城市水环境质量问题与改善措施本科毕业论文.doc
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1、毕业设计(论文)题 目:城市水环境质量问题与改善措施摘要 城市水环境在城市发展中具有生活与生产、防洪排涝、生态和景观以及文化娱乐等功能,但水体污染造成的水质恶化使城市水环境失去了其生态功能,制约着城市的生存和健康发展。东营市所在的黄河三角州地区,目前石油天然气开采和石油化工工业是主导产业和优势产业,但也是“三废”污染大户。随着工业的发展,造成的地表及地下水污染已相当严重,所以提高污染防治能力,逐步改善环境质量进一步恶化的局面已成为当务之急。关键词: 东营水环境,水质现状,生态修复,对策目 录第1章 引言1第2章 城市地表水环境的问题22.1水质恶化城市水环境问题主要是水体污染造成的水质恶化。2
2、2.2 水量不足主要表现为绝对缺水与水质性缺水。22.3水环境生态系统不断恶化与生态功能的丧失城市水环境问题本质上是水质的恶化。32.4 原因分析3第3章 城市地下水环境的问题63.1 城市地下水现状63.2 进行监测,以预防为主。63.3 治理措施。6第4章 改善现代城市水环境的措施104.1 加强宣传,树立爱水、节水思想,开发、推广节水技术。104.2 加快立法,控制污染排放。104.3 建立合理水价体系和补偿机制,协调流域内的社会经济发展114.4 采取积极措施,治理城市生活污水114.5 恢复城市自然湿地,增加城市绿地。124.6 修复城市水体生态系统12第5章 东营市水环境问题145
3、.1 东营市水环境质量调查、污染原因分析及评价145.2 东营市水污染综合治理方案165.3 建议及对策17第6章 结论19参考文献20致 谢21第1章 引言 近年来,随着我国社会经济的飞速发展和城市化进程的加快,城市水污染不断加剧,城市水环境持续恶化。城市水环境质量下降以及由此引发的一系列问题,不但危害人体健康,而且还制约了工业的发展,加速了生态环境的退化和破坏,同时也造成了巨大的经济损失。城市水环境的质量改善已迫在眉睫,成为保护城市整体生态环境的重大课题。第2章 城市地表水环境的问题2.1水质恶化城市水环境问题主要是水体污染造成的水质恶化。随着城市人口总量和密度的增加以及经济的发展,城市生
4、活与生产的污水排放呈现几何倍数的增长,向水中排放的污物远远超过城市水体的自净能力,城市水环境质量明显下降。现在全国90%以上的城市水体污染严重,50%的重点城镇集中饮水水源已不符合取水标准1,如北京的通惠河和凉水河、郑州的金水河、南京的秦淮河、济南的小清河等的水质为类或劣类水;城市内部河流污染则更加严重,例如深圳市内八条河流水质均为劣类水2;城市湖泊水质急剧下降,昆明的滇池、南京的玄武湖和莫愁湖、杭州的西湖、武汉东湖都已严重富营养化,水质为类或劣类。不仅如此,城市地下水水质也在急速下降,在全国118个主要城市中,64%的城市地下水受到严重污染,33%的城市地下水受到轻度污染。2.2 水量不足主
5、要表现为绝对缺水与水质性缺水。绝对缺水的城市主要为北方城市。由于北方地区降水量小,地表径流量小,人均水资源量为720立方米每年,不能满足随经济发展而日益增长的用水量的需求,造成城市水量短缺。中国南方地区降水丰富,径流量大,人均水资源量为3600立方米每年,城市用水绝对数量大,理论上能够满足城市发展对水的需求;但是,由于城市水环境污染,水质恶化,使大量的水失去应有的各种功能,造成水质性缺水。而北方城市水资源不足再加上水质性缺水,已造成城市用水的极度紧张。在全国现有的668个城市中,城市供水普及率达83%,而发达国家城市供水普及率基本达到100%。全国城市中有400座缺水,其中100多个城市严重缺
6、水,主要分布在华北、东北、西北和沿海地区,许多城市已限时限量用水。有资料表明,全国城市日缺水量约为2000万立方米,每年因缺水减少工业产值约2500亿元,同时也给居民生活带来极大不便3。2000年,天津、青岛、大连等大城市用水告急,不得不采用紧急调水来解救。水量不足已成为制约城市经济发展的重要因素。2.3水环境生态系统不断恶化与生态功能的丧失城市水环境问题本质上是水质的恶化。水质恶化导致城市水体严重的富营养化,水体发黑发臭,鱼虾绝迹。城市水体生态系统退化,生物组成由高级的动植物退化为以病菌和其他细菌为主,使城市水体失去对人类至关重要的生态服务功能。城市的污染由单项污染向复合污染方向发展,水体污
