園區(qū)污廢水排放對(duì)周邊水環(huán)境的影響與污廢水集中處理方法研究

車賽男　張聰　黃俊樺

摘要：文章研究分析園區(qū)污廢水排放對(duì)周邊水環(huán)境的影響，設(shè)計(jì)污廢水集中處理方法，以維護(hù)園區(qū)周邊的水環(huán)境生態(tài)質(zhì)量。首先，建立園區(qū)地下水和地表水?dāng)?shù)值模型，描述污廢水滲透和擴(kuò)散的影響范圍，并劃分污廢水影響邊界。然后，根據(jù)氣象預(yù)估地下水位變化，劃分污廢水造成的污染范圍。最后，建立污廢水集中處理體系，通過多層級(jí)細(xì)粒度組合對(duì)污廢水實(shí)施處理，再通過微生物和化學(xué)手段完成對(duì)園區(qū)污廢水的集中處理。實(shí)驗(yàn)表明，該方法能有效地降低污廢水的污染影響。

關(guān)鍵詞：污廢水排放；不規(guī)范排污；水環(huán)境保護(hù)；滲透和擴(kuò)散；廢水集中處理體系

中圖分類號(hào)：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

由于發(fā)展前期對(duì)工業(yè)同區(qū)環(huán)境的評(píng)估不專業(yè)，導(dǎo)致園區(qū)規(guī)劃和設(shè)計(jì)方案對(duì)后續(xù)發(fā)展協(xié)調(diào)考慮甚少，同區(qū)規(guī)劃范圍及選址并不十分合理。在追求經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí)，忽略了環(huán)境保護(hù)的重要性，很多園區(qū)在排污過程中存在不規(guī)范排放，致使園區(qū)周邊存在污染，周邊生態(tài)遭到破壞。水資源是目前重要的資源之一，因此，檢測(cè)園區(qū)污廢水排放對(duì)周邊水環(huán)境的影響是必要的，以及如何有效地對(duì)污廢水進(jìn)行集中化處理，也是目前關(guān)鍵的研究課題。

李鑫1等人研究一種低強(qiáng)度超聲波污水處理法，利用超聲波輻照，實(shí)現(xiàn)對(duì)污廢水中有機(jī)物的去除，在厭氧反應(yīng)中去除酶活性等物質(zhì)，降低污水活性；龍中亮等人研究一種膜技術(shù)污水處理法，在外界壓力的驅(qū)動(dòng)下，降低膜處理技術(shù)中材料成本，增加膜材料的正向滲透，完成污廢水處理。但上述兩種方法效果并不理想。

因此文章建立地下水和地表水的概念數(shù)學(xué)模型，從滲透和擴(kuò)散兩方面進(jìn)行影響范圍研究，設(shè)計(jì)的集中處理方法結(jié)合物理和化學(xué)手段，實(shí)現(xiàn)污廢水處理。

1 園區(qū)污廢水不規(guī)范排放對(duì)周邊環(huán)境的影響

選擇M園區(qū)為研究對(duì)象，建立周邊水環(huán)境地質(zhì)概念數(shù)學(xué)模型：

其中，K為污廢水坐標(biāo)軸方向的滲透系數(shù)，Ω為水環(huán)境的概念模型計(jì)算區(qū)域，H0為園區(qū)污廢水的初始水位，H為當(dāng)前水位，H（x，y，z，t）為污廢水與周邊水環(huán)境邊界Ω和Γ上坐標(biāo)點(diǎn)（x，y，z）在t時(shí)刻的水頭，φ（x，y，z，t）為邊界Γ上的已知函數(shù)，a為水質(zhì)影響因子，S為源項(xiàng)，n為排污口邊界外的法向。

將模式時(shí)間定位3年，導(dǎo)入水環(huán)境的初始水頭數(shù)據(jù)。對(duì)地下水水質(zhì)運(yùn)移的數(shù)學(xué)模型，得到：

其中，R為污廢水滲透的遲滯系數(shù)，ρ為地下水介質(zhì)密度，θ為地下巖層的介質(zhì)孔隙度，C為地下巖層的組分濃度，C0為組分濃度的變化量，C為地下巖層介質(zhì)骨架的吸附溶質(zhì)濃度，W為周邊水環(huán)境的源和匯，λ為自然降解系數(shù)。

