降。SS的最高值出现在双桥站,BOD5、氨氮和总磷,高碑店二沉出水与通惠河各站点无明显差别,随着从花园向东关的方向,略有降低。这说明,通惠河水体中已具有了比较明显的自净作用,能够降解进入水中的有机物。进入其中的高碑店厂二沉出水,已由稀释水中污染物质转变成为水体中的微生物提供食料。现在,影响通惠河水质的最主要因素仍是SS,究其主要原因,应仍是建筑工地的渣土的和空气中降尘的影响。

3.结语

高碑店污水处理厂的运行,对实现通惠河水生态环境的恢复和良性发展,改善和促进其流域以及下游地区的环境改善和社会经济发展起到了很大的作用,是处理后污水作为景观用水的水资源的一个很好的应用示范实例。在配合北京市功能转型,实现化浊为清,变害为益中做出了重大贡献。




网友评论:
用户名: 密码:
评论
相关文章:
梁贵键
职称:
职务:
林崇熙
职称:
职务:
MrMassSpec
职称:
职务: