泵站工程污水排河河道水質(zhì)污染檢測(cè)與治理研究

摘要：泵站工程污水排放對(duì)河道水質(zhì)造成的污染是嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，因此，開(kāi)展泵站工程污水排河河道水質(zhì)污染檢測(cè)與治理研究。布設(shè)采樣點(diǎn)，采集和保存水樣，檢測(cè)DO（溶解氧）、COD（化學(xué)需氧量）、TP（總磷）和NH₄⁺-N（氨氮）四項(xiàng)水質(zhì)檢測(cè)指標(biāo)，計(jì)算水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)，對(duì)水污染程度進(jìn)行綜合分析。提出源頭控制處理、過(guò)程攔截處理、末端凈化處理等綜合治理措施。結(jié)果表明，COD、TP和NH₄⁺-N三個(gè)污染指標(biāo)沿河分布曲線呈現(xiàn)緩慢下降、快速下降、小幅度上升并平穩(wěn)的特征，而DO分布特征則與之正好相反；各采樣點(diǎn)的DO逐漸升高，COD、TP和NH₄⁺-N逐漸降低，證明了治理效果。

關(guān)鍵詞：泵站工程；污水排河；河道水質(zhì)污染；污染檢測(cè)；治理措施

中圖分類(lèi)號(hào)：X832 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

泵站工程是水利設(shè)施中不可或缺的一部分，它們?cè)谡{(diào)節(jié)水位、灌溉、排澇、發(fā)電等方面發(fā)揮著重要的作用。然而，隨著泵站工程的發(fā)展，它們對(duì)環(huán)境的影響也逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，其中最突出的問(wèn)題之一是排河河道水質(zhì)污染。排河河道水質(zhì)污染不僅對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響，還會(huì)對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)生活和健康產(chǎn)生威脅。隨著全球環(huán)保意識(shí)的提高和可持續(xù)發(fā)展的呼聲日益高漲，如何有效治理泵站工程污水排河河道水質(zhì)污染已成為當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題之一。

針對(duì)泵站工程污水排河河道水質(zhì)污染分布特征的分析，可以通過(guò)對(duì)泵站工程周邊環(huán)境、排水管道、污水來(lái)源等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，了解泵站工程污水排河河道水質(zhì)污染的分布特征和影響范圍。通過(guò)排河河道水質(zhì)污染分布特征的了解，可以明確污染源的分布和排放情況，為后續(xù)的治理工作提供科學(xué)依據(jù)。排河河道水質(zhì)污染分布特征分析方法也存在一些缺點(diǎn)，模型模擬需要考慮多種因素和邊界條件，精度和可信度有待驗(yàn)證，遙感技術(shù)需要大量的遙感數(shù)據(jù)和GIS技術(shù)支持，成本較高。

在上述背景下，以某研究區(qū)為例，進(jìn)行泵站工程污水排河河道水質(zhì)污染檢測(cè)與治理的研究，對(duì)于保護(hù)河流生態(tài)環(huán)境、保障人民健康、促進(jìn)水利工程可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1泵站工程污水排河河道水質(zhì)污染檢測(cè)與分布特征分析

1.1水樣采集與保存

在水樣采集前，需要確定合適的采樣點(diǎn)。在此研究中共設(shè)置22個(gè)采樣點(diǎn)，平面布置圖見(jiàn)圖1。

采水泵可以將水樣從采樣點(diǎn)抽取出來(lái)，經(jīng)過(guò)過(guò)濾裝置去除水樣中的雜質(zhì)和懸浮物，再通過(guò)時(shí)間控制器控制采樣時(shí)間，最終得到所需的水樣。

1.2水質(zhì)污染檢測(cè)

針對(duì)采集到的水樣，在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，判斷水污染等級(jí)。水質(zhì)檢測(cè)指標(biāo)選擇DO（溶解氧）、COD（化學(xué)需氧量）、TP（總磷）和NH₄⁺-N（氨氮）。這些指標(biāo)可以全面反映水體的氧化還原狀況、有機(jī)負(fù)荷情況以及養(yǎng)分含量，有助于評(píng)估水體污染程度和生態(tài)環(huán)境健康狀況。對(duì)于這四個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)，需要進(jìn)行具體分析。

