沈抚灌渠（抚顺段）水环境状况及污染减排对策研究.pdf

环境保护科学第 3 7卷第 2期2 0 1 1年 4月 沈抚灌渠(抚顺段)水环境状况及污染减排对策研究 St u d y o n W a t e r En v i r o n me n t Si t u a t i o n i n Sh e n-F u I r r ig a t i o n Ch a n n e l(F u s h u n P a r t)a n d E mis s i o n R e d u c t i o n C o u n t e r me a s u r e s 卢天翔，巩 宗强，卢天，贾轶然，郎兴华s，来永斌(1 中国人民大学环境学院北京1 0 0 0 7 1)；(2 中国科学研 究院沈阳生态所沈阳1 1 0 0 1 6)；(3 墨尔本大学金融学院墨 尔本)；(4 辽宁省抚顺市环境监测中心站抚顺1 1 3 0 0 6)；(5 辽宁省环境科学研究院沈阳 1 1 0 0 3 1)摘要基于沈抚灌渠 抚顺段)高污染、高排放 的特点，设计 了一套生态环保型污染减排对策，在沈抚灌渠东部起点处建设东 洲再生水厂及传输污水管线工程；在中西部建海城污水处理厂及污水截流工程I 在西部的抚顺开发区 段采用生态修复技术对出市 前的污水进行综合整治和处理，采取治污、清淤、引水和两岸景观建设四项措施，使沈抚灌渠水质达到地表水I v标准。关键词 沈抚灌渠污染减排污水处理生态修复 A b s t r a c t S h e n-F u i r r i g a t i o n c h a n n e l(F u s h u n P a r t)i s h e a v i l y p o l l u t e d d u e t o l a r g e a m o u n t o f w a s t e w a t e r d i s c h a r g e B a s e d o n t h i s c h a r a c t e r i s t i c，a s e t o f e c o l o g i c a l e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n s t r a t e g y t o r e d u c e the d i s c h a r g e i s d e s i g n e d，i n c l u d i n g the c o n s t r u c t i o n o f Do n g z h o u r e g e n e r a t i o n wa t e r p l a n t a n d s e w a g e p i p e l i n e i n the e a s t e r n p a r t o f S h e n-F u i r r i g a t i o n c h a n n e l，the e s t a b l i s h me n t o f H a i c h e n g w a s t e w a t e r t r e a t m e n t p l ant and w a s t c w a t e r c a t c h me n t p r o j e c t i n m i d d l e-w e s t e rn p a r t，t h e i n t e g r a t e d c o n t r o l a n d t r e a t me n t o f w a s t e w a t e r i n the d e v e l o p m e n t a r e a o f t h e w e s t e rn p a r t u s i n g e c o l o gic a l r e m e d i a t i o n t e c h n i q u e s b e f o r e t h e w ast e w a t e r fl o w o u t o f t h e c i t y P o l l u t i o n c o n t r o l，s e d i me n t r e p l a c e me n t，w a t e r c h an n e l d e s i gn，an d l an d s c a p e c o n s t r u c t i o n o n t h e ri v e r b an k wi l l b e c o n d u c t e d t o i mp r o v e w a