（市政工程专业论文）南湖截污工程对湖区水质改善的研究.pdf

w u h a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y “她 】 ea n d w u h a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y 分类号u d c 密级学校代码1 0 4 9 7 劣海理歹大潭 w u h a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y 学位论文 p h dd i s s e r t a t i o n t i t l e ：! 丛垦型! e 壁q 堕! ：l 型一i m p r o v e m e n t o fl a k er e g i o n s 型s 垦坠垦y ! 旦基! 丛! e 基垦至! q 丛q 星星受g 量基q 匹! ! 毯至丛星s q 型! 丛ooooooooooo。_。_o_-_-_-_-_-_-_-_-i_-_-_-二_-i_=_二_=二=一 l 叁鲢 研究生姓名一拯堇霞班睑迪 c a n d a t e ：n a b as h a l ( i rh a d i 姓名姜廑塑职称数援学位 s u p e r s o r ：p r o f j i a n gy i n g h e 4 3 0 0 7 0 c o l l e g e ：q l l e 堡星q fc i v i le n g i n e e r i n ga n da r c h i t e c t u r e 申请学位级别 擅学科专业名称直亟王猩 l e v e l ：堕丛：里q 至坠! e 认j o r ：m u n i c i p a le n g i n e e r i n g 论文提交日期至q ! q 生! 旦论文答辩日期星q ! q 生墨旦 s u b m i s s i o nd a t e ：麴1 0 一d e f e n c ed a t e ：2 0 1 0 5 学位授予单位武这理王太堂学位授予日期 k k i j e佚b y ：w u h a nu n i v e r s 】 。 钐m ，评阅人 ? 。拶妇 呵e r ： ue x t e r n a l 2 0 1 0 年1 月 w u h a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示了谢意。 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的 全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有 关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息 服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签名) ：彪厶区导师( 签名) ：日期 ， 眇o 如扎 w u h a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y t h ew a t e rq u a l i t yi m p r o v e m e n to fl a k e r e g i o n sc a u s e db yt h ei n t e r c e p t i o no f s e w a g ep r o j e c ti nt h es o u t hl a k e a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs o c i e t ya n de c o n o m yi nc h i n a , t h ew a t e rc o n s u m p t i o n a n ds e w a g ee m i s s i o no ft h ec i t yi n c r e a s er a p i d l y ，al a r g ea m o u n to fs e w a g ei s d i s c h a r g e di n t ot h ew a t e rb o d yd i r e c t l y ，w h i c hg r e a t l yp o l l u t e st h el a k ew a t e rb o d y t h es o u t hl a k ei sav e r yb i gc l o s e dl a k e b e c a u s et h es e w a g ei sd i s c h a r g e di n t ot h e l a k ei nl o n g t e r m i th a sa l r e a d yl o s tt h eb a s i cf u n c t i o no fw a t e rb o d y i ti sn e c e s s a r y t oi n v e s t i g a t et h eo u t l e t sa c t u a l i t ya n dt h ew a t e rq u a l i t y 廿a n s f o r m a t i o nr e g u a l i t yo ft h e s o u t hi a k e t h ei n v e s t i g a t i o nr e s u l t so fo u t l e t si n d i c a t et h a tt h e r e a r ef o r t y t h r e es e w a g e o u t l e t sa r o u n dt h es o u t hl a k e a b o u t16 4 0 0 0t o n ss e w a g ei sd i s c h a r g e di n t ot h e s o u t hl a k e a m o n gt h e mn e a r l y15 0 ，0 0 0t o n ss e w a g ee n t e ri n t ot h es m a l ls o u t hl a k e a n dn e a r l y14 ，0 0 0t o n ss e w a g ee n t e ri n t ot h eb i gs o u t hl a k ee v e r y d a yd i r e c t l y t h e s e w a g eq u a l i t yc h a r a c t e r i s t i e so fm o s to u t l e t si ss i m i l a rt om u n i c i p a ls e w a g eo f w u h a n , t h ec o n c e n t r a t i o no fo r g a n i cm a t t e ri sv e r y1 0 w t h ec o n c e n t r a t i o no fc o d c f 。 