楊金尉

(遼寧省鐵嶺水文局，遼寧 鐵嶺 112000)

當(dāng)前，隨著遼寧工業(yè)化的不斷發(fā)展，工業(yè)廢水點(diǎn)源排放的污染已逐步成為影響水環(huán)境健康發(fā)展的重要因素[1- 5]。近些年來(lái)，對(duì)城市工業(yè)廢水水質(zhì)組成及其污染物的削減規(guī)律也逐步成為國(guó)內(nèi)水環(huán)境學(xué)者的研究的熱點(diǎn)[6- 9]；但是工業(yè)廢水污染物存在明顯的季節(jié)變化特征，以往研究大都針對(duì)污染物年際變化及擴(kuò)散特征進(jìn)行分析，而對(duì)工業(yè)廢水組成季節(jié)變化特征研究還較少，特別是各主要污染物擴(kuò)散和削減效應(yīng)也存在明顯的季節(jié)變化特征。遼寧北部為遼寧省主要的工業(yè)城市，為此本文結(jié)合各工業(yè)區(qū)水質(zhì)采樣測(cè)定數(shù)據(jù)，對(duì)遼寧北部某城市的工業(yè)廢水主要組成及其擴(kuò)散和削減率的季節(jié)變化特征進(jìn)行分析研究，研究成果對(duì)于遼寧北部城市水環(huán)境保護(hù)具有總要的參考價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 水樣采集與檢測(cè)方法

為對(duì)城市工業(yè)廢水的組成進(jìn)行時(shí)空分布特征的分析，對(duì)區(qū)域主要工業(yè)區(qū)布設(shè)了6個(gè)采樣點(diǎn)，水質(zhì)采樣主要分布在各工業(yè)區(qū)的排污口?？紤]工業(yè)廢水的季節(jié)變化特征，分別在夏季和冬季，進(jìn)行水樣的采集。分析的工業(yè)廢水指標(biāo)為氨氮、總氮、總磷、化學(xué)需氧量、亞硝酸鹽、硝酸鹽、重金屬鎘。其中氨氮、總氮采用分光光度計(jì)方法進(jìn)行檢測(cè)，總磷采用鉬酸銨分光光度法進(jìn)行測(cè)定、化學(xué)需氧量采用高錳酸鉀容量法進(jìn)行測(cè)定，亞硝酸鹽、硝酸鹽采用紫外分光光度法，而對(duì)于重金屬的測(cè)定主要采用重金屬檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)。

1.2 數(shù)據(jù)分析方法

研究采用主成分分析方法對(duì)工業(yè)廢水的主要污染組成進(jìn)行分析，在進(jìn)行污染削減率計(jì)算時(shí)，主要采用以下方程進(jìn)行削減率的計(jì)算，計(jì)算方程為：

(1)

式中，R—削減率，%；ρ0—污染物的初設(shè)濃度，mg/L；ρl—污染物采樣點(diǎn)檢測(cè)濃度，mg/L；l—采樣點(diǎn)到擴(kuò)散點(diǎn)的距離，km。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 工業(yè)廢水主要組成分析

結(jié)合各采樣點(diǎn)工業(yè)廢水的檢測(cè)值，采樣主成分分析方法對(duì)各采樣點(diǎn)工業(yè)廢水的主要組成進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表1和如圖1所示。

表1 工業(yè)廢水的主要污染組成檢測(cè)濃度單位：mg/L

圖1 工業(yè)廢水主要組成濃度變化過(guò)程

經(jīng)過(guò)主成分分析，遼寧北部城市工業(yè)廢水的污染主要組成為氨氮、亞硝酸鹽、化學(xué)需要量以及重金屬鎘，其排污口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，工業(yè)廢水的總體水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到IV類(lèi)～V類(lèi)。氨氮及亞硝酸鹽的濃度偏高，各污染物濃度分別在3.54～5.57mg/L，35.8～51.3mg/L，12.8～22.5mg/L，0.004～0.009mg/L。夏季由于工業(yè)產(chǎn)量較高，使得夏季工業(yè)廢水的排放濃度明顯高于冬季。