t e r q u ali t y o f S h e n F u i r r i g a t i o n c h an n e l t o Ca t e g o r y F o u r o f s u r f a c e wa t e r Ke y wo r d s Sh e n-F u I r r i g a t i o n Ch a n n e l Emi s s io n Re d u c t i o n Wa s t e wat e r Tr e a t me n t Ec o l o g ic a l Re me d i a t i o n 沈抚灌渠建成于 1 9 6 5 年，起点位于辽宁省抚 顺市东部的抚顺腈纶化工厂，流经抚顺市西部的李 石寨镇、大南乡和沈 阳市东陵郊区，全长 7 1 k m，其 中抚顺境内长 2 4 k m，沈阳境内长 4 7 k m，流域面积 2 1 1 k m 。沈抚灌渠污水在农灌期间进入沈阳和抚 顺灌区灌溉农田，灌溉面积达 1 万 h m z。在非农灌 期间流经辽阳，最后进入太子河水系的北沙河。建 渠之初目的是为解决沈抚两市工业污水对浑河的 污染，净化沈阳、抚顺两市浑河水源，并充分利用污 水资源灌溉农 田。当时所接纳的主要是生活污水和 少部分工业废水，其中工业废水主要是石化工业废 水，含有氨、氮等成分，有利于植物生长。于是，沈抚 灌渠成为“变废为宝”灌溉农 田的典型。随着工业的 迅猛发展和人 口的巨增，灌渠的水质 日趋恶化，多 年跟踪调查和监测表明，已成“严重污染水体”，污 染物多达几十种1 一，主要有石油类、挥发酚、硫化物 和氰化物等，而且均严重超标。由于长年用该渠水 灌溉，导致土壤中毒和地下水污染。沈、抚两市 相继下令禁止用污水灌溉农 田和禁止销售用污水 灌溉的粮食阎，逐步开始了沈抚灌区清污分流改造 收稿 日期：2 0 1 0 1 0 2 O 基金项 目：水体污染控制与治理科技重大专项“城市重污染河道综合整治技术研究”子课题(2 0 0 8 Z X 0 7 2 0 8 0 0 3)资助。作者简介：卢天翔(1 9 8 9 一)，男，本科。研究方向：城市水污染环境修复技术。通讯作者：来永斌(1 9 7 1 一)，男，教授级高级工程师。研究方向：水污染控制技术。一6 8 沈抚灌渠(抚顺段)水环境状况及污染减排对策研究卢天翔 工程建设。1 9 9 9年不再用灌渠水浇灌农 田，结束了 污灌 3 0余年的历史，但灌渠接纳污水的性质没有 改变。经过多年的治理，沈抚灌渠的污染仍很严重。沈抚灌渠抚顺段水污染整治，被列为辽河流域水污 染防治的重点治理项 目。本研究的目的是为沈抚灌 渠抚顺段综合治理制定切实可行的治理方案，达到 彻底根治沈抚灌渠的污染 目的。1 沈抚灌渠水环境质量状况及污染物分析 企业共有 2 0家。沈抚灌渠治理 已完成一期治污 目 标：即实现了污水量和浓度 的“双减半”及灌渠通 畅。排污水从 2 5 减少到 目前的约 1 2万，渠 水主要水质指标 C O D降低至 1 0 01 6 0 mg，L，但沈 抚灌渠主要污染物超标仍很严重。同时，由于抚顺 污水排水系统不完善，沈抚灌渠内还有 2 3万 的生活污水也是造成污染严重的重要原 因。抚顺 市环境监测 中心站对沈抚灌渠三宝屯断面、厂南 目前抚顺市 向沈抚灌渠排放工业废水的主要 明沟断面污水水质进行 了监测，监测数据见表 1。表 1 水质指标对照表单位 mg L-从表 1 看出，沈抚灌渠三宝屯断面的水质主要 超标污染物是 C O D mS S和 N H。一 N，沈抚灌渠抚顺 市出口断面未能达到水质排放 目标。抚顺市地处灌 渠上游，沈抚灌渠抚顺市 出口断面的水质不仅关系 到下游城市和地区的城市环境，而且严重影响到辽 河流域的水环境质量。此外，沈抚灌渠支线厂南明 沟溢流进李石河，对浑河造成了一定的污染。2 沈抚灌渠(捌 II页 段)污染减排技术研究方案 根据监测和实验数据，本研究将沈抚灌渠(抚 顺段)污染 治理分为 以 1 0万 洲 东 洲再生水 厂、7万 洲 海城污水处理厂和沈抚灌渠经济开发 区 生态恢复工程等 3个污染治理 区段，采取治污、清 淤、引水和两岸景观建设 四项措施，使沈抚灌 渠水 质达到地表水 I V类标准，使沈抚灌渠成为沈抚新 城的景观河。同时，作为上游石化企业环境事故时 期的安全通道，保证浑河水体的水质和生态环境 不受威胁和破坏。沈抚灌渠污染治理工程分布示 意，见图 1。图 1 沈抚灌渠(抚顺段)污染治理工程分布示意图 2 1 建设东洲再生水厂 东洲地区位于抚顺市区的东部，是抚顺市石 油化工企业的中心，现有大、中型企业 2 4家，百万 吨大乙烯项 目和千万吨大炼油项 目正在建设。