耶n t pi sr e l a t i v e l yh i g h , w h i c hc a u s et h es e r i o u sp o l l u t i o ni ns o u t hl a k e t h e o u t l e t ss e w a g ei sam a i np o m p o l l u t i o ns o u r c e t h ef i r s tp a r to ft h i ss t u d yi st oi n v e s t i g a t ea n dm o n i t o rt h ep o l l u t i o ns i t u a t i o no f w a t e rq u a l i t yo fw a t e rs u b s t a n c e si ns o u t hl a k e ，a n dt h ed r a i n i n gs i t u a t i o no fd r a i n o u t l e t s t h eq u a n t i t ya n dp o l l u t a n tb u r d e no fs e w a g et h a td r a i n e di n t os o u t hl a k eb y d r a i no u t l e t sc a nb em e a s u r e d a f t e rt h eq u a n t i t a t i v ea n a l y s i so nt h ep o i n ts o u r c e p o l l u t i o ni ns o u t hl a k e ，t h ep e r i o ds t u d yc a nb ep r o v i d e df o rt h ec o m p r e h e n s i v e t r e a t m e n tt os t o pp o l l u t i o no ra f t e rp o l l u t i o n t h es e l f - p u r i f i c a t i o nr u l e so fp o l l u t a n t s i nt h ed r a i no u t l e t sa r ea n a l y z e d a n dw a t e rq u a l i t ym o d e li sb u i l tt os i m u l a t ea n d c a l c u l a t et h ed i s t r i b u t i o no fc o n c e n t r a t i o nf i e l do fp o l l u t a n t si nw a t e ra r e ar o u n dt h e d r a i no u t l e t s t h o s ep r o v i d eat h e o r e t i c a lf o l u n d a t i o nt oa n a l y z et h er u l e so f c o n c e n t r a t i o nc h a n g e so f p o l l u t a n t si nt h es o u t hl a k e t h el o n g w a n g z u iw a s t e w a t e r t r e a t m e n tp l a n to u t l e ti sab i g g e rs e w a g eo u t l e to ft h es o u t hl a k e ，t h ea m o u n to f s e w a g ei sm o r et h a nl5 0 0 0 0t o n se v e r y d a y t h ew a t e rq u a l i t ym o d e lo fw a t e rb o d y n e a rt h e l o n g w a n g z u iw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n ti s b a s e do n 也es e w a g e c h a r a c t e r i s t i ca n a l y s i s t h et r e a t e dw a t e rp o l l u t a n t sa r ed i v i d e di n t ot w op a r t s ：s e t t l e d m a t t e ra n du n s e t t l e dm a t t e r t h es e l f - p u r i f i c a t i o no fs e t t l e dm a t t e ri nt h ew a t e rb o d vi s s e d i m e n t a t i o na n dt h eu n s e t t l e d si sd i f f u s i o nb y1 a m i n a rf l o wa n dd i l u t i o nb y t u r b u l e n c ef l o w t h et w op a r t se n t e ri n t ol a k ea n dm i xw i t ht h ew a t e ri nl a k e a l t o g e t h e r t h ec o m p r e h e n s i v es e l f - p u r i f i c a t i o nc o e f f i c i e n to fc o d c r t na n dt pa r e w u h a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y d e d u c e db yt h ew a t e rq u a l i t ym o n i t o rd a t an e a rt h eo u t l e ta n dt h ec o e f f i c i e n to f c o d c r ，t na n dt pi s3 6 2 8 8 d 1 ，3 6 2 8 8 d 1 ，15 2 91d 1e a c h t h es e c o n dp a r to ft h i ss t u d yc o n c e r n st h ew a t e rq u a l i t yi m p r o v e m e n to fl a k e r e g i o nc a u s e db vt 1 1 ei n t e r c e p t i o no fs e w a g ep r o j e c ti nt h es o u t hl a k es h o u l dc o n s i d e r t h ei n f l u e n c et ot h es o u t hl a k ew a t e rq u a l i t ym a d eb yd i f f e r e n tp o l l u t i o ns o u r c e s a n di tb u i i tt h es e w a g ec o l l e c t i o ns y s t e mf o rt h es e w a g ea r o u n ds o u t hl a k e ，a tt h e s a