7、染对人类的致病由一般病情向癌症及综合病症转化,污染物对人体的内分泌形成的干扰越来越严重。这是城市水生态系统结构遭到破坏性变化后,水生态系统退化和生态功能降低对人类的直接危害。城市水生态系统的退化将导致城市的萎缩和灭亡。2.4 原因分析2.4.1 污染排放增加城市水环境污染物质有来自于上游地区的外源污染和城市自身的内源污染。如今,全国各地均存在水环境污染问题。首先是河流上游多数农村地区存在的水土流失,化肥、农药的污染等成为主要的水体污染源,例如,在美国农业非点源污染占了75%左右,已成为影响水体环境质量的一个重要因素。其次,小型乡镇企业直接排污等也造成了河流上游污染,而大中型城市一般分布在河流中
8、下游地区,生活、生产污水的排放,不仅使其成为城市本身的污染源,而且还成为下游城市的外源污染源。城市内源污染主要由城市生活污水、城郊农业及养殖退水、工业废水、餐饮业废水、空气沉降物等组成,成分复杂,有无机污染物、有机污染物、有毒污染物等。无机污染物包括酸、碱和无机盐类,主要来源于工业废水和大气沉降;有机污染物主要包括碳氢化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等有机物质,主要来源于生活污水、养殖废水和工业废水,它们富含氮、磷、钾、碳等营养物质,进入水体后,被微生物分解成为水体植物的营养元素,例如一个人一年的排泄物相当于2615千克硫酸铵,9105千克过磷酸钙,3148千克硫酸钾4,有机污染物是造成水体富营养
9、化的主要原因;有毒污染物如氰化物、砷、酚类,以及汞、镉和铜等重金属离子,当含量较大时可将水中的细菌和动植物杀死,抑制水体的自净作用,破坏生态平衡,引发各种疾病和急慢性中毒,如日本的水俣病、骨痛病等。20世纪70年代初,我国日排放污水量为3000-4000万吨,1980年则为7500万吨,90年代达到1亿多吨,其中80%以上未经任何处理直接排入水域5。据国家环境公告,2003年全国工业和城镇生活废水排放总量为46010亿吨,比上年增加4.7%。其中工业废水排放量21214亿吨,比上年增加215%;城镇生活污水排放量24716亿吨,比上年增加616%。废水中化学需氧量(COD)排放总量133316
10、万吨,比上年减少214%。其中工业废水中COD排放量51119万吨,比上年减少1213%;城镇生活污水中COD排放量82117万吨,比上年增加510%。废水中氨氮排放总量12917万吨,比上年增加017%。其中工业废水中氨氮排放量4014万吨,比上年减少410%;城镇生活污水中氨氮排放量8913万吨,比上年增加310%。据2003年国民经济和社会发展统计公告,2003年全国七大水系干流地表水只有5215%的断面满足国家地表水三类水质标准要求,3811%的断面为四、五类水质,比上年上升1113%,超过五类水质标准断面的比例为913%。在我国七大江河流经的15个主要大城市河段中,有13个河段的水质
11、污染严重。在城市水体污染中,由于国家政策法令的不断落实,工业废水排放比重减少,而生活污水和农业面源污染成为城市水环境主要污染源,加大了水体治理的难度。2.4.2 自净化能力减弱城市自然生态系统对污染的自我净化能力减弱。城市建筑和交通的发展,使城市不透水面积比越来越大,绿地面积及自然地面积迅速减少。随着城市建成区不断扩大,下垫面的变化大大改变了城市的水文特征。不透水面积比和城市排水系统的增加,使城市暴雨洪水过程发生明显变化,径流系数提高,洪量增加,洪峰出现时间提前,洪峰过程变得尖瘦,增加了城区防洪排水的负担;不仅如此,更重要的是减少了城市绿地对污染物的净化作用,减少了地下水的补给和土壤对降水的净
