人工湖有机物污染现状及治理研究.docx

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人工湖有机物污染现状及治理研究

毕业论文

题目:

人工湖有机污染现状

及治理研究

所属系、部:

染化系

年级、专业:

环境监测与治理技术

姓名:

学号:

20

指导教师:

税永红

完成时间:

2016年5月20日

人工湖有机物污染现状及治理研究

摘要

如今人工湖水体中有机物含量不断增加，它会消耗水体中的溶解氧，随着水体中的溶解氧的不断减少使得水生植物因缺乏氧气而无法生存，终将导致其腐烂，从而进一步影响了水体质量。

利用化学法中硫酸亚铁与双氧水两者相互配合使用，可以将景观水体中有机物的含量降低。

经过硫酸亚铁及双氧水对有机物进行处理可以基本达到地表水排放的标准。

但是长期这样一直不停的污染再不停的治理也完全不是办法。

要真正的解决人工湖中有机物的污染情况，还是必须得依靠人们自己，首先自己得做好自我约束并将保护好环境作为自己的责任，也可以进行生态修复，利用大自然无限的能力去净化有机物。

关键词：

人工湖有机物污染现状治理方法

Abstract

Nowtheartificiallakewaterinorganicmattercontentincreasedcontinuously,itwillconsumedissolvedoxygeninthewater,withdissolvedoxygeninthewaterwillcontinuetoreducetheaquaticplantsduetolackofoxygenandcannotsurvivewilleventuallyleadtothedecay,therebyfurtheraffectingthewaterquality.Thecontentoforganicmatterinlandscapewaterbodycanbereducedbyusingthechemicalmethodofferroussulfateandhydrogenperoxide.Afterferroussulfateandhydrogenperoxidetreatmentoforganicmattercanbasicallymeetthestandardofsurfacewaterdischarge.Butthishasbeenalongtimetostopthepollutionisnotawaytostopthemanagement.Toreallysolvetheartificiallakeorganicmatterpollution,stillhavetorelyonthepeople,firstofallyouhavetodoselfconstraintandprotectingtheenvironmentastheirresponsibility,alsocanbeusedintheecologicalrestorationandthenatureinfiniteabilitytopurifyorganiccompounds.

Keywords:

artificiallakeorganicmatterpollutionpresentsituationmanagementmethod.

谢辞

首先，我要感谢成都纺织高等专科学校的各位领导、老师及同学的教导与帮助。

同时，我要特别感谢我的论文指导老师税永红老师，从我刚步入大学，就参加了税老师的课题组，从连移液都不会到对实验操作的基本了解，这都多亏了税老师提供平台。

并且在写毕业论文期间，税老师也一直细心指导，也经常召集我们一起商讨我们的毕业论文。

我从刚开始纠结选题，到最后完成毕业论文，税老师给我了巨大的帮助。

其次，我要感谢我的专业老师安红莹老师及蒋悦老师、辅导员雷春老师以及我的同学们。

在课堂上，两位专业老师给予了我们丰富的专业知识以及帮助我们解决了许多学习过程中遇到的难题，这不仅仅为我写论文奠定了基础，而且对我们今后的工作有莫大的益处。

还有我们的辅导员雷老师也一直关心我们的生活及学习，对我们给予了很大的帮助。

同学们在我大学三年的学习及生活中给予了很大的帮助，在写论文过程中有一些疑难问题，他们也对我悉心指导并一起想办法帮我解决。

最后，我要感谢我最敬爱的父母，因为他们的培养与教导，才有今天的我。

前言

现如今有机物对水体的污染较为广泛，曾经小辛河附近的鱼出现痴呆、中毒等现象，经过调查出现这种情况就是因为水体被有机物污染，而化学需氧量作为有机物的分析指标，不仅仅可以帮助我们进一步了解有机物的含量，而且可以帮助我们更彻底的分析水质。