同 时，抚顺高新技术产业开发区已经引入企业，主要 摆放建设石油、石蜡、橡胶、塑料深加工和精细加 工项 目、化工助剂和催化剂项 目以及公用工程设 施。目前，东洲地区的最高供水量为 1 5 2 2万，在 一6 9 环境保护科学第 3 7卷第 2期2 0 1 1年 4月 大乙烯、大炼油和高新 区建成后，区域的工业用水 需求将达到 3 0 1 6万，而届时工业水源的供水 能力仅为 2 7万，水量的直接缺 口为 3 1 6万，而且没有备用水源作为供水安全的保障。与此形 成对 比的是东洲地 区的大量工业污水，需要在厂 内处理达标后排人沈抚灌渠，而生活污水需要送 到下游 2 7 k m外的三宝屯污水处理厂进行处理后 再排放，以上污水现状总量接近 1 7万 洲。按照抚顺市浑河生态景观带建设的需要和规 划，方案以东洲高新技术产业开发区污水处理厂为 基础，建设东洲地区污水处理厂项 目。建设规模为 l 0 万，统筹调整东洲地区污水管网，将区域内的 工业、生活污水收集到东洲污水处理厂，按 回用水 标准进行深度处理，将回用水补充该地区的工业用 水，形成大伙房水库、关山水库、东洲污水厂回用水 三个主要工业水源，既满足区域工业发展的需要又 保证东洲河流域水质达到功能区标准。减少向沈抚 灌渠排放 6 0 的污水，降低了沈抚灌渠的污染程 度，实现了污水资源化。2 2 建设海城污水处理厂 改造石油三厂污水处理厂，由 1 4 4万 t 扩展 到 7 万 t，具备二级生化处理和深度处理的能力。主要处理古城子一刘山地区的生活污水，沈抚灌 渠中的生活污水、工业废水和石油三厂 自身的工 业废水。海城污水处理厂建成后，将减少向灌渠排 放量的 2 0。海城污水处理厂深度处理后的出水 输送给望花丰泽工业净水厂，回用给抚钢、抚铝、演武热 电、华山塑料工业团地和望花治材工业团 地，以满足地区发展的需要。2 3 沈抚灌渠开发区段生态恢复工程 沈抚灌渠(抚顺段)中污水经过东洲再生水厂 和海城污水处理厂截流治理后，至望花区暗渠变 明渠断面尚有约 2 万 t 的工业和生活污水。开发区 段生态修复工程主要应用在线预处理技术【1 和人工 湿地处理技术对沈抚灌渠(抚顺段)内剩余的工业 和生活污水进行处理。使污水达到景观用水标准，最终达到 地表水环境质量标准 I V类水体后排 入浑河 o l。本段生态修复工程治理区域为明渠断 面起始至抚顺李石经济开发区。一7 0 2 3 1 沈抚灌渠开发 区段 污水处理工程方案采 用在线处理和人工湿地系统对 2 万 m3 d污水进行 处理。从沈抚灌渠明沟起点开始采用在线治理技 术，利用沈抚灌渠北厚 明沟起点到人工潜流湿地 之间的长约 3 k m土明沟，结合 明沟的治理和生态 修复，设置粗、细两道格栅，沉淀池(平流沉淀段)，生态砾石床(适 当的曝气)，接触氧化段，跌水曝气 段等设施，依次将预处理设施敷设在明沟内。污水 经预处理阶段去除部分污染物质后进行人工湿地 系统。人工湿地系统选定在三宝屯立交桥下做潜 流人工湿地，在李石河 口滩地处做表流人工湿地，整个处理系统有潜流人工湿地和表面流人工湿地 共 同组成，潜流人工湿地是主要处理单元，担负着 大部分污染物质的去处，表流人工湿地作为后续 强化处理的补充潜流湿地处理后 的水经过生态 渠道和表流人工湿地、生态景观湖，利用水生生物 和植物对经湿地处理后 的水进一步净 化处理，处 理出水达到 地表水环境质量标准)G B 3 8 3 8 2 0 0 2 的 I V类标准。2 3 2 沈抚灌渠开发区段 生态恢复工程沈抚灌 渠明沟生态修复工程分为三部分。明沟起点一矿 务局砂石厂铁路段：该段长约 3 0 6 k m，将预处理构 筑物设置在此段，在渠底浅滩处种植芦苇等抗污 染的植物，内边坡采用 自然原型护岸，在适当位置 抛设大块石等激湍设施，增加水体撞击和跌进；三 宝潜流一表流湿地段：从潜流湿地到表流湿地之间 还有约 1 5 k m的沈抚灌渠和李石灌渠并行铺设的 沟段，这两条渠从三宝屯污水处理厂门前通过，在 此处将两条渠道合成一个沟槽，做景观。从三宝屯 污水处理厂西墙出水渠至东二街长约 2 0 0 r n段是 李石灌渠、沈抚灌渠和污水厂出水渠三沟并行的 段落，此处三沟总宽约 4 7 m。将此处的三沟变一 沟，将三宝屯污水处理厂出水达到 城镇污水处理 厂污染物排放标准的一级 A标准后排放到这段 沟渠 内，增大沟渠和下游景观河 中的水量，在此段 明沟内采用生物 浮岛等技术进一步修复水体，强 化处理效果；表流湿地一沈抚灌渠终点段-在表流 湿地到沈抚灌渠终点段长约 2 4 k m，该段明沟均 需彻底清淤，按设计坡度用砂石重新铺设沟底，采 沈抚灌渠(抚顺段)水环境状况及污染减排对策研 究卢天翔 用 自然原型护岸 与人 工 自然型护岸 相结合 的方 式，在渠中建有生物挂毯和浮岛，增加生态修复功 能，并可在渠上建设浮桥、水中雕塑和小品，在两岸 建设岸边陆地或岸边带状公园，将昔 日沟渠变成 环境优雅美丽清澈的景观河。