水环境保护课程设计.docx
- 文档编号:24256816
- 上传时间:2023-05-25
- 格式:DOCX
- 页数:24
- 大小:106.37KB
水环境保护课程设计.docx
《水环境保护课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《水环境保护课程设计.docx(24页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
水环境保护课程设计
水环境保护课程设计报告
学院:
资源与环境学院
专业:
水文与水资源工程
年级:
2012级
姓名:
刘燨元
学号:
2012215334
指导教师:
杜鸿
2015年6月12日
目录
1概述3
1.1基本情况3
1.2规划水平年4
1.3任务4
1.4水库水质状况4
2.污染源的调查与污染负荷预测5
2.1污染源污染负荷预测的条件5
2.2点源污染的污染负荷预测6
2.3面源污染负荷预测11
2.4入库污染源和污染排放总量分析12
3.水环境质量评价12
3.1评价方法13
3.2水库污染物的平均浓度13
3.3判别13
4.水环境容量和水域纳污能力计算、富营养化分析13
4.1M值的计算14
4.2水库环境容量计算14
4.3水库富营养化计算与判断15
5水库污染防治措施16
5.1控制污染源16
5.2内源治理17
5.3生物治理17
5.4混凝除磷17
6心得体会17
1概述
1.1基本情况
湖北省某水库控制流域面积287.73km2,总库容6.228亿m³,是一座以灌溉、防洪为主,兼有灭螺、发电、供水等综合利用的大II型水利工程。
水库承雨面积243km2。
属亚热带季风气候区,夏季炎热,冬季寒冷,年平均气温16.3℃,多年平均径流深883.9mm,径流年内分配不均。
表1-1坝址月平均流量表(单位:
m3/s)
月份
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
平均
流量
12.1
15.3
19.5
12.0
7.7
5.2
3.7
3.0
1.6
2.4
3.3
7.3
7.8
库区现辖18个行政村,156个村民小组,9221户,4.7万人,其中约50%为城镇人口,耕地340万亩。
是粮油棉渔的主要产区及工商业集中地区,灌区是粮油棉主要生产基地,具有较强的经济发展潜力。
该水库风景优美,库区植被条件良好,两岸柑桔成片,竹木成林,山泉众多,为附近城市的饮用水源地。
目前库区建有几处茶场;养鸡场4个,规模均为10万只/年;造纸厂一个,采用竹子为原料,年排废水10万吨,无工矿企业。
经检测,水库水体的水质指标大部分到(《地表水环境质量标准》GB3838-2002,下同)II类标准,仅特定时刻在人烟稠密的库湾存在总磷、总氮超标。
由于该水库库区被划定为水利风景区,未来旅游人数可能会大幅增加,给库区的水源地保护带来了一定的压力。
据《风景区规划纲要》,据旅游局的统计资料,2008年游客规模达到16.7万人,预测2015年可到53万人,远期2020年可到82万。
现有床位约600张,2015年需要床位约1800张,2020年需要床位数约为3500张。
旅游业的旺盛发展会使住宿和餐饮也繁荣,加大这些产业的污水排放。
同时,根据资料,2008年,库区的风景区建成城镇面积为1.5km2,
综合规划,预计库区在2015年将建成城区面积3km2,在2020年将建成城区面积10km2。
为在风景区开发的同时保护水库的环境,大坝下游于2010年建设了34000吨/天的污水处理厂。
1.2规划水平年
为与《湖北省重要饮用水水源地安全保障规划报告》保持一致,2008年为现状水平年,2015年为近期设计水平年,2020年为远期设计水平年。
1.3任务
对该水库水利风景区的开发进行环境影响评价,主要包括以下内容:
(1)该水库水利风景区的水环境质量现状评价;
(2)基于规划水平年,进行污染物预测,计算水域纳污能力和水环境容量,实施总量控制,提出污染物削减量;
(3)分析和预测水库的富营养化情况;
(4)提出流域综合整治措施。
1.4水库水质状况
水库水质状况见下表1-2:
表1-2水库水质状况表
采样时间
年
2004
2004