化学需氧量指的是利用一定量的强氧化剂处理水样中的还原性物质（即有机物）所消耗的氧化剂的量，用每升水需要氧的毫克数来表示。

我们通过计算消耗氧化剂的多少来判定水中有机物的多少。

而此次主要研究人工湖中有机物，主要是因为目前人工湖作为城市的景观、防洪和灌溉设施，这城市的发展规划中扮演着重要的角色。

因此不断地研究有机物及对其治理措施，可以更好的保护我们赖以生存的环境。

通过对小型人工湖中有机物的污染情况的了解，从而有针对性的研究出对有机物做得治理方法。

1绪论

1.1人工湖水质有机污染现状

1.1.1国内人工湖有机污染现状

人工湖作为地表水的一种表现形式，它具有地表水拥有的特征：

①盐的含量较低；②硬度较低；③各种污染物含量较高。

而我国人工湖污染主要体现为水体富营养化[1]；伴随着我国城市工业化飞速的进步，一些城市垃圾、城市工业废水以及人民生活废水等被排放到城市人工湖中。

由于多数人工湖为静止或流动性较差的缓流水体【2】，水体的自净能力较弱，因此人工湖的水体被污染后，湖泊的生物多样性会遭到严重破坏，造成生物多样性的丧失和水体富营养化。

最终造成人工湖水质的严重污染。

目前我国绝大多数的人工湖都已经遭到了严重的污染，其中现在人工湖污染现状主要表现在：

①水体感官污染[3]，如色度、浊度、悬浮物、臭味等，（天然的地表水色度清澈、无浊度、无悬浮物、无臭味，而被污染后的水体则会表现出色度大、浊度大、悬浮物较多且有臭味）；②水体中有机物的污染，对于各种垃圾的乱拍乱放会严重导致水体中成分增加，特别是水体中有机物的含量逐步增加【4】，导致水体严重恶化，有机污染主要表现在其耗氧，它会消耗水中的溶解氧，进而引发有机物厌氧发酵，同时会散发出臭味并细菌滋生，因此不仅仅会污染环境，同时也在迫害着水生生物，致使水生生物因缺氧而无法生存，最终走向灭亡。

因此对人工湖的保护和治理刻不容缓【5】。

1.1.2国外人工湖有机污染现状

具有关资料表明国外人工湖也存在普遍的污染，也集中表现为水体富营养化及有机污染；具联合国环境规划署一项污染状况表明全球范围内30%--40%的湖泊水都遭受到水体富营养化污染及有机物的大量污染，无论是欧美发达国家还是第三世界国家都面临着湖泊水严重污染的问题【6】。

但是他们也在不断借助科技技术改良人工湿地，北美湿地工程公司（NAWE）借鉴污泥回流技术和鼓风曝气开发了循环流湿地工艺和通风强化床工艺【7】。

开创了一个新的观念，从以前认为气温太低，污水浓度过大的地方都不可能建设起湿地，如今也扭转了这一局面。

1.1.3人工湖中有机物总体污染情况

有机物主要包括酚类、醛类以及芳香烃等。

虽然人工湖作为景观水体，其质量标准依据地表水环境质量标准ⅴ类标准，但是近年来大多人工湖中有机物含量增多，水体中有机物不断消耗水体中的溶解氧，致使水中溶解氧不断减少，透明度也降低，从而导致水生生物逐渐死亡，而湖水愈发散出臭味。

大多人工湖冬季湖水的COD值相对较高，污染系数也较高，由于冬季降水少，污染物得不到降解；夏季湖水中COD的含量相对较少【8】。

人工湖中的水流动性本来就差，然而冬季水的温度较低、降水少，导致微生物活性也下降，完全没能力降解有机物。

而夏天温度较高，水源充足，不仅仅可以依靠降水来稀释污染水源，而且微生物活性较高可以有效的分解有机物。

1.2选题的意义及理由

随着我国人民生活水平的提高，景观水体的建设需求也越来越高，但是近年来我国景观水体遭受着较为严重的污染，水体有较大的色度、较多的悬浮物已是常态，更有甚者是水体发臭、水体集中表现出富营养化以及有机物污染较为严重，造成了人们的感官污染。