2.2 工業(yè)廢水污染物削減率變化規(guī)律分析

結(jié)合各污染物削減率的計(jì)算公式，對(duì)區(qū)域各采樣點(diǎn)工業(yè)廢水污染物的削減率進(jìn)行分析，分析結(jié)果見(jiàn)表2、3。

表2 冬季各采樣點(diǎn)工業(yè)廢水污染物削減率計(jì)算結(jié)果

表3 夏季各采樣點(diǎn)工業(yè)廢水污染物削減率計(jì)算結(jié)果

在各污染物中，氨氮削減率最大，削減率均值達(dá)到2.15mg/L±12%，重金屬鎘削減率最低，達(dá)到0.006mg/L±5%，這主要是因?yàn)榘钡臄U(kuò)散性能較差，在進(jìn)入河道較短的時(shí)間內(nèi)，其濃度削減率增加速率較快，在一定的擴(kuò)散范圍內(nèi)，污染物的削減量逐步加大。而亞硝酸鹽和化學(xué)需氧量在水質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域內(nèi)，其削減能力低于氨氮，使得這兩種工業(yè)廢水排放的污染物濃度低于氨氮。而對(duì)于重金屬鎘而言，比較難降解，因此使得其擴(kuò)散率最低。從污染物削減率的空間分布特征可看出，北部區(qū)域污染物削減率高于南部，這主要是因?yàn)楹退w流速有關(guān)。

2.3 污染物擴(kuò)散與削減率的規(guī)律性分析

結(jié)合各采樣點(diǎn)沿程觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析了研究區(qū)域工業(yè)廢水?dāng)U散與削減率的規(guī)律，分析結(jié)果如圖2所示。

圖2 工業(yè)廢水主要組成污染物擴(kuò)散距離與削減率的規(guī)律分析結(jié)果

從圖2中可看出，工業(yè)廢水排放的各污染物濃度在夏季擴(kuò)散距離與削減率的相關(guān)性都明顯好于冬季，這主要是因?yàn)樵谙募竞拥纼?nèi)水量較為充足，而水量直接決定的工業(yè)廢水污染物排放濃度的擴(kuò)散效應(yīng)和削減率，而冬季特別是對(duì)于遼寧區(qū)域而言，冬季河道結(jié)冰，使得河道內(nèi)的水量銳減，而當(dāng)工業(yè)廢水排放進(jìn)行河道后，由于水量的減少，使得擴(kuò)散距離和削減率相關(guān)性減弱。但是總體而言，工業(yè)廢水排放的各污染物的擴(kuò)散距離和削減率在冬季和夏季都具有較好的相關(guān)性。從工業(yè)廢水各污染物的擴(kuò)散距離和削減率的相關(guān)性分析可以看出，研究城市工業(yè)廢水污染物削減率與擴(kuò)散率呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)，氨氮隨著擴(kuò)散距離增加其削減率遞減速率最快，重金屬鎘的遞減速率最慢。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)遼寧北部城市工業(yè)廢水主要組成為氨氮、亞硝酸鹽、化學(xué)需氧量以及重金屬鎘，氨氮和亞亞硝酸鹽濃度偏高，應(yīng)降低以上兩種污染物濃度。

(2)受河道水量及流速等多重因素影響，工業(yè)廢水排放物的擴(kuò)散效應(yīng)和沿程削減率時(shí)空變異度較大，重金屬相比于其他污染物，不易降解，沿程削減率較低，應(yīng)增加工業(yè)廢水排放的重金屬污染處理。

(3)通過(guò)沿程追蹤試驗(yàn)，可建立工業(yè)廢水排放物擴(kuò)散距離和削減率的回歸方程，控制工業(yè)廢水排放物進(jìn)行河道的污染指標(biāo)控制，對(duì)城市河道進(jìn)行有效的水環(huán)境治理和保護(hù)。