1.2.1 DO（溶解氧）

DO檢測(cè)技術(shù)通常采用電化學(xué)方法進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)量時(shí)，需要將電解液中的陽(yáng)極和陰極與水樣接觸，并施加一定的電壓。當(dāng)水樣中的氧氣與電解液中的陽(yáng)極接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生電流?；陔娏鞯拇笮∮?jì)算該指標(biāo)數(shù)據(jù)。具體的DO計(jì)算公式如式（1）：

其中，DO為溶解氧的含量（mg/L）；b₁是一個(gè)常數(shù)，一般取值為9.607；C為電流（yA）；T為溫度（℃）；d取值9607378.16；D為溶解氧電極的極化系數(shù)，一般取值為0.2；E是電壓（mV）。通過(guò)測(cè)量水樣中的電流、溫度和電壓等參數(shù)，并代入上述公式，可以計(jì)算出溶解氧的含量。

1.2.2 COD（化學(xué)需氧量）

采用重鉻酸鉀法進(jìn)行COD（化學(xué)需氧量）測(cè)量。具體過(guò)程如下：

（1）準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器和試劑，包括回流裝置、重鉻酸鉀、硫酸、水樣、硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液等。（2）取一定量的水樣，加入硫酸和銀硫酸，消除水樣中的氯離子和硫化物離子的干擾。（3）加入適量的重鉻酸鉀，將水樣中的有機(jī)物質(zhì)氧化為CO₂和H₂O，并使未反應(yīng)的重鉻酸鉀呈淺綠色。（4）將未反應(yīng)的重鉻酸鉀用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，終點(diǎn)為重鉻酸鉀被完全消耗，溶液由淺綠色變?yōu)樽厣?。?）按照式（2）計(jì)算出水樣中的COD值：

其中，V₀、V₁為滴定空白時(shí)、滴定水樣時(shí)消耗的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液體積（mL）；P為硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度（mol/L）；V為水樣的體積（mL）；COD為化學(xué)需氧量（mg/L）。

1.2.3 TP（總磷）

采用高溫消解-分光光度法進(jìn)行COD（化學(xué)需氧量）測(cè)量。具體過(guò)程如下：將水樣轉(zhuǎn)移到消解瓶中，然后將消解瓶放入高溫消解儀中，設(shè)定適當(dāng)?shù)臏囟群蜁r(shí)間進(jìn)行消解。消解后，待樣品冷卻至室溫。最后利用分光光度計(jì)測(cè)量波長(zhǎng)。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，計(jì)算得出水樣中總磷的含量，見(jiàn)式（3）：

1.3污染分布特征

基于上述章節(jié)檢測(cè)結(jié)果，繪制污染分布特征圖，見(jiàn)圖2。

由圖2可以看出，COD（化學(xué)需氧量）、TP（總磷）和NH₄⁺-N（氨氮）三個(gè)污染指標(biāo)沿河分布曲線呈現(xiàn)緩慢下降、快速下降、小幅度上升并平穩(wěn)的特征，而DO（溶解氧）則與之正好相反。污染程度分布從流域上游到下游分為四個(gè)等級(jí)，采樣點(diǎn)1～8之間河道污染為Ⅵ級(jí)，水質(zhì)惡劣；采樣點(diǎn)9～18之間河道污染為Ⅴ級(jí)，污染程度減輕，水質(zhì)重度污染；采樣點(diǎn)19～22之間河道污染為Ⅳ級(jí)，水質(zhì)中度污染。隨著河流的流動(dòng)，污染濃度會(huì)相對(duì)減輕。