12、化作用。城市河流渠道化导致水体环境恶化,对水体污染物的净化功能降低甚至丧失。由于传统的河流管理主要考虑河流的防洪功能,很少考虑其环境功能,因此将城市河流裁弯取直,在河流两岸修建防汛墙,又大量地使用混凝土、浆砌块石的硬质材料砌筑河床和护岸。结果,城市景观受到破坏,河流中的生物的生存环境随之消失,河流中缺少了以高等植物为主的生物群落,减少了微生物的附着物,降低甚至丧失了河流生态系统对水体营养盐、有机物、重金属等污染物的净化功能。城市湖泊湿地的缩减与丧失,是造成城市水环境质量恶化的又一重要原因。自然景观在城市化过程中趋向人工化、单一化,城镇建设过程中直接侵占了大量的水面,许多天然水体被填平,例如常州
13、市在城市扩展过程中填平了一半左右的池塘和河道6。北京市在新中国成立时湖泊水面为600多百平方米7,但是在1960年至1974年间,因城市建设用地和施工弃土的需要,先后将太平湖、金鱼池等8个湖泊填埋,共损失湖泊水面3314百平方米。这不仅丧失了调蓄功能,同时还丧失了湖泊湿地对水体污染物的净化功能。第3章 城市地下水环境的问题3.1 城市地下水现状 我国水资源总量的1/3是地下水,中国地质调查局的专家在国际地下水论坛的发言中提到,全国90%的地下水遭受了不同程度的污染,其中60%污染严重。据新华网报道,有关部门对118个城市连续监测数据显示,约有64%的城市地下水遭受严重污染,33%的地下水受到轻
14、度污染,基本清洁的城市地下水只有3%。3.2 进行监测,以预防为主。禁止企业事业单位利用渗井、渗坑、裂隙和溶洞排放、倾倒含有毒污染物的废水、含病原体的污水和其他废弃物。在无良好隔渗地层,禁止企业事业单位使用无防止渗漏措施的沟渠、坑塘等输送或者存贮含有毒污染物的废水、含病原体的污水和其他废弃物。在开采多层地下水的时候,如果各含水层的水质差异大,应当分层开采,对已受污染的潜水和承压水,不得混合开采。兴建地下工程设施或者地下勘探、采矿等活动,应当采取保护性措施,防止地下水污染。人工回灌补给地下水,不得恶化地下水质。3.3 治理措施地下水遭受污染,就应及时采取措施,防微杜渐。地下水污染治理技术归纳起来
15、主要有:物理处理法、水动力控制法、抽出处理法、原位处理法10。3.3.1 物理法是用物理的手段对受污染地下水进行治理的一种方法,概括起来可分为:3.3.1.1屏蔽法 该法是在地下建立各种物理屏障,将受污染水体圈闭起来,以防止污染物进一步扩散蔓延。常用的灰浆帷幕法是用压力向地下灌注灰浆,在受污染水体周围形成一道帷幕,从而将受污染水体圈闭起来。其他的物理屏障法还有泥浆阻水墙、振动桩阻水墙、板桩阻水墙、块状置换、膜和合成材料帷幕圈闭法等,原理都与灰浆帷幕法相似。总的来说,物理屏蔽法只有在处理小范围的剧毒、难降解污染物时才可考虑作为一种永久性的封闭方法,多数情况下,它只是在地下水污染治理的初期,被用作
16、一种临时性的控制方法。3.3.1.2被动收集法 该法是在地下水流的下游挖一条足够深的沟道,在沟内布置收集系统,将水面漂浮的污染物质如油类污染物等收集起来,或将所有受污染地下水收集起来以便处理的一种方法。被动收集法一般在处理轻质污染物(如油类等)时比较有效,它在美国治理地下水油污染时得到过广泛的应用。3.3.2 水动力控制法是利用井群系统,通过抽水或向含水层注水,人为地改变地下水的水力梯度,从而将受污染水体与清洁水体分隔开来。根据井群系统布置方式的不同,水力控制法又可分为上游分水岭法和下游分水岭法。上游分水岭法是在受污染水体的上游布置一排注水井,通过注水井向含水层注入清水,使得在该注水井处形成一
17、地下分水岭,从而阻止上游清洁水体向下补给已被污染水体;同时,在下游布置一排抽水井将受污染水体抽出处理。而下游分水岭法则是在受污染水体下游布置一排注水井注水,在下游形成一分水岭以阻止污染羽流向下游扩散,同时在上游布置一排抽水井,抽出清洁水并送到下游注入。同样,水动力控制法一般也用作一种临时性的控制方法,在地下水污染治理的初期用于防止污染物的扩散蔓延。3.3.3 抽出处理法是当前应用很普遍的一种方法,可根据污染物类型和处理费用来选用,大致可分为三类:3.3.3.1物理法。包括:吸附法、重力分离法、过滤法、反渗透法、气吹法和焚烧法等。3.3.3.2化学法。包括:混凝沉淀法、氧化还原法、离子交换法和中