2005
2005
2006
2006
2006
月
12
12
8
8
10
10
10
日
22
22
30
30
10
10
10
水温℃
12
11
27.1
27.1
27
27
27
电导率(μ,
S/cm)
229
354
223
266
DO
8.5
6.5
8
6.8
4.5
7.2
6.8
BOD
<2
<2
2.1
2.5
COD
总铁
0.33
0.24
0.05
0.19
氯化物
7
12
14
9
氟化物
0.52
0.65
0.59
0.64
硫酸盐
28
19
13
26
总硬度
116
159
89
132
钙
25
48
21
37
镁
13
10
9
9
氨氮
0.16
0.2
<0.05
0.38
0.2
0.1
0.19
亚硝酸盐氮
0.019
0.03
硝酸盐氮
0.11
<0.08
0.09
0.15
0.81
0.27
0.58
总氮
0.12
0.2
0.17
0.64
1.06
0.45
0.85
高锰酸盐指数
<0.5
1.5
2.2
3.4
3.4
1
2.9
总氰化物
<0.004
<0.004
<0.004
<0.004
总砷
<0.007
<0.007
<0.007
<0.007
挥发酚
<0.002
<0.002
<0.002
<0.002
<0.002
<0.002
<0.002
六价铬
<0.004
<0.004
<0.004
<0.004
总汞
<0.00005
<0.00005
<0.00005
<0.00005
<0.00005
<0.00005
<0.00005
总磷
0.02
0.036
0.025
0.055
0.12
0.02
0.079
悬浮物
22
33
细菌总数
160
270
锰
<0.008
<0.008
<0.008
<0.008
<0.01
<0.01
<0.01
铅
0.03
0.05
0.027
0.039
<0.01
<0.01
<0.01
铜
<0.008
<0.008
<0.008
<0.008
<0.0001
<0.0001
<0.0001
锌
<0.01
<0.01
<0.01
<0.01
<0.05
<0.05
<0.05
镉
0.005
<0.004
<0.001
<0.001
<0.001
粪大肠杆菌
20
16000
2.污染源的调查与污染负荷预测
2.1污染源污染负荷预测的条件
⑴根据污染的来源不同,把污染源分为点源污染和面源污染,对此分别进行污染负荷预测。
⑵为与《湖北省重要饮用水水源地安全保障规划报告》保持一致,2008年为现状水平年,2015年为近期设计水平年,2020年为远期设计水平年。
⑶主要是从污染源排放的污水和污染物两方面进行预测、分析、计算、评价、规划、管理等。
⑷排放的生活垃圾直接处理,生活垃圾与库区水环境无直接联系,故不作为影响库区水环境质量的因素。
⑸点源污染源形成的污水和污染物不是直排进入水文流域内,而是经过了预处理排入流域内。
2.2点源污染的污染负荷预测
根据库区实地情况,点源污染主要包括生活污水污染、工业废水污染、家畜家禽造成的污染。
生活污水污染负荷预测主要的对象是城镇生活污水、旅游住宿及餐饮业等;工业废水污染负荷预测主要的对象是库区的造纸厂等地;养殖业的污染负荷预测主要的对象是养鸡场等地。
2.2.1生活污水的污染负荷预测
计算方法依据《城镇生活源产排污系数手册》:
1.生活污水及污染物年产生量用公式①计算,污染物年排放量用公式②计算。
计算表达式:
Gc=3650NFc(1-1)Gp=3650NFp(1-2)
式中:
Gc、Gp-城镇居民生活污水或污染物年产生量和排放量,其中污水量单位:
万吨/年,污染物量单位:
吨/年;N-城镇居民常住人口,单位:
万人,;Fc、Fp-城镇居民生活污水或污染物产生系数和排放系数,其中污水量系数单位:
升/天·人,污染物系数单位:
克/人·天。
(经查《城镇生活源产排污系数手册》,可知Fc=140升/天·人)
2.2.1.1城镇生活污水的污染负荷预测
库区4.7万人,其中约50%为城镇人口。
生活污水的污染源经预处理排放的生活污水直接进入河道,其排污系数参照《城镇生活源产排污系数手册》并且该库区按照三区五类城市指标计算。
⑴生活污水排放总量
