深圳河湾流域水污染源解析研究

雨季非点源污染负荷冲刷量越大, 河道水体接受的非点源污染负荷量越大。

溢流负荷结果如表10所示。2015 年有 196 个降雨日, 流域污水系统发生溢流约57 日, 频率为29.1%。雨季截排系统的溢流与截排系统所在流域面积呈正相关关系。流域面积越大, 降雨过程截排系统接收的降雨径流量越大, 截排系统溢流风险越大, 溢流频次和溢流量越大。同时, 截排系统溢流频次和溢流量与截排系统的尺寸有关, 截排系统尺寸越大, 雨季输送截排混流污水能力越强, 溢流风险越小。深圳河湾流域已建成较完善污水收集处理系统, 主要支流大沙河、新洲河、福田河、布吉河下游、沙湾河下游和莲塘河已实施沿河截污, 雨季时截排系统溢流主要发生在这6条支流。若要从根本上解决溢流问题, 需从源头做好雨污分流, 让箱涵发挥收集初期雨水的作用, 而不再是收集大量漏排污水和用做河道截排。

3.3 底泥负荷分析

深圳河干流(罗湖桥到河口段)河段底泥冲淤大致特征如下: 上游河段(罗湖桥至布吉河口)河床冲淤特征不稳定, 以底泥冲刷为主要特征, 或冲刷与淤积交替进行; 中游河段(布吉河口至米埔)以淤积为主, 其中弯曲河段的凸岸一侧河床淤积较多; 下游河段(米埔至深圳河口)基本处于动态平衡状态,虽然有淤积现象, 但河床底泥厚度的逐年变化不明显。

根据污染源解析结果, 底泥对水质的氨氮贡献率较大, 高达20%~30%, 该结果对水质改善及后续工程具有指导意义。

3.4 污染负荷与环境容量

深圳河的水质目标主要为达到“不黑不臭”和地表水V类水质两种情况。深圳湾的水质目标是四类海水和三类海水标准。以此水质目标来核算深圳河和深圳湾能容纳的最大日负荷量。

深圳河和深圳湾的环境容量估算方法是, 运用EFDC模型设计不同的模拟方案, 逐步改善模拟水质, 最终使得模拟水质达到要求的污染程度, 根据模拟方案的输入条件计算其污染负荷, 得到环境容量。

3.4.1 深圳河环境容量估算

深圳河能够容纳的最大日负荷量(即环境容量)和污染物浓度标准见表13。

深圳河流域的污染源COD为 78.92 t/d, 氨氮为12.60 t/d, TP 为 1.07 t/d。其中, 旱季点源COD 为55.81 t/d, 氨氮为11.8 t/d, TP为 0.98 t/d。根据“不黑不臭”和V类水标准下的环境容量, 各自需要削减的负荷量较大, 削减率需达60%~80%, 才能达到相应的水质目标。

3.4.2 深圳湾的环境容量估算

在深圳湾的环境容量评估方面, 主要考虑在四类海水情况和三类海水情况下, 深圳湾能够容纳的最大日负荷量。污染物浓度标准和深圳湾环境容量评估结果如表14所示。

深圳河湾流域COD为 101.42 t/d, 氨氮为 15.94 t/d, TP为 1.37 t/d; 深圳河湾流域旱季点源COD为71.94 t/d, 氨氮为15.06 t/d, TP为 1.27 t/d; 根据四类海水和三类海水标准下的环境容量, 各自需要削减的负荷量较大, 削减率需达15%~95%, 才能达到相应的水质目标。

4 结论与建议4.1 深圳河湾污染源解析结论

1) 利用实地调察、水文水质监测数据核算、污染源调查资料和模型模拟的方法, 可以较准确地核算深圳河湾各入河污染源排放量、对河湾水环境的贡献率和雨季旱季的污染源构成特征。

2) 深圳河湾流域全年总体污染源构成情况: 全年点源COD为 2.63 万 t/a, 氨氮为 5496.9 t/a, TP为463.55 t/a; 全年深圳河湾非点源负荷COD为 8608 t,氨氮为99.8 t, TP为18 t。雨季(4—9月)溢流为COD为1894.05 t, 氨氮为118.95 t, TP为12.81 t。深圳河湾流域全年入河负荷量COD 为 3.676 万 t/a, 氨氮为5715.65 t/a, TP为 494.36 t/a, 其中点源占全年比例, COD为72%, 氨氮为96%, TP 为 94%。

3) 深圳河湾流域雨季(4—9 月)非点源的COD为 6261.0 t, 氨氮为72.5 t, TP 为 13.2 t。深圳河湾流域日负荷COD为 116.5 t/d, 氨氮为 15.75 t/d, TP为1.412 t/d。主要污染源是漏排污水(包括排污口和支流漏排), COD、氨氮和TP 占比都达45%及以上,其次是底泥和污水厂尾/补水。雨季非点源和溢流的负荷对水质的影响不能忽略, 深圳河湾暴雨天非点源COD高达 116.31 t/d (接近全流域所有污染源负荷), 暴雨天溢流COD达 32.49 t/d, 虽然时间短, 但大量负荷对水质的冲击影响极其严重, 恢复到正常水质需较长时间。底泥中COD和氨氮的平均释放速率分别为6.52和 4.05 t/d。

4.2 深圳河湾水环境改善建议

深圳河湾流域的污水转输系统存在瓶颈, 支管网系统需要进一步完善; 污水处理能力不够, 有扩容需求; 部分污水处理厂出水标准偏低, 有提高质量的需求; 尚有污水漏排入深圳河湾, 影响水质;水动力不足, 水体交换能力弱。湾内底泥淤积严重,内源污染影响水质, 同时非点源污染严重, 造成湾区外源污染; 水源涵养和水土保持能力不足。可以根据不同的水质标准, 计算深圳河湾所能容纳的最大日负荷量(即环境容量)来控制污染负荷的入河量,从而控制污染源的排放, 达到相应的水质目标。具体方案可参考TMDL的计算[31], 在各个污染源之间合理分配污染负荷(包括点源和非点源), 同时考虑季节变化, 并预留安全值, 进而采取适当的污染控制措施来保证目标水体达到相应的水质标准。本流域水污染治理最理想的措施是源头的雨污

分流, 即正本清源工作。这是一个长期的过程, 难度非常大, 目前只能按照水源地和黑臭水体优先的原则持续推进, 即深圳河的罗湖段和福田段属于轻微黑臭河段, 支流也有相关河段轻度黑臭或重度黑臭。城市河道的黑臭水体治理是一项综合性工程,一般采取“外源减排、内源清淤、水质净化、清水补给、生态恢复”的技术路线。其中, 外源减排和内源清淤是基础与前提, 水质净化是阶段性手段,水动力改善技术和生态恢复是长效保障措施。

造成河湾水质不达标的原因, 有管网不完善导致的漏排污水及雨季的非点源和溢流, 这方面应按照从干管到支管、逐级完善的原则优先推进。上述措施可以有效地减少漏排和雨天溢流, 但实施需要时间, 短期内难以全部完成, 故各支流河段的截排工程需要继续推进。尤其是流域内直排到河湾的排污口, 源占比高达 20%, 是目前的首要问题。污水处理厂尾水负荷也是重要一项, 可以通过完成罗芳污水处理厂、滨河污水处理厂和布吉水质净化厂等的提标改造来完善, 提高尾水水质。内源污染也是污染的重要来源, 可以结合深圳河防洪要求和黑臭支流的整治处理, 但内源具有动态性, 在没有做好源头截污的情况下, 其效果和持续性都难以保障。