淮河上游洪河流域水环境污染源强解析及防治技术应用研究

发布时间：2020-08-17 16:59

【摘要】：淮河是我国水污染控制的重点之一,洪河作为淮河上游最大的支流,日益严重的水污染已成为该流域可持续发展的制约因素。结合洪河流域实际情况和水文水质监测数据,本文对洪河水质进行了多因子综合评价,并对主要污染因子的时空分布特征进行了分析,综合考虑点源污染和非点源污染,分别采用输出系数法、模型模拟法、径流分割法和降雨差值法计算了污染源强,明确其主要来源和构成比例,确定点源和非点源污染优先控制单元及应用技术,有针对性的提出洪河流域水污染防治措施,主要包括点源印染废水和医药废水的高级氧化技术的小试试验和非点源分散式污水处理技术的实际推广应用。因此,本文对控制洪河流域污染,改善生态环境和实现该地区经济和环境协调发展具有重要的理论价值和现实意义。论文的主要内容和取得的成果如下： (1)通过对洪河流域出境断面水质常规指标、有机指标和重金属指标的分析,评价了河流水质现状,筛选出该流域水质常规污染主要因子为COD、NH3-N和TN；根据沉积物质量标准对有机指标中的有机氯农药(OCPs)和多环芳烃(PAHs)进行潜在环境风险评价,结果显示洪河流域受六六六(HCHs)和PAHs的污染尚不严重,但滴滴涕(DDTs)存在偶尔发生的负面生态效应,可能会对生态环境造成危害；表层沉积物中Cd、Fe、Zn, Pb、Cu、Cr、Ni和Mn八种重金属潜在生态危害指数为32,属轻度生态危害。通过对洪河流域主要污染因子的时空分布特征分析,发现点源和非点源污染物的汇入,导致了洪河水质恶化较为严重。 (2)采用输出系数法、模型模拟法、径流分割法和降雨差值法对洪河流域点源和非点源污染源强进行了核算,确定了点源和非点源污染优先控制单元及应用技术。点源污染中,污染物排放量较大的河段为练江河、红淑河和奎旺河,三条河流COD入河量占流域总入河量的52.5%,氨氮入河量占流域总入河量的51.6%,其中,练江河COD和氨氮入河量分别占流域总入河量的28.3%和34%,是该流域点源污染控制的重中之重,而练江河水质较差的最直接原因就是其接纳的废水主要是洪河流域两大支柱行业排放的印染废水和医药废水,防治措施应重点关注高级氧化技术的应用。非点源污染中,污染源强从产生到入河可削减COD33.7%,氨氮45.5%，从入河到流域输出可削减COD30.9%,氨氮41.5%,污染物排放量较大的河段为洪河干流和汝河干流,应重点关注分散式污水包括农村生活污水和畜禽散养废水处理技术的推广应用。 (3)单过氧硫酸氢盐化合物(Oxone)虽可以有效降解染料废水,但用于产生硫酸根自由基的催化剂和紫外线会导致处理费用较高并易产生二次污染,鉴于印染废水在洪河流域水体中的污染贡献,本文研究了在不用催化剂、用自然光代替紫外线条件下用过一硫酸氢钾产生的硫酸根自由基脱色甲基橙溶液,同时研究了干扰因素包括反应条件(反应试剂的量、初始浓度、初始pH)、水体中共存物质(腐殖酸、硝酸根和金属离子如Cu2+, Fe3+,Mn2+)对降解率的影响。结果表明Oxone/自然光系统可有效降解甲基橙溶液,当初始浓度为100mg/L时,采用析因设计方法选择出最佳操作条件pH为6.04, Oxone浓度为3mmol/L,反应时间为30min,在上述条件下脱色效率可达96.4%。水体中可能广泛存在的共存物质如金属离子、腐殖酸、硝酸根不会影响脱色效率；CH3OH、叔丁醇和H2O2加入的结果显示脱色的主要活性基团是硫酸根自由基；该技术与超声技术联用可显著加速脱色缩短反应时间。 (4)考虑到医药废水在洪河流域水体中的污染贡献,以双氯芬酸溶液为研究对象,考察了伽马辐照技术处理废水时的降解机理,研究了干扰因素对辐照降解的影响。结果显示伽马辐照技术可有效降解双氯芬酸溶液,降解率随辐照剂量的增加而增加,随初始浓度的增高而降低,并且酸性条件下的降解率高于中性和碱性条件；H2O2、CH3OH和硫脲加入后降解率的变化说明降解主要是通过羟基自由基的氧化作用和水合电子、氢原子的还原作用；自然水体中广泛存在的腐殖酸和硝酸根不会明显影响降解率；中间产物结构的分析结果显示降解途径主要是通过羟基自由基、水合电子和氢原子与目标分子发生反应引起的。 (5)分散式污水包括农村生活污水和畜禽散养废水已成为洪河流域的主要污染源之一。对于分散式污水集中收集处理受到限制的地区,推广分散式污水处理技术成为解决该类地区水污染问题的可行途径。考虑到洪河流域小规模的生活污水流量和有机负荷波动变化较大,结合对分散式污水处理设施后期运行维护简单或无需维护、日常运行费用低的要求,本研究选择了适合当地的四种分散式污水处理工艺：复合塔式生物滤池技术、人工湿地技术,生态渗透坝技术和毛细管渗滤沟技术在洪河流域进行了技术改进并进行了实际推广应用,共建设了15个复合塔式生物滤池项目,1个人工湿地项目,1个生态渗透坝项目和1个毛细管渗滤沟项目,系统出水COD、NH3-N和TN全年可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中规定的一级B标准。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703

【参考文献】