这些因素不仅仅给人们的生活带来了不愉快，而且同时造成了城市景观污染。

特别是有机物的污染导致水体严重恶化，因此对人工湖水体中有机物的治理较为迫切。

本次针对乐园水质进行分析主要是我更了解该处人工湖的水质，进而可以有针对性地对其进行研究并选择出适宜的处理方案。

此次对乐园水体中有机物的治理前提要充分了解该人工湖的水质情况并能找出合理的解决方案。

1.3研究内容及技术路线图

本次实验研究是以成都纺织高等专科学校乐园水质污染现状为切入，通过化学法硫酸亚铁与双氧水两者的相互配合使用来对地表水中有机物含量超标的部位进行处理。

图1为本次实验的技术路线图。

（1）本次对有机物的研究采用国标GB11892-89高锰酸盐指数方法进行测定，一切的实验步骤严格按照国家标准进行；

（2）亚铁盐对有机物的处理主要是通过两个方面来体现：

双氧水一定的条件下，亚铁盐的改变对有机物去除的影响；亚铁盐一定的情况下，双氧水的改变对有机物的去除影响。

图1实验技术路线图

2有机物的治理方法

2.1化学法

2.1.1亚铁盐的处理

亚铁盐是含有二价铁离子的物质，此时的二价铁离子虽然主要具备还原性特征，但其也有氧化性，可以与水中还原性物质反应（化学需氧量主要是测定水中

还原性物质），从而达到降低化学需氧量的目的。

另外，亚铁盐还有混凝、矾花多的特性，此特性具有絮凝的效果，从而可以通过絮凝作用将有机物达到共沉淀。

2.1.2混凝沉淀法

混凝沉淀法主要是利用一些混凝剂来处理水中的胶体杂质和悬浮物，其中杂质中包含了一些有机物，通过对杂质的去除从而进一步解决水体中一部分的有机物。

该方法具有较好的去除悬浮物的功效，并且投资少、简单、方便、快捷。

因此，该方法也常利用于水处理中。

2.2物理法

2.2.1引水换水法

当水体中的悬浮物较多，水体的透明度下降（水质出现浑浊），仅用感官就可以知道水质较差且急于缓解水质时就可以通过引水、换水的方式，来稀释水中的杂质，以此来降低水中污染物的浓度。

引水换水法[9]不仅仅可以有效的稀释水中污染物，而且对水质的改观也较为明显，成都纺织高等专科学校的人工湖好像就是利用引水换水法来改变这种流动性较差的水源的水质问题。

但是引水换水法主要是利用清洁水源来将污染水源加以稀释，因此较为浪费清洁水源，也不是降低污染水源的长久办法。

毕竟我国地表水资源匮乏，长期使用引水换水法也将导致人类最后无水可用。

2.3生物法

2.3.1活性污泥法

活性污泥是微生物群体及它们依附的有机物质和无机物质的总称，活性污泥法是利用悬浮在水中生长的微生物絮体处理化学需氧量的一种方法。

现如今主要利用活性污泥法的主要工艺有：

氧化沟、AB法（吸附生物降解活性污泥法）、SBR（序批式活性污泥法）以及CASS（循环式活性污泥法）工艺等。

活性污泥主要是通过好氧微生物生长繁殖后凝聚在一起形成的物质，好氧活性污泥的色泽为褐色，具有较好的絮凝作用。

2.3.2AF厌氧生物滤池

AF厌氧生物滤池是对微生物固定化技术的一种高效的表达形式。

固定化技术是指将特定的微生物利用某种技术将其固定在特定的载体上，让微生物密布在载体上并保持着相对的性能，在外界条件适宜的情况下可以迅速生长、繁殖的一种生物技术。

固定的方法主要有如下几点：

①吸附法：

微生物与载体之间通过某种作用从而达到吸附效果；②交联法：

又名无载体固定化法，化学交联法是指利用醛类、胺类等具有双功能或多功能基团的交联剂与生物体之间形成共价键相互联结形成不溶性的大分子加以固定；物理交联法指在微生物培养过程中，适当改变悬浮液的条件（如温度、酸碱度、离子强度）使微生物细胞间发生作用而颗粒化或絮凝实现固定化；③包埋法：

将生物体通过聚合作用拦截在网状中，令生物体不能流失出来，但是却可以让基质和产物扩散出来，这是固化法中最为常用的。

王琴琴【10】等提出的新型的软硬双床AF厌氧生物滤池在水力条件为24小时的前提下，不仅仅对COD的降解率可以高达92.21%，而且适用于不同水质，运行时也相对较稳定。

3材料与方法

3.1研究水体概况

本次试验主要以成都纺织高等专科学校的人工湖的水质分析为例，该人工湖作为成都纺织高等专科学校的主要景观，学校对湖水的改善及其景观的建设非常重视，乐园不仅仅为师生们提供了良好的学习与工作环境，而且也代表着我们学校的脸面问题，最重要的是可以个体体现整体，由乐园人工湖反映出其他人工湖的状况。