m et i m ei tb u i l tt h el o n g w a n g z u iw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n ta n dt h er o n g j u n p u m p i n gs t a t i o n 砧lo ft h e s ep r o v i d eg o o dc o n d i t i o nf o rt h ei n t e r c e p t i o no ft h e p o l l u t a n td i s c h a r g i n go u t l e t sa r o u n dt h es o u t hl a k e t ok n o wt h ei m p r o v e m e n to ft h es o u t hl a k ew a t e rq u a l i t ya f t e rt h ei n t e r c e p t i o n o fs e w a g e ，i ti sv e r yn e c e s s a r yt oa n a l y z et h ep r e s e n ts i t u a t i o no fs e l f - p u r i f i c a t i o n c o n t e n t si nt h es o u t hl a k e t oa c c u r a t e l ya n a l y z et h es e l f - p u r i f i c a t i o nc o n t e n t so f w a t e rb o d y a tf i r s tw en e e dt os e tu pt h ei n t e r r e l a t i o nm o d e lo ft h ep o l l u t a n t sa n d w a t e rb o d y ，a n dt h e nw ec a na n a l y z et h em i g r a t i o nt r a n s f o r m a t i o nr u l eo ft h e p o l l u t a n t si nt h ew a t e rb o d y a c c o r d i n gt ot h ei n v e s t i g a t i o n sa b o u tt h es o u t hl a k e w a t e rb o d ya n dt h ee n v i r o n m e n tn e a r b y w ec a l ls e tu pt h em i g r a t i o nt r a n s f o r m a t i o n m o d e lo ft h ep o l l u t a n t si nt h es o u t hl a k ew a t e rb o d y a c c o r d i n gt h em i g r a t i o nt r a n s f o r m a t i o nm o d e lo ft h ep o l l u t a n t si nt h es o u t h l a k ew a t e rb o d y ，d i v i d e st h ep o l l u t a n tm i g r a t i o ni n t os i xp a r t s ：p o i n ts o u r c e ( p o l l u t a n t d i s c h a r g i n go u t l e t ) ，t h ea r e as o u r c e ( a t m o s p h e r er a i n f a l l ，f a l ld u s t ) ，i n n e rs o u r c e ( t h e b o r o mm u dr e l e a s e ) ，f i s h e r yc u l t i v a t i o n , t h er e g u l a t i n ga n ds t o r i n g ，w a t e rb o d y s e l f - p u r i f i c a t i o n t h es e l f - p u r i f i c a t i o nc o e f f i c i e n t 磁，k 0a n dk ；, o ft h es o u t hl a k e w a t e rb o d yi s0 0 2 4 5d 1 ，0 0 1 3 2d 1 ，0 0 7 5 4d l h o w e v e r ，w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h er e g i o n a le c o n o m ya r o u n dt h es o u t h l a k e 。t h er e c e n ts i t u a t i o no ft h ew a t e rd r a i n a g ei nt h i sa r e aa n dt h es o u t hl a k ea r ea l l c h a n g i n gc o n s t a n t l y ，a n dt h ed r a i n a g ep l a no ft h ew h o l es o u t hl a k ea r e ai sd o i n g a d j u s t m e n ta c c o r d i n gt ot h ec h a n g e s t h e r e f o r e ，t h ei n t e r c e p t i o no fs e w a g ei nt h e s o u t hl a k es h o u l dd os o m ea d j u s t m e n ta n di m p r o v e m e n ta c c o r d i n gt ot h ea c t u a l c o n d i t i o n su r g e n t l y k e y w o r d s ：s o u r c e so fp o l l u t i o n ；t h e o r yo fs u r f a c ej e tf l o w ；w a t e rq u a l i t ym o d e l ； s e l f - p u r i f i c a t i o n ；m i g r a t i o n & t r a n s f o r m a t i o n w u h a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y 南湖截污工程 对湖区水质改善的研究 论文摘要 随着中国社会与经济的不断发展，城市污水排放量迅速增加，大量城市污水 直接排入湖泊水体，使其受到严重污染。南湖是一个较大的封闭性内陆湖泊，由 于污水的长期排入，湖泊的水体自净功能已基本丧失。为了改善南湖水体的水质 状况，有必要对南湖周边排污口现状及水体中水质变化规律进行深入研究。 南湖周边排污口的调查结果表明，目前南湖共有4 3 个排污口，每天向南湖 中排放的污水量约有1 6 4 万吨，其中排入小南湖中的污水约有1 5 万吨天，直 接排入大南湖中的污水约有1 4 万吨天。