18、和法等。3.3.3.3生物法。包括:活性污泥法、生物膜法、厌氧消化法和土壤处置法等。受污染地下水抽出后的处理方法与地表水的处理相同,需要指出的是,在受污染地下水的抽出处理中,井群系统的建立是关键,井群系统要能控制整个受污染水体的流动。处理后地下水的去向有两个,一是直接使用,另一个则是用于回灌。用于回灌多一些的原因是回灌一方面可稀释受污染水体,冲洗含水层;另一方面还可加速地下水的循环流动,从而缩短地下水的修复时间。3.3.4 原位处理法是地下水污染治理技术研究的热点,不但处理费用相对节省,而且还可减少地表处理设施,最大程度地减少污染物的暴露,减少对环境的扰动,是一种很有前景的地下水污染治理技术。
19、原位处理技术又包括物理化学处理法及生物处理法。3.3.4.1 物理化学处理法3.3.4.1.1加药法。通过井群系统向受污染水体灌注化学药剂,如灌注中和剂以中和酸性或碱性渗滤液,添加氧化剂降解有机物或使无机化合物形成沉淀等。3.3.4.1.2渗透性处理床。渗透性处理床主要适用于较薄、较浅含水层,一般用于填埋渗滤液的无害化处理。具体做法是在污染羽流的下游挖一条沟,该沟挖至含水层底部基岩层或不透水粘土层,然后在沟内填充能与污染物反应的透水性介质,受污染地下水流入沟内后与该介质发生反应,生成无害化产物或沉淀物而被去除。常用的填充介质有:a.灰岩,用以中和酸性地下水或去除重金属;b.活性炭,用以去除非极
20、性污染物和CCl4、苯等;c.沸石和合成离子交换树脂,用以去除溶解态重金属等。3.3.4.1.3土壤改性法。利用土壤中的粘土层,通过注射井在原位注入表面活性剂及有机改性物质,使土壤中的粘土转变为有机粘土。经改性后形成的有机粘土能有效地吸附地下水中的有机污染物。3.3.4.1.4冲洗法。对于有机烃类污染,可用空气冲洗,即将空气注入到受污染区域底部,空气在上升过程中,污染物中的挥发性组分会随空气一起溢出,再用集气系统将气体进行收集处理;也可采用蒸汽冲洗,蒸汽不仅可以使挥发性组分溢出,还可以使有机物热解;另外,用酒精冲洗亦可。理论上,只要整个受污染区域都被冲洗过,则所有的烃类污染物都会被去除。3.3
21、.4.1.5射频放电加热法。通入电流使污染物降解。 原位物化法在运用时需要注意的是堵塞问题,尤其是当地下水中存在重金属时,物化反应易生成沉淀,从而堵塞含水层,影响处理过程的进行。3.3.4.2 原位生物修复的原理实际上是自然生物降解过程的人工强化。它是通过采取人为措施,包括添加氧和营养物等,刺激原位微生物的生长,从而强化污染物的自然生物降解过程。通常原位生物修复的过程为:先通过试验研究,确定原位微生物降解污染物的能力,然后确定能最大程度促进微生物生长的氧需要量和营养配比,最后再将研究结果应用于实际。现在所使用的各种原位生物修复技术都是围绕各种强化措施来进行的,例如强化供氧技术大致有以下几种:3
22、.3.4.2.1生物气冲技术。该技术与原位物化法中的气冲技术相似,都是将空气注入受污染区域底部,所不同的是生物气冲的供气量要小一些,只要能达到刺激微生物生长的供气量即可。3.3.4.2.2溶气水供氧技术。这是由维吉尼亚多种工艺研究所(Virginia PolytechnicInstitute)的研究人员开发的技术,它能制成一种由2/3气和1/3水组成的溶气水,气泡直径可小到55 m。把这种气水混合物注入受污染区域,可大大提高氧的传递效率。3.3.4.2.3过氧化氢供氧技术。该技术是把过氧化氢作为氧源注入到受污染地下水中,过氧化氢分解以后产生氧以供给微生物生长。过氧化氢常常要与催化剂一起注入,催
23、化剂用以控制过氧化氢的分解速度,使之与微生物的耗氧速度相一致。第4章 改善现代城市水环境的措施4.1 加强宣传,树立爱水、节水思想,开发、推广节水技术。人类对水环境的错误认识和制度安排导致了水环境的严重污染和破坏,阻碍了城市的可持续发展;而水资源的日益短缺和水环境的恶化又引起了人类对水环境的重视,对水环境利用方式不同而产生的利益差异使人类不断改变对水环境的认识。节水不仅是缓解城市缺水问题的重要措施,而且还可以相应地减少污水排放量,降低用于污水处理的费用,减轻水体污染程度。可以说,节水是资源利用步入良性循环的切入点,也是水污染控制由末端治理转向全过程控制的关键环节,符合可持续发展思想。如今,大多
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