乐园人工湖面积不算大，结构也相对简单，但自净能力较差，属于缓流水体，湖水一旦被污染，很难得到降解。

乐园水质状况逐年下降。

从感官上来讲，近年来该人工湖色度变大，有些偏黄绿色；水中悬浮物也较多；而且夏季湖水还会散发出浓烈的臭味，给人们的视觉和嗅觉带来了污染。

再次表明了本次研究与治理的必要性。

下图展现出了乐园人工湖湖水的大致污染状况。

水体中的悬浮物较多，从水体边缘可以看出水质并不好。

图2-1乐园水质情况图2-2乐园水质情况

3.2考察指标与方法选择

本文主要考察对象是有机物，而有机物的监测方法有很多，如快速消解分光光度法（HJ/T399-2007）、高锰酸盐指数（GB11892-89）和重铬酸钾法（GB11914-89），对不同的水体环境，我们应选择合适的方法对有机物进行测定。

成都纺织高等专科学校的人工湖属于一般景观水体，其水质应符合GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水域标准，根据乐园的水环境、水质现状和实验室条件，测定方法参照高锰酸盐指数（GB11892-89）国家标准测定方法。

重铬酸钾法【11】主要的优点是测定的化学需氧量的值比较准确、彻底、灵敏度也相对较高，但是人工湖属于地表水，对于地表水中有机物的测试利用高锰酸盐指数就可以了。

更何况如果利用重铬酸钾法测试地表水会使成本增高，造成二次污染，还有水中的氯离子、硝酸根离子、硫化物等还原性物质会消耗氧化剂重铬酸钾的量，致使测得的值偏高。

与重铬酸钾法比较，高锰酸盐指数【12】节约成本、耗时短、不会造成二次污染以及地表水的测试选择高锰酸盐指数更加合适，因此下面我选择的是高锰酸盐指数进行试验研究。

3.3原理

试样中加入已知量的高锰酸钾溶液和硫酸，在酸性介质中煮沸30min后趁热加入过量的草酸钠溶液后再用高锰酸钾溶液滴定试样中剩余的草酸钠。

从而计算出高锰酸盐指数。

3.4药品及器材

表1-1实验药品

实验试剂

试剂纯度

生产厂家

硫酸（H2SO4）

分析纯

成都科龙化工试剂厂

高锰酸钾（KMnO4）

优级纯

成都科龙化工试剂厂

草酸钠（Na2C2O4）

分析纯

成都科龙化工试剂厂

注：

1）试剂的配制方法严格按照GB11892-89国家标准；

2）实验用水为无还原性物质的蒸馏水。

表1-2实验器材

实验器材名称

规格

生产厂家

万用电炉

功率1000w

沈阳通用电炉制造有限公司

玻璃棒

均质

天津市天波玻璃仪器有限公司

锥形瓶

250ml

天津市天波玻璃仪器有限公司

容量瓶

100ml、1000ml

天津市天波玻璃仪器有限公司

烧杯

50ml、100ml、1000ml

天津市天波玻璃仪器有限公司

移液管

5ml、10ml

天津市天波玻璃仪器有限公司

酸式滴定管

50ml

天津市天波玻璃仪器有限公司

注：

1）新的玻璃仪器需要用高锰酸钾溶液清洗干净，避免实验误差。

3.5测定步骤与数据处理

3.5.1水样的测定

取100ml试样置于250ml锥形瓶中，加入5ml（1+3）的硫酸溶液，再加入10ml高锰酸钾溶液，煮沸30min，加入10ml草酸钠溶液后锥形瓶中溶液变为无色，再趁热用高锰酸钾溶液滴定至粉红色，并记录消耗的高锰酸钾的体积。

注意：

①加热后锥形瓶中残留的高锰酸钾溶液应最好为1/2或者1/3，过少则溶液褪色表明稀释倍数需要加大；②严格控制反应时间，化学反应需要一定的时间，但是时间过长会导致测定值偏高，反之测定值偏低；③必须趁热进行高锰酸盐指数的滴定，否则温度过低草酸会进行分解。

3.5.2数据处理

（1）不稀释

高锰酸盐指数=[（10+V1）×10/V2-10]×C×8×1000/100

（2）稀释

高锰酸盐指数={[（10+V1）×10/V2－10]－[（10+V0）×10/V2－10]×f×C×8×1000/V3

V0－空白试验消耗高锰酸钾溶液的体积，ml；

V1－样品滴定时，消耗高锰酸钾溶液的体积，ml；

V2－标定时，消耗高锰酸钾溶液的体积，ml；

V3－测定时，取样体积，ml；

f－稀释样品时，蒸馏水在100ml测定时用体积所占比例；

C－草酸钠溶液，0.0100mol/L.