南湖周边的大多数排污口排放污水的 水质特性与武汉市城市污水的水质特性相似，有机物浓度很低。其c o d 伢、t n 、 t p 浓度均较高，对南湖的水体造成严重污染。南湖周边排污口排放的污水是南 湖污染的一个主要来源。 本研究的第一部分是对南湖目前水体水质的污染状况、南湖周边排污口的排 污状况、排污流量、排污的水质进行调查和监测。得到通过排污口向南湖排放的 污水量及污染物负荷，对南湖的点源污染进行定量分析，为南湖的截污及截污后 的综合治理提供前期研究。分析污染物在排污口的自净规律，建立排污口附近水 域的水质模型，模拟计算排污口附近水域污染物浓度场分布，为分析整个南湖的 污染物浓度变化规律提供理论基础。龙王咀污水厂排污口是南湖排污量较大的排 污口，每天超过1 5 万吨。将污水中的污染物分为可沉降污染物与不可沉降污染 物两部分，其中可沉降污染物在水体中的自净主要依靠沉淀，不可沉降污染物在 水体中的自净主要依靠平流扩散稀释和紊流扩散稀释，可沉降污染物与不可沉降 污染物进入湖泊水体中，最后与湖泊水体完全混合。由排污口附近水域的水质监 测数据可推求得到c o d 、t n 、t p 综合自净系数分别为：3 6 2 8 8 d 、3 6 2 8 8 d 、 1 5 2 9 1 d 。 n i w u h a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y 本研究的第二部分关注南湖截污工程对湖区水质改善，主要考虑不同污染源 对南湖水质的影响。在南湖周围已经建立了污水收集系统，同时还建立了龙王嘴 污水处理厂和荣军泵站。这些都对南湖周围排污口的截污状况提供了良好的基 础。 为了解截污对南湖水体水质的改善情况，对南湖的自净容量现状进行分析是 十分必要的。要实现对水体自净容量的准确分析，首先要建立污染物与水体之间 的相互关系模型，在此模型基础上分析污染物在水体中的迁移转化规律。根据对 南湖水体和周边环境的调查，建立了南湖水体污染物迁移转化模型。 根据南湖水体污染物迁移转化模型，将污染物在南湖水体中的迁移转化分为 点源( 排污口) 、面源( 大气降雨、降尘) 、内源( 底泥释放) 、渔业养殖、调 蓄和水体自净等六个方面。南湖水体中的k ：，k ；和k ；自净系数分别为0 0 2 4 5d ， 0 0 13 2d ，0 0 7 5 4d l 然而，随着南湖周边地区经济的飞速发展，该区域的排水现状和南湖本身都 不断发生变化，整个南湖地区的排水规划也在进行相应的调整。因此，南湖的截 污工作迫切需要根据实际情况进行调整和完善。 关键词：污染源，表面射流理论，水质模型，自净，迁移转化 i v w u h a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y l i s to fc o n t e n t s a b s t r a c t i l i s to fc o n t e n t s v l i s to ff i g u r e s x i l i s to ft a b l e s x i i i c h a p t e r1 ：i n t r o d u c t i o n 1 1 1t h eg e n e r a ls i t u a t i o no fl a k e si nw u h a n 1 1 2 t h eg e n e r a ls l t u a t i o na n dc u i u u n ts i t u a t i o no f p o l l u t l o ni ns o u t hl a k e 。2 1 2 1t h e g e n e r a ls i t u a t i o no f s o u t hl a k e 2 1 2 2t h ec u r r e n ts i t u a t i o no fp o l l u t i o ni ns o u t hl a k e 4 1 2 3t h em o r p h o l o g i c a la n a l y s i so fs o u t hl a k ep o l l u t i o n 4 1 3w a t e rq u a l i t ym o d e l i n g 4 1 3 1t h et h e o r e t i c a lb a s i so f w a t e r q u a f i t ym o d e l i n g 。4 1 3 1 1t h ee f f e c to fp h y s i c a lp u r i f i c a t i o n 5 1 3 1 2t h ep u r i f i c a t i o no fb i o c h e m i s t r y 7 1 3 2t h es e l e c t i o no fp a r a m e t e ri nw a t e rq u a l i t ym o d e l 7 1 3 3t h ea p p l i c a t i o no fw a t e rq u a l i t ym o d e l 8 1 3 4e x i s t i n gp r o b l e m s 9 1 4t h eo b j e c t i v e sa n d t h em a j o rc o n t e n to fr e s e a r c h 1 0 1 4 1t h eo b j e c to fr e s e a r c h 1 0 1 4 2t h em a i nc o n t e n to fr e s e a r c h 1 1 c h l 心t e r2 ：r e v i e wo fl i t e r a t u r e 1 2 2 1g e n e i 乙址1 2 2 2 t h ec u r r e n tr e s e a r c h i n gs i t u a t i o ni nc m n aa n d a b r o a 】d 1 2 2 2 1t h e g e n e r a l s u r v e yo fr e s e a r c ha b r o a d 1 3 2 2 2r e s e a r c hi nc h i n aa n da b r o a d 1 5 v w u h a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y c h a p t e r3 ：t h er e s e a r c ho nw a t e rq u a l i t yo fw a t e ra r e a a r o u n dd r a i no u t l e t so fl o n g w a n g z u iw a s t e w a t e r t r e a t m e n tp l a n t 2 4 3 0i n t r o d u c t i o no fl o n g w a n g z u iw a s t e w a t e rt r e a t m e n t p l a n t 2 4 3 1t h ep h y s i c a lf o r m sa n a l y s i so ft h ep o