查经查《城镇生活源产排污系数手册》,可知Fc=140升/天·人,依据公式(1-1)计算得:
Gc=3650NFc/10000=3650×4.7×50%×140=1200850(吨/年)=120.085(万吨/年)
⑵污染物的排放量
根据相关排污系数,计算污染物的排放量的结果如表1:
表1-1生活污水的排放系数及年排放量
污染物名称
COD
BOD
氨氮
TN
TP
动植物油
排放系数Fp
50
23
7.0
8.8
0.56
0.74
年排放量Gp
(吨/年)
428.88
197.28
60.04
75.48
4.80
6.35
2.2.1.2生活垃圾产生量
计算方法:
城镇居民生活垃圾产生量用公式:
Wa=0.365NFw(1-3)
式中:
Wa-城镇居民生活垃圾年产生量,单位:
万吨/年;N-城镇居民常住人口,单位:
万人,Fw-城镇居民生活垃圾产生系数,单位:
千克/人.天;查相关资料可知Fw=0.38(千克/人·天)。
城镇生活垃圾排年产生量Wa=0.365×4.7×50%×0.38=0.33(万吨/年)
2.2.1.2库区旅游住宿业的污染负荷预测
由于该水库库区被划定为水利风景区,未来旅游人数可能会大幅增加,给库区的水源地保护带来了一定的压力。
据《风景区规划纲要》,据旅游局的统计资料,2008年游客规模达到16.7万人,预测2015年可到53万人,远期2020年可到82万。
现有床位约600张,2015年需要床位约1800张,2020年需要床位数约为3500张。
旅游业的旺盛发展会使住宿和餐饮也繁荣,加大这些产业的污水排放。
根据《城镇生活源产排污系数手册》,2008年、2015年、2020年旅店床位均大于500张,按大型酒店规格计算,并查相关资料得经过预处理的污染物的相关系数。
计算方法:
1排污水量计算公式Qa=365FhN(1-4)
其中:
Qa—污水量,单位为吨/年;Fh—污水量核算系数,单位为吨/床位•天或吨/餐位•天;N—企业的硬件数量,住宿业为床位数,餐饮业为餐位数。
(核算系数住宿业取0.25,餐饮业取0.09。
)
②污染物年排放量核算
住宿餐饮业企业污染物年排放量用以下计算公式进行核算:
Gp=365FpN(1-5)
其中:
Gp—污染物排放量,单位为千克/年;Fp—污染物排污系数,单位为克/床位•天或克/餐位•天;N—企业的硬件数量,住宿业为床位数,餐饮业为餐位数;
⑴旅游住宿业的生活污水的排放量:
查《城镇生活源产排污系数手册》,得Fh取0.25吨/床位·天,依据公式③计算得:
①2008年:
Qa1=365FhN1=365天×0.25吨/床位·天×600床位=54570(吨)
②2015年:
Qa2=365FhN2=365天×0.25吨/床位·天×1800床位=164350(吨)
③2020年:
Qa3=365FhN3=365天×0.25吨/床位·天×3500床位=319375(吨)
⑵旅游住宿业污染物排放量:
表1-2住宿业的排放系数
污染物名称
(克/床位·天)
COD
TP
TN
N-NH4
排污系数
37.1
0.60
6.48
5.10
根据相关排污系数和公式(1-5),计算污染物的排放量的结果如表3:
表1-3住宿业的污染物排放量
污染物名称
年排放量(t)
年份
2008
2015
2020
COD
8.12
24.37
47.40
TP
0.13
0.39
0.77
TN
1.42
4.26
8.28
N-NH4
1.12
3.35
6.52
2.2.1.3餐饮业污染负荷预测
求取餐饮业的污水排放量和污染物排放量的计算方法与住宿业相同。
⑴餐饮业污水排放量:
查《城镇生活源产排污系数手册》得Fh取0.09吨/餐位·天,依据公式(1-4)计算得:
①2008年:
Qb1=365FhN1=365天×0.09吨/餐位·天×600餐位=19710(吨)
②2015年:
Qb2=365FhN2=365天×0.09吨/餐位·天×1800餐位=59130(吨)
③2020年:
Qb3=365FhN3=365天×0.09吨/餐位·天×3500餐位=114975(吨)
⑵餐饮业的污染物的排放量:
表1-4餐饮业的排放系数
污染物名称
(克/餐位•天)
COD
TP
TN
N-NH4
动植物油
排污系数
68
0.24
2.74
1.40
