水污染综合指数评价方法与应用分析.pdf

水污染综合指数评价方法与应用分析 薛巧英 山西工程职业技术学院冶金与环境工程系, 太原 030009 刘建明 太原新鑫实业公司, 太原 030024 摘要 分析了我国河流水质综合评价方法的现状以及运用水污染综合指数评价河流水质的方法, 同时应用实例采用 不同方法对综合指数进行了计算, 通过对计算结果进行比较评价分析, 综合加权计算方法的结果比较符合实际, 而且 直观明了。 关键词 水污染 水环境质量 环境质量评价 综合指数 1 引言 水污染是我国最严重的环境问题 [ 1] ,对河流水环 境质量进行评价为水环境质量管理及规划提供可靠 的科学依据,是环境管理的重要手段之一。对河流水 污染进行现状评价的方法很多 ,但指数法始终以其计 算简便 、 结果直观便于比较的特点, 在河流水污染现 状评价中广为采用。 2 水污染综合指数评价方法 水污染综合指数就是对各污染指标分指数经过 不同方法的数学运算得到一个综合指数 ,以此来对河 流水污染状况进行综合评述。指数方法的种类很多, 主要方法有下列几种 。 2. 1 代数叠加法 这种方法是最简单的一种综合指数法,把所评价 因子的污染分指数代数叠加而成, 公式如下 [ 4] Ij∑ m i 1 Ci Si 1 式中 Ij 表示 j 断面m 项污染参数的综合指数 值; Ci 表示 j 断面第 i 项污染参数的监测统 计浓度值; Si 第 i 项污染参数的评价标准值; m 为选取污染参数的项数 。 2. 2 加权平均法 各种污染物对河流水质的影响程度是不同的 ,加 权平均法考虑了不同污染参数所占的权重比例。计 算式如下 [ 4] Ij ∑ m i 1 Wi Ci Si 2 式中 Wi 第 i 项污染指标的权重 。 权重的确定方法有多种, 可用德尔斐技术确定其 大小 [ 4] , 也可依据经验确定其大小 。 2. 3 综合加权法 为了使综合指数与水质类别统一起来便于分析, 文献[ 3] 提出了一种把水质类别考虑进综合指数的加 权计算法。计算公式如下 Ijqjρ∑ m i 1 Wi ∑Wi Ci Si 3 式中 Ij 表示 j 断面综合指数 ; qj 表示 j 断面综合水质类别的影响。当 水质类别为 I 、 II、III 、IV 、 V 类时分别对 应1、 2、 3、4、 5, 水质超过 V 类水质时定 义为劣V 类水质, qj取 6; ρ 经验系数,它的作用是满足 ρ∑ m i 1 Wi ∑Wi Ci Si 6. 396 综合加权法23456 在计算中由于 DO 与其它水质参数的性质不同 , 需采用不同的分指数计算式 [ 4] IjDO| DO f-DOj| DOf-DOs 当 DOf≥DOs时, IjDO10 -9 DO j DOs 当 DOfDOs时 式中 IjDO j 断面溶解氧分指数 ; DOf 饱和浓度 ; T 水温 ℃, 在此计算中取 20 ℃; DOj j 断面溶解氧的浓度; DOs 溶解氧的评价标准 ,在此取 III 类水质 标准。 某河流不同断面在不同年份的各种综合指数值 计算结果及水质类别如表 4。 4 水污染综合指数评价结果分析 4. 1 3 种综合指数法的比较分析 由表 4 中计算结果看出, 利用代数叠加法计算综 合污染指数, 基本能反映水质情况, 但无法定量说明 指数大小与水质类别的关系 。综合指数与水质类别 有时会出现矛盾 ,如 1 断面 1996 年监测到石油类指 标已达 V 类水质, 但用代数叠加法计算的综合指数为 15. 721,若按此指数分类方法划分为 IV 类, 这是不符 合地面水环境质量标准原则的 。该断面 1998 年的监 测指标均是 IV 类 ,但综合指数计算却为 19. 182, 反而 比1996 年V 类水质的综合指数大 。利用这 2 个年份 的综合指数就无法比较两者水质情况的好坏 。另一 方面, 叠加法综合指数不能用分级标准直接划分水质 类别。一般来说 ,水质类别若属于 IV 类 , 则综合指数 必小于 24. 433, 但综合指数小于 24. 433 者 ,河流水质 就不一定属于IV 类,例如 1 断面 1996 年的综合指数 和 2 断面 1998 年的综合指数都小于 24. 433,但又都 属于 V 类水质。这是由于 GB3838 -2002 采用了限值 的原则 , 而代数叠加法在计算综合污染指数时, 把各 项污染指标等权对待 , 使得计算结果与 GB3838 -2002 地表水环境质量标准发生矛盾。 表 4 河流不同断面在不同年份综合指数值及水质类别 断面项目1996 年1997年1998 年1999 年2000 年 1 2 代数叠加法15. 72126 . 43319 . 18235. 21137. 194 水质类别IVVIVVV 加权平均法1. 7472. 9372 . 1313 . 9124. 133 水质类别IVVIVVV 综合加权法5. 1765. 3034 . 6046 . 3166. 396 水质类别VVIV劣 V劣 V 代数叠加法13. 98825 . 01315 . 00231. 26229. 832 水质类别IVVIVVV 加权平均法1. 5542. 7791 . 6693 . 4513. 315 水质类别IVVIVVV 综合加权法4. 2895. 3045 . 2126 . 3526. 389 水质类别IVVV劣 V劣 V 用加权平均法计算综合指数, 权重的确定目前尚 没有一种简便的方法,用德尔斐法确定权重较全面客 观, 但人员耗费及工作量大 ; 若用等权重, 则计算结果 与代数叠加法一致, 显示不出其优势 , 其缺陷与上一 种方法相同。 利用加权综合法计算综合指数 ,由于把水质类别 考虑在内 , 所以计算结果与水质类别相统一, 且可以 直接用指数比较河流水污染程度。从表 4 中可以清 楚地看出各断面及各年度的综合污染情况, 指数的整 数部分说明了河流水质的类别 ,小数部分说明了水质 综合污染情况 ,小数部分越大说明污染越严重 。比较 1 断面 1996 年与 1997 年的数据 , 同属 V 类水质, 而 1997 年的小数部分大一些, 说明该断面 1997 年的水 质比 1996 年的水质更差一些 。2 断面 1997 年和 1998 年同属 V 类水质, 但 1997 年的水质更差。综观 这 10个数据 ,所有小数部分都不太大 ,说明了这段河 流污染的特点并不是各项指标都高 ,而只是个别指标 达到该类水质标准 。事实上 ,这段河流中的主要超标 污染物是 BOD5和石油类 ,所以,加权综合法计算结果 客观地反映了河流水污染的实际情况。而且 , 在计算 中考虑了各污染因子的权重 ,所以能较全面地反映河 流水环境质量状况 。 下转第 69 页 66 环 境 工 程 2004年 2 月第22 卷第1 期 口; 而北石桥排放口的 XS和 XI则大大高于电子村 排放口。 