3 结论 通过减排方案的实施，每年可节约新鲜用水 4 7 0 0万 t，消减 C O D 2万余 t。分散建设污水处理 厂，便于再生水 回用，实现了污水资源化，使“以水 养水”变为现实，彻底根治了污染 4 0余年的沈抚 灌渠。灌渠开发区生态修复工程与开发 区水 网建设 相结合，把污水渠改造成为景观河，增加了水域面 积，改变了开发区的生态景观格局，实现河流廊道 巨大的景观生态 功能和美化价值，为沈抚两城市 的发展带来 巨大的经济、社会和环境效益。参 考 文 献【1】路 国慧，杨永亮，刘晓端，等 沈 阳地区河水及 沿岸地下水 中卤代 烃的污染特征 岩矿测试，2 0 0 9，(4)：3 1 6 3 2 0 【2】路国慧 沈阳地区多介质环境样品中全氟有机化合物和挥发性有机 污染物分布特征及生态风险评f 占 ID l 北京：中国地质科学院 2 0 0 9 【3】车飞 辽 宁省沈抚污灌 区多介质重金属污染的人体健康风险 评 价f D 北京：中国环境科学研究 院，2 0 0 9 14】何晶晶 石油烃污染土壤微生物多样性分析及多环芳烃降解菌 研究【D 新疆：新疆农业大学，2 0 0 8 5 潘静，黄毅，杨 永亮，等 沈阳地 区地表水、浅层地下水 及沿 岸土壤 中苯 系物 的污染分布f J 1 _ 环境科学研究，2 0 1 0，(1)：1 4 1 9 6】袁一敝 沈抚污水灌区环境污染对居民健康影响的研究t J -环境保 护科学，1 9 8 4。f l 1：2 5 3 6 7 蒋林时，王磊，李靖 平，等 砾石填料床预处理沈抚灌渠污水 的 试验研究【J 1 中国给水排水，2 0 1 0，(7)：7 7 7 9 8 姜晓峰，柏杨巍，来永斌，等 沈抚灌渠污水构筑湿地修复模拟实 验研究【J 1 环境科技，2 0 1 0，(s 1)：8-1 1 9 史红香，李海东，石英林 人T 湿地法治理沈抚灌 渠污水 的研究 f J 辽宁化工，2 0 1 0，(3)：2 6 0 2 6 1 1 O】毛娣娣 垂 京化工 大学，2 0 1 0 (上接第 4 7页)(2)经济效应，农产品产量、质量得 到保障和 提高，产值增加，生物农药 2 5 阿米西达、0 5 卫 保水剂替代化学农药，可小幅加大农民的防治成 本，但两种生物农药 的产出 投入之比较大，增收 效应明显，若更大面积推广该技术，经济效益相当 客观。农药减量与精准施用 的静电喷雾技术更可 大 幅降低农药使用量，提高农药利用率，降低农 民 病虫害防治的用工量和劳动强度。(3)生态效应，对减少沿南四湖区化学农药面源 污染，提高田问害虫天敌及土壤有益微生物种群 量，维持 自然生态平衡，改善恢复沿南 四湖地区生 态环境具有重大的生态效益。最终达到病虫防治 效果、经济效益、环境效益的有机结合。参 考 文 献 1 张祖陆，辛 良杰，梁春玲 近 5 0年来 南 四湖湿 地水文特征 及其 生 态系统 的演化过程分析【J 1 地理研究，2 0 0 7 2 6(5)：9 5 7 9 6 6 (2 l 张祖 陆，孙永庆，彭利民，等 南四湖地 区水环境 问题探析【J 湖 泊科学，1 9 9 9，l 1(1)：8 6 9 O 【3 李辉，姚丽萍 南 水北调 东线工程济 宁段农业 面源污染 现状 及控制对策【J 1 山东水利，2 0 0 7 1 0：3 5 3 7 f 4 王涛，何金戈，廖宇 兰，等 植 物保护 喷雾机械 的发展研究状 况综述f J 1 安徽农学通报，2 0 0 8，1 4(2 1)：l 6 3 1 6 4，1 4 6 5 沈从举，贾首星，汤智 辉，等 农 药静 电喷雾研究现 状与应用前 景【J 1 农机化研究，2 0 1 0，4：1 0 1 3 6 农药 田间药效试验 准则(一)GB T 1 7 9 8 0 3 0 2 0 0 0 杀菌剂防治 黄瓜 白粉病【s 北京：中国标准出版社，2 0 0 0 8 7 农药田间药效试验准则(一)G B T 1 7 9 8 0 2 6 2 0 0 0 杀菌剂防治 黄瓜霜霉病 f s】北京：中国标 准出版 社，2 0 0 0 8 【8】农药 田问药效试验准则(二)G B T 1 7 9 8 0 1 1 2-2 0 0 4 杀菌剂防 治瓜类炭疽病 s 一E 京：中国标 准出版社，2 0 0 4 _ 8 71