l l u t a n t si nt h e t r e a t e dw a t e r 2 4 3 1 1t h ea n a l y s i sp u r p o s eo ft h ep h y s i c a lf o r m sd i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c s 2 4 3 1 2m e a s u r e m e n tm e t h o d s 2 5 3 1 3r e s u l ta n dd i s c u s s i o n 2 6 3 1 3 1r e s u l ta n dd i s c u s s i o no f t h et h r e es t a t e sa n a l y s i s 2 6 3 1 3 2t h er e s u l ta n da n a l y s i so ft h es t i l ls e d i m e n te x p e r i m e n t 2 7 3 1 3 3t h ee q u a t i o na n a l y s i so ft h es t i l ls e d i m e n te x p e r i m e n tc u r v eo fc o d c r ， t n t p 2 8 3 2 m o n i t o i u n go fw a t e rq u a l i t yo ft h ew a t e ra r e an e a r o u t l e to fl o n g w a n g z u lw w t p 3 l 3 2 11 r h ep u r p o s eo fm o n i t o r i n g 3 1 3 2 2t h em o n i t o r i n gp a r a m e t r e sa n dm e t h o d s 3 2 3 2 3t h es e l e c t i o no fs i t e s 3 2 3 2 4t h er e s u l t sa n do b e s e r v a t i o n s 3 2 3 3t h ew a t e rq u a l i t ym o d e lo fw a t e ra r e an e a rt h e l o n g w a n g z u iw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n to u t l e t s 3 5 3 3 1t h ea s s u m e dc o n d i t i o n so fb u i l d i n gm o d e l 3 5 3 3 2t h ed e t e r m i n a t i o no fp a r a m e t e r si nw a t e rq u a l i t ym o d e l 3 5 3 3 2 1m 奴e dp o l l u t i o nz o n ea n di t sf o r m u l a t i o nm e c h a n i s m 。3 5 3 3 2 2t h ed e t e r m i n a t i o no fp a r a m e t e r si nt h er a n g eo fp o l l u t i o nz o n e 3 6 3 3 3t h ee q u a t i o nc o m p o s i t i o no fw a t e rq u a f i t ym o d e l 。4 0 3 3 3 1t h e e q u a t i o no fd i l u t i n gm o d e l 4 0 3 3 3 2t h es e d i m e n t a t i o ne q u a t i o no fw a t e rq u a l i t ym o d e l 4 l 3 3 3 3t h ed e t e r m i n a t i o no fm i x e de q u a t i o no fw a t e rq u a l i t ym o d e l 4 2 3 3 3 4t h ed e t e r m i n a t i o no fd e g r a d a b l ee q u a t i o no fw a t e rq u a l i t ym o d e l 4 2 3 3 4t h ee s t a b l i s h m e n to ft h ew a t e rq u a l i t ym o d e le q u a t i o n 4 2 3 341t h ec o n d i t i o n so ft h ep o l l u t a n td i s c h a r g i n go u t l e t 4 3 3 3 4 2t h e s e l f - p u r i f t c a t i o nm o d e lo ft h en o n s e d i m e n t a b l em a t e r i a l s 4 4 3 3 4 3t h ee s t a b l i s h m e n to ft h em o d e le q u a t i o no fs e d i m e n t 4 5 3 3 4 4t h ee s t a b l i s h m e n to ft h em i x e dm o d e le q u a t i o n 。4 6 3 3 5t h ei d e n t i f i c a t i o no ft h ep a r a m e t e ro ft h em o d e lw a t e rq u a l i t ye q u a t i o n 4 6 3 3 6 t h es i m u l a t i o no ft h ew a t e rq u a l i t ym o d e le q u a t i o n 。4 7 3 3 6 1d i l u t e da n dm i x e dm o d e le q u a t i o n 4 7 3 3 6 2t h es o l u t i o no ft h ed i l u t e da n dm i x e d m o d e le q u a t i o n v i 4 8 w u h a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y 3 4c o n c l u s i o n s 5 ：； c h a p t e r4 ：t h er e c e n ts i t u a t i o no ft h ep o l l u t i o ns o u r c e s o fs o u t hl a k e 。5 5 4 1t h er e c e n ts i t u a t i o no ft h ep o i n ts o u r c ep o l l u t i o n s a r o u n dt h e s o u t hl a k e 5 5 4 1 1t h e q u a n t i t yi n v e s t i g a t i o n so