9.8
根据相关排污系数和公式(1-5),计算污染物的排放量的结果如表5:
表1-5餐饮业污染物的排放量
污染物名称
年排放量(t)
年份
2008
2015
2020
COD
14.89
44.68
86.87
TP
0.05
0.16
0.31
TN
0.60
1.80
3.50
N-NH4
0.31
0.92
1.79
动植物油
2.15
6.44
12.52
注:
一张床位对应着一张餐位。
2.2.2工业废水污染负荷预测
工业废水的污染物的计算方法:
Wt=FgN(1-6)
式中Wg为污染物的年排放量,单位/吨,Fg为排污系数,N为年排废水量,单位/吨。
2.2.2.1造纸厂的污染负荷预测
目前库区的工业情况是有造纸厂一个,年排废水10万吨,无工矿企业。
该造纸厂以竹子为原料,所以制出来的纸为手工纸,查询了《第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册》,该厂的年排废水的规模等级≥500吨/年,依据该排污规模得出手工纸制造行业的排污系数,结果如下表6:
表1-6手工纸造纸厂的排污系数
污染物名称
COD
(克/吨)
BOD5
(克/吨)
氨氮
(克/吨)
排污系数
1560~2370
590~1270
39~240
污染物的排放量:
对于手工纸生产线排污系数,使用全国商品浆的产、排污的化学需氧量、五日生物需氧量、氨氮等取低值;对于使用自制化学浆、半化学浆、废纸浆等生产的取高值,对于使用二者混合浆取中值。
在这里取分别取二者的平均值,即1965、930、139.5,计算结果如下表7:
表1-7手工纸造纸厂的污染物排放量
污染物名称
COD
BOD5
氨氮
年排放量(吨)
196.5
93
13.95
2.2.3养殖业的污染负荷预测
2.2.3.1养鸡场的污染负荷预测
库区周围养鸡场4个,规模均为10万只/年,造纸厂一个,采用竹子为原料,年排废水10万吨,无工矿企业。
废水直接排入水库库区。
现在把鸡全归属为集约化畜禽养殖场的蛋鸡进行评判,参照《畜禽养殖业污染物排放标准》可知该库区周围的养鸡场规模为Ⅰ级,并取得某些关于污染物排放指标如下表6、表7:
表1-8集约化蓄禽养殖业最高允许排水量
工艺类型
标准值
季节
冬季
[m3/(千只.d)]
夏季
[m3/(千只.d)]
水冲工艺
0.8
1.2
干清粪工艺
0.5
0.7
注:
春、秋两季最高允许排放量按冬、夏两季的平均值计算
表1-9集约化蓄禽养殖业水污染物最高允许日均排放浓度
控制项目
COD
(mg/L)
BOD5
(mg/L)
悬浮物
(mg/L)
N-NH4
(mg/L)
TP
(mg/L)
类大肠杆菌
(个/100mL)
标准值
400
150
200
80
8.0
1000
(1)1个养鸡场的废水排放量按标准值计算有:
(一个季节按90天计算)
水冲工艺的年废水排放量:
V1=90×100000/1000×0.8+90×100000/1000×1.2+
180×100000/1000×(0.8+1.2)/2=44640(m3)
干清粪工艺的年废水排放量:
V2=90×100000/1000×0.5+90×100000/1000×0.7
+180×100000/1000×(0.5+0.7)/2=21600(m3)
一年总的废水排放量:
V=V1+V2=44640+21600=66240(m3)
(2)4个养鸡场的污染物总排放量
4个养鸡场在已知年排废水量的情况下,可以分别求得各污染物的排放总量,计算结果如下表10:
表1-104个养鸡场各污染物的排放总量
污染物的名称
COD(t)
BOD5
(t)
悬浮物(t)
氨氮
(t)
总磷
(t)
类大肠杆菌(个)
污染物排放量
106.00
39.76
53.00
21.20
2.12
2.65×1014
2.3面源污染负荷预测
耕地340万亩,是粮油棉渔的主要产区及工商业集中地区,灌区是粮油棉主要生产基地,水文年期间造成的污染为面源污染。
该水库风景优美,库区植被条件良好,两岸柑桔成片,竹木成林。
大约有耕地340万亩,在库区还建有几处茶场。
农田的污染物源系数与农田坡度、农作物类型、化肥使用量、化肥成分、土壤成分以及降雨诸多因素有关,标准农田源强系数见表1-11.