2泵站工程污水排河河道水質(zhì)污染治理措施及效果分析

2.1排河河道水質(zhì)污染治理措施

針對(duì)泵站工程污水排河造成的水質(zhì)污染，從單一角度進(jìn)行治理，是無(wú)法有效達(dá)到治理效果的，因此需要采取綜合性的措施，下面進(jìn)行具體分析。

2.1.1源頭控制處理技術(shù)

針對(duì)泵站源頭污水，可以從以下幾個(gè)方面著手：

（1）首先優(yōu)化泵站運(yùn)行，降低污水排放量。例如，通過(guò)合理調(diào)配泵機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，避免污水長(zhǎng)時(shí)間外排。調(diào)整泵機(jī)運(yùn)行策略，根據(jù)水量變化實(shí)時(shí)調(diào)整泵機(jī)工作時(shí)間，減少非必要排放，工期為1個(gè)月。

（2）其次在排放前對(duì)污水進(jìn)行多級(jí)處理。一級(jí)處理通過(guò)機(jī)械處理去除大顆粒雜質(zhì)和懸浮物。二級(jí)處理主要是主體工藝為生化處理，主要用于去除有機(jī)物和氨氮等。一級(jí)處理增設(shè)機(jī)械格柵、沉砂池，去除大顆粒雜質(zhì)和懸浮物。二級(jí)處理：采用化學(xué)混凝-活性炭吸附法，增設(shè)混凝反應(yīng)池、沉淀池及活性炭吸附塔，工期為6個(gè)月。

針對(duì)該研究區(qū)泵站，可以使用化學(xué)混凝一活性炭吸附法進(jìn)行處理，先通過(guò)向污水中投加化學(xué)混凝劑，使污水中的懸浮物和膠體物質(zhì)凝聚成大顆粒物質(zhì)，然后通過(guò)沉降和過(guò)濾等方法將其分離出來(lái)，最后通過(guò)活性炭吸附，將污水中的有機(jī)物、色度、異味等吸附在活性炭表面，實(shí)現(xiàn)去除。

（3）最后重新回用控制技術(shù)，泵站增加“回籠水”技術(shù)設(shè)施，使污水能夠循環(huán)利用，減少對(duì)外排放。安裝回用水泵、儲(chǔ)水池及水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備，確保回用水質(zhì)達(dá)標(biāo)，工期為3個(gè)月。

2.1.2過(guò)程攔截處理技術(shù)

在河沿岸建設(shè)人工濕地、河岸緩沖帶、生態(tài)攔截溝渠等，在污水進(jìn)入河流水體前，進(jìn)行生態(tài)攔截，使得能夠有效延長(zhǎng)徑流滯留時(shí)間、削減徑流攜帶的氮磷等污染負(fù)荷進(jìn)入水環(huán)境。選擇適宜的河岸地帶，確保濕地能夠有效攔截污水，構(gòu)建濕地基質(zhì)層、種植水生植物、設(shè)置生態(tài)攔截溝渠，工期為4個(gè)月；在河岸兩側(cè)種植植被，構(gòu)建緩沖帶，開(kāi)挖生態(tài)攔截溝渠，內(nèi)置生態(tài)濾料，工期為3個(gè)月。以人工濕地為例，治理過(guò)程見(jiàn)圖3。

2.1.3末端凈化處理技術(shù)

針對(duì)已受污染的河流，可采用生態(tài)修復(fù)技術(shù)，如植物凈化、微生物降解等，去除河水中的污染物，改善水質(zhì)。生態(tài)浮島是生態(tài)修復(fù)技術(shù)的一個(gè)重要分支，它采用多種植物和微生物結(jié)合，通過(guò)建造人工浮島來(lái)營(yíng)造生態(tài)環(huán)境，加速水質(zhì)凈化和河道改善。生態(tài)浮島主要由植物層、微生物層和載體組成。植物層中主要是水生植物，如挺水植物、浮葉植物和沉水植物等；微生物層包括好氧菌、厭氧菌和兼性菌等；載體可以用泡沫板、塑料板、水泥板等輕質(zhì)材料制成。根據(jù)河道寬度和污染程度，設(shè)計(jì)生態(tài)浮島布局及植物種類(lèi)，安裝浮島載體，種植水生植物，引入微生物群落，工期為2個(gè)月。