表 1 ASM1 COD 组分分析结果mg L 项 目 CODtotalCODfilterBOD5SSSIXSXIXBH 北石桥 排放口 600643044519 . 344851 . 336. 2 电子村 排放口 400572033918 . 22903320 表 2 各种含碳有机物占 CODtotal的比例 项 目SSXSSIXIXBH 国外典型值[4]12～ 2530～ 605～ 1010～ 155～ 15 欧洲模拟基准[5]18538137 北石桥排放口7. 574. 73. 228. 556 . 03 电子村排放口9. 772. 54. 558. 255 各种含碳有机物占总 CODtotal的比例与国外相比 存在较大差异, 主要表现为 SS明显偏低; 而 XS则偏 高。这主要是与西安市的排水系统的管网有关。 4 结论 准确测定污水中含碳组分对污水处理系统的模 拟与设计具有决定性的作用。快速可生物降解有机 物采用间歇实验法既操作简单又测定结果比较准确; 慢速可降解有机物的测定方法已在法国的一些污水 处理厂的进水水质分析中得到应用。所以测定结果 准确可靠, 能为利用 ASM1 设计及模拟污水处理厂的 运行情况提供含碳组分分析依据。 参考文献 1 Henze M et al. Activated Sludge Model No. 1. In IAWPRC. Scientific and technical Report No. 1. London. 1987. 2 Ekama G A , Dold P L and Marais G v R. Procedures for determining influent COD fractions and the maximum specific growth rate of heterotrophs in activated sludge systems. Wat Sci Tech, 1986. 18 6 91～ 114. 3 Shulan Xu, and Bengt H. Experiences in wastewater characterization and model calibration for the activated sludge process. Wat Sci Tech, 1996. 33 12 89～ 98. 4 Jacek Makinia , Scott A Wells. A general model of the activated sludge reactor with dispersive flow model development and parameter estimation. Wat Res, 2000. 34 16 3987～ 3996. 5 Henze M . Characterization of wastewater for modelling of activated sludge process. Wat Sci Tech, 1992. 25 6 1～ 15. 6 张希衡. 水污染控制工程. 北京 冶金工业出版社, 1997. 7 朱明权. 利用COD 指标进行活性污泥法系统的设计. 中国给水排 水, 1999. 15 2 18～ 24. 作者通讯处 陈莉荣 014010 内蒙古自治区包头市阿尔丁大街7 包头钢铁学院环境工程系 电话 0472 5122284 E -mail shuowenhua 163. com 2003- 05-06 收稿 上接第 66页 4. 2 河流水污染变化趋势分析 由表 4 比较 2 个断面各年份的水质情况 ,1 及 2 断面的河流污染呈越来越严重趋势, 特别是 1999 年及 2000 年 2 个监测断面水质均达到劣 V 类 。综合 指数变化趋势如附图 。因此, 针对河流中的污染物特 点,控制此河流域污染物排放 ,改善河流水环境状况, 刻不容缓 。 附图 加权综合指数变化曲线 5 结语 1 河流水污染综合评价应全面考虑 ,水质类别 的判定应符合国家规定的地表水分类标准。 2 采用指数法评价河流水质既要考虑与水质类 别相一致, 还要考虑各污染指标的权重 , 这样才符合 水质评价的要求 ,也能体现综合指数的实用价值。 3 通过实例计算结果的比较分析 , 加权综合指 数评价河流水质是一种较客观实用的方法。 参考文献 1 吴舜泽, 夏青, 刘鸿亮. 中国流域水污染分析. 环境科学与技术, 2000. 2 1～ 6. 2 刘国东, 丁晶. 水环境中不确定性方法的研究与展望. 环境科学进 展, 1996. 4 4 46～ 51. 3 梁德华, 蒋火华. 河流水质综合评价方法的统一和改进. 中国环境 监测, 2002. 18 2 63～ 66. 4 陆雍森. 环境评价. 上海 同济人学出版社, 1999 二版 125～ 150. 5 王顺久, 张欣莉, 丁晶等. 环境质量评价中关键因子识别的方法研 究. 中国环境监测, 2002. 18 5 43～ 47. 作者通讯处 薛巧英 030009 山西省太原市 山西工程职业技术学 院冶金与环境工程系 电话 0351 3340115 E -mail qiaoying 1879yahov . com. cn 2003- 04-21 收稿 69 环 境 工 程 2004年 2 月第22 卷第1 期 Abstract In this paper, the chemical and physical properties, the lithology and mineral components of gangues and bone coals were mentioned. The mechanisms of chemical and physical adsorption of the materials were discussed. Meanwhile, the authors studied the roasting temperature of activation of gangue, the activator and its making conditions; and the factors influencing the adsorptive efficiency of activatedgangue for CODCrand metal ions in wastewater were also researched. This study will be a new path for further process and utilization of gangue. Keywords gangue, activated and adsorptive material ADSORPTIVE CATALYSTIC WAVE OF SILVER -AMMINO COMPLEX AND ITS ANALYTICAL APPLICATIONCao Liancheng et al 57 Abstract It is reported in this paper that a base solution containing 4 mol L NH3H2O -1. 