將地下水未來(lái)開采量近似值和污廢水滲漏為研究要素。計(jì)算CODcr、NH3-N的擴(kuò)散范圍和影響程度：污染物擴(kuò)散過程方程如式（3）：

2 園區(qū)污廢水集中處理方法

利用超聲波污水處理方法分解和隔離污染物，實(shí)際污廢水在集中的區(qū)域完成處理再排放。通過曝氣，氧氣與污廢水中的物質(zhì)交互，反應(yīng)池的活性泥分解和吸附園區(qū)污廢水，計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助和控制。好氧系統(tǒng)中，過濾和沉淀后的污廢水進(jìn)入生物反應(yīng)裝置，完成有機(jī)物的生化分解。厭氧系統(tǒng)下，微生物在無(wú)氧狀態(tài)轉(zhuǎn)化污染物為沼氣，產(chǎn)生可利用氣體?；瘜W(xué)手段消毒處理污廢水，減少病原體和微生物。排放前，中和控制pH值，減少重金屬等物質(zhì)含量。

3 實(shí)驗(yàn)分析

實(shí)驗(yàn)建立1：120000的排放口及周邊水環(huán)境地圖模型，以2021年1月26日下午1時(shí)至2月1日下午3時(shí)的水位數(shù)據(jù)，實(shí)地勘測(cè)水位變化，設(shè)定A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)為記錄地點(diǎn)，設(shè)定10個(gè)水位檢測(cè)站，見圖1。

將模型時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)定60s，以2021年1月24日00：00時(shí)的水位及數(shù)據(jù)結(jié)果為驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。不規(guī)范排污口所屬支流的最大流速約為0.84m/s。實(shí)驗(yàn)?zāi)M園區(qū)污廢水排放量為每天1萬(wàn)噸。污染物影響評(píng)價(jià)因子包括COD、無(wú)機(jī)氮和活性磷酸鹽，排放濃度不超過50/15/0.5mg/L，污染影響范圍見圖2。

統(tǒng)計(jì)獲得集中污染因子在不同增量濃度下最大影響范圍，見表1。

通過兩個(gè)揮發(fā)酚標(biāo)準(zhǔn)樣本，連續(xù)6次進(jìn)樣，將所提方法與低強(qiáng)度超聲波污水處理法、膜技術(shù)污水處理法結(jié)果比較見圖3。

根據(jù)圖3可知，低強(qiáng)度超聲波法可簡(jiǎn)單過濾污廢水，但難以去除污染因子；膜技術(shù)污水法處理后排放的污廢水顏色正常，存在潛在污染因子，影響周邊生物生長(zhǎng)；文章方法結(jié)合多種方法，有效去除大顆粒污染物，通過多層級(jí)的物理、化學(xué)辦法相結(jié)合，最終排放的水質(zhì)清澈，植物生長(zhǎng)茂盛，與生態(tài)環(huán)境融合。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章針對(duì)園區(qū)污廢水不規(guī)范排放對(duì)周邊水環(huán)境產(chǎn)生的影響進(jìn)行深入研究。通過建立地表水和地下水兩個(gè)分區(qū)的數(shù)學(xué)概念模型，詳細(xì)研究了污廢水在不規(guī)范排放過程中經(jīng)過滲透和擴(kuò)散對(duì)周邊水環(huán)境產(chǎn)生的污染面積。經(jīng)過深入探討和多方面考量，提出一種集中處理方法。在集中處理過程中，采用多層級(jí)過濾體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)污廢水的沉淀、混凝、過濾等步驟。這種處理方法可以有效降低污廢水的污染能力，保護(hù)周邊水環(huán)境。此外，利用微生物的有機(jī)轉(zhuǎn)化作用，進(jìn)一步提高污廢水處理的效率和效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，文章研究的方法有效地計(jì)算出污廢水影響區(qū)域范圍，并有效地降低污廢水的污染影響，為維護(hù)園區(qū)周邊的水環(huán)境生態(tài)質(zhì)量提供有力支持。