2.1.4設(shè)置沉淀池和格柵過(guò)濾器

在泵站出口設(shè)置沉淀池和格柵過(guò)濾器，用于去除懸浮固體、沉淀物和大顆粒污染物，減少污水中的固體懸浮物質(zhì)并防止對(duì)河道造成二次污染。根據(jù)泵站出口污水流量和特性，設(shè)計(jì)沉淀池的合適容積和尺寸，以確保污水停留時(shí)間足夠用于固體懸浮物和部分沉淀物的沉淀。根據(jù)污水中固體顆粒的大小，選擇適合的格柵尺寸和間距，以有效攔截大顆粒固體懸浮物，防止對(duì)下游設(shè)施和水體造成影響?？紤]設(shè)置自動(dòng)或半自動(dòng)的格柵清理系統(tǒng)，定時(shí)清洗格柵，提高操作效率，并減少人工維護(hù)的工作負(fù)擔(dān)。根據(jù)泵站出口污水流量設(shè)計(jì)合適容積和尺寸，建造沉淀池，安裝排污管道及污泥清理設(shè)備，工期為2個(gè)月；根據(jù)污水中固體顆粒大小選擇合適的格柵尺寸和間距，在泵站出口處安裝格柵過(guò)濾器，配置自動(dòng)清洗系統(tǒng)，工期為1個(gè)月。

2.2治理效果分析

按照排河河道水質(zhì)污染治理措施治理一段時(shí)間后，重新進(jìn)行水樣采集，然后按照章節(jié)1.2檢測(cè)方法進(jìn)行再次檢測(cè)，以此進(jìn)行水質(zhì)治理效果分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

對(duì)比表1所示，可以看出排河河道水質(zhì)污染治理后，各采樣點(diǎn)的DO（溶解氧）逐漸升高，說(shuō)明水體中的氧氣含量逐漸增加，有利于水生生物的生存；COD（化學(xué)需氧量）逐漸降低，說(shuō)明水體中的有機(jī)物含量逐漸減少，水質(zhì)得到改善；TP（總磷）和NH₄⁺-N（氨氮）也逐漸降低，說(shuō)明水體中的磷和氨離子含量逐漸減少，對(duì)水生生物的毒性降低，水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)均下降到了3.0～4.0之間，水質(zhì)污染為輕度污染。總體來(lái)說(shuō)，排河河道水質(zhì)污染治理在20個(gè)采樣點(diǎn)均取得了較好的效果。

3結(jié)束語(yǔ)

在泵站工程污水排河河道水質(zhì)污染檢測(cè)與治理的研究中，發(fā)現(xiàn)泵站工程污水排河河道水質(zhì)污染主要集中在排水口附近及水流緩慢的區(qū)域。在治理方面，從三個(gè)角度著手，提出了源頭控制處理、過(guò)程攔截處理、末端凈化處理、設(shè)置沉淀池和格柵過(guò)濾器等綜合措施，并取得了較好的效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：COD、TP和NH₄⁺-N三個(gè)污染指標(biāo)沿河分布曲線呈現(xiàn)緩慢下降、快速下降、小幅度上升并平穩(wěn)的特征，DO分布特征相反；采樣點(diǎn)1～8之間河道污染為Ⅵ級(jí)，水質(zhì)惡劣；采樣點(diǎn)9～18之間河道污染為Ⅴ級(jí)，污染程度減輕，水質(zhì)重度污染；采樣點(diǎn)19～22之間河道污染為IV級(jí)，水質(zhì)中度污染。排河河道水質(zhì)污染治理后，各采樣點(diǎn)的DO逐漸升高，COD、TP和NH₄⁺-N逐漸降低，水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)均下降到了3.0～4.0之間。