2 mol L NH4Cl-2 Na2SO3and 0. 2mol L NaNO2, silver -ammino complex gives a sensitive adsorptive catlaytic wave at -0. 05 V. The linear range of silver is 0. 5～ 20μ g mL. The detection limit is 0. 25μ g mL. Based on this phenomenon, a for the determination of silver in water is proposed. Keywords silver, silver -ammino complex, adsorptive catlaytic wave and determination of silver DETERMINATION OFBUTYLBENZYL PHTHALATEIN WASTEWATER OFPLASTICS INDUSTRY BY MICELLLAR ELECTRIC CAPILLARY CHROMATOGRAPHYLi Haiyan et al 59 Abstract Micellar electric capillary chromatography MECCwas used to quantitatively determine the contents of butly benzyl phthalate in wastewater of plastics of industry. Peak area was used for quantitative analysis. The results showed the correlation between peak area and concentration was good. The correlation coefficientwas better than 0. 999. The relative standard deviationwaswithin2. 6. The recovery range for the spiked samples was from 104 to 109. Keywords micellar electric capillary chromatography, butyl benzyl phthalated and waste water THEEFFECTOFOPERATIONOFCHANGJIANGGORGESPROJECTONWATER ENVIRONMENTAL CAPACITY OF DONGTING LAKELu Hongwei et al 61 Abstract The changes in water environmental capacity of Dongting Lake before and after running of Changjiang Gorges Project are discussed, and the reasons have been analyzed. It was found that the running of Changjiang Gorges Project enhanced the water environmental capacity of Dongtig Lake in drought periodwhile contrary in flood period. The running of Changjiang Gorges Project is helpful for raising the water environmental capacity and improving the water body of Dongting Lake. Keywords water environmental capacity, Dongting Lake and Changjiang Gorges Project S ANDANALYSES OF WATER POLLUTIONCOMPREHENSIVE INDEX ASSESSMENT Xue Qiaoying et al 64 Abstract The paper has described the present status and several major index s of river water quality assessment. As well as, the authors applies instantiation to calculate comprehensive index by different s. The results shows that comprehensive weighing system agrees better with reality and it is apparent. Keywords water pollution, water environment quality and comprehensive index EXPLORATION OF CARBONACEOUS ORGANIC MATTER DETERMINATION ITS IN THE ACTIVATED SLUDGE MODEL NO. 1Cheng Lirong et al 67 Abstract Experimental s for determination of ASM1 s seven carbonanceous organic matters were studied and summarized. The characteristics of wastewater in XI an Beishiqiao and Dianzicun were determined with these analytical s. According to the results of experiments, the analytical s of SSby intermittent-experiment and XSby BOD5were operated simply and precisely. The analytical s 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 22,No. 1, February , 2004