表1-11标准农田源强系数
源强因子
COD
氨氮
TN
TP
取值kg/hm2·a
150
30
60
15
修正系数选取,土壤类型修正系数为1,降雨量修正系数为1.2,化肥使用量修正系数为1.3及化肥使用结构修正系数为1.3,则综合修正系数为2.028.调查得知该区域耕地为340万亩,即大约有226667公顷耕地,则农业种植业污染物产失量见表1-12。
表1-12农业种植业污染物产量
农业种植业污染物
COD
氨氮
TN
TP
产生量(t)
68952
13790
27580
6895
流失量(t)
34476
6895
13790
3447
流失系数
0.5
库区流域的入河系数为12%,综合多地类似该水利风景区确定入河系数为12%,根据公式计算的现状年2008年种植业化肥污染物入河量见表1-13。
表1-13种植业污染物入河量
污染物名称
COD
氨氮
TN
TP
污染物入河量(t)
4137
827
1655
414
2.4入库污染源和污染排放总量分析
2008年,污染源排放的几种重要的污染物分别的排放量情况,表1-14、1-15:
表1-14几种重要污染物的排放情况
污染源
排放量
污染物
COD
BOD5
氨氮
TN
TP
城镇生活
428.88
197.28
60.04
75.48
4.8
住宿业
8.12
0
1.12
1.42
0.13
餐饮业
14.89
0
0.31
0.6
0.05
造纸厂
196.5
93
13.95
0
0
养鸡场
106
39.76
21.2
0
212
种植业
4137
0
827
1655
414
sum
4891.39
330.04
925.4
1734.73
631.18
表1-15几种污染源污染的排放量
污染源
排放量
污染物
COD
BOD5
氨氮
TN
TP
Sum1
生活污染
459
197
63
79
5
804
工业污染
196
93
13
0
0
303
农业污染
4243
39
84
1655
626
7411
Sum2
4891
330
925
1734
631
8520
3.水环境质量评价
该水库水体的水质指标大部分到(《地表水环境质量标准》GB3838-2002,下同)II类标准,仅特定时刻在人烟稠密的库湾存在总磷、总氮超标。
但是计算出的污染物中并不包含DO一项,因此,假设2008年DO为给出的表1所示的DO的平均值:
(8.5+6.5+8+6.8+4.5+7.2+6.8)/7=6.9
运用罗斯指水质指数来进行水体质量评价:
3.1评价方法
采用罗斯水质指数进行评价,选用BOD5、BOD5、悬浮固体物、DO作为水质评价参数,并分别给予权重,见表2-1。
表2-1各评价参数权重
参数
BOD5
BOD5
悬浮固体
DO
权重系数
3
3
2
2
按等级进行计算,计算结果取整数,其计算式为:
WQI=∑分级值/∑权重值
各级指数可进行如下分级:
WQI=10天然纯净水、WQI=8轻度污染水、WQI=6污染水、WQI=3严重污染水、WQI=0水质类似腐败的原污水。
3.2水库污染物的平均浓度
污染物浓度=
;BOD5、氨氮浓度计算结果见表2-2。
表2-2污染物浓度
污染物
BOD5
氨氮
浓度(mg/L)
0.53
0.38
3.3判别
该水库水体的水质指标大部分到(《地表水环境质量标准》GB3838-2002,下同)II类标准,仅特定时刻在人烟稠密的库湾存在总磷、总氮超标。
但是计算出的污染物中并不包含DO、悬浮固体一项,因此,假设2008年DO、悬浮固体为给出的表1所示的DO的平均值,即分别是6.9mg/L、27.5mg/L,再查水质指数各参数的评分尺度,DO、氨氮、BOD、悬浮固体的分级值分别为6、24、30、14可求得WQI:
WQI=
=7
WQI=7,根据《地表水环境质量标准》GB3838-2002可知,水库水质介于轻度污染和污染水之间。
4.水环境容量和水域纳污能力计算、富营养化分析
4.1M值的计算
该水库为大II型水利工程,假设该水库的平均水深h=25.63米计算。
计算该水库水域纳污能力时将该水库视为水库非均匀模型混合,则:
M=(Cs-Cv)*exp(-K*Φ*hl*r^2/(2*Qp)),(1-7)
式中:
Φ为扩散角,由排放口附近地形决定,排放口在开阔的岸边垂直排放时,Φ=π;hl为扩散区
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 水环境 保护 课程设计