3.6实验过程及结果分析

3.6.1乐园有机物测定

图3-1四季湖入口有机物含量的变化

图3-2四季湖出口有机物含量的变化

图3-1和图3-2将2015年乐园水中的湖入口及湖出口四季的有机物的大致情况展现了出来。

由图可知，乐园湖水秋季有机物含量较高，根据地表水环境质量标准ⅴ类显示，景观用水的高锰酸盐指数不超过15mg/l，但是图3-1和图3-2秋季的高锰酸盐指数却超过了地表水环境质量标准，因此需要通过一定的方法对其加以降解。

图4-12015后半年湖入口有机物变化

图4-22015后半年湖出口有机物变化

图4-1和图4-2展现出了乐园湖水入口及出口在2015年后半年有机物的含量的变化情况，再次指出了湖水秋季的污染情况较为严重。

由于GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水域标准指出景观水的高锰酸盐指数不超过15mg/l，但是由上图所示，乐园秋季有机物污染较为严重，均超过地表水环境质量标准。

因而需要对乐园水中有机物进行降解。

3.6.2亚铁盐实验处理结果

我采用的是上述介绍方法中的亚铁盐的处理方法是因为由上述所阐述的亚铁盐的优点及其用途表明：

亚铁盐可以很好的帮助降低水中的有机物的含量。

通过个人长期的实验研究将亚铁盐与双氧水两者相互配合起来，更加可以达到不可估量的效果。

该实验的进行是对图4-1中九月份湖入口的水质为基础进行处理，在乐园湖入口位置取好水样后，混匀，分别取数个50ml的水样倒入不同的烧杯中等待实验加药处理。

下面的图是经过我们长期的实验数据积累与分析，大致得到的实验结果如下。

（1）双氧水一定时，硫酸亚铁对有机物的去除的影响

图5-1亚铁盐对有机物的去除影响

图5-1主要是介绍硫酸亚铁与双氧水对水中有机物的处理。

令所有外界条件及双氧水一致的条件下，改变硫酸亚铁的加入量而观察其对有机物的含量的改变情况。

该实验在已准备好的四个含有50ml水样的烧杯中，将酸度调至4左右，分别加入0.2g、0.3g、0.4g、0.5g的硫酸亚铁，然后都加入0.5ml的双氧水，控制好相同的温度及时间进行反应并测得实验结果。

结果显示增加硫酸亚铁的量可以将水中的有机物含量降低，并且降低的量成一定的线性关系。

（2）亚铁盐一定时，双氧水对有机物的去除的影响

图5-2双氧水对有机物的去除影响

图5-2是令外界条件及亚铁盐的加入量为一定值，从而改变双氧水的加入量，进而观察根据双氧水的增加，有机物将是怎样变化的。

该实验在已准备好的四个含有50ml水样的烧杯中，将酸度调至4左右，四个烧杯中都加入0.3g的硫酸亚铁，然后分别加入0.35ml、0.45ml、0.55ml、0.65ml双氧水，控制好相同的温度及时间并测得实验结果。

从上图可知在亚铁盐的量不改变的情况下，随着双氧水的增加，有机物的值也会逐步降低并成一定的线性关系。

（3）双氧水用量一直增加对有机物去除的影响

图5-3双氧水用量一直增加对有机物去除的影响

图5-3的实验准备还是分别取6个50ml的水样，将酸度调为4后加入0.3g的硫酸亚铁，然后分别移取0.80ml、0.90ml、1.00ml、1.10ml、1.20ml及1.30ml的双氧水，控制好相同的时间及温度进行反应后测得实验结果。

由图4-3显示得知：

当亚铁盐一定的条件下，一直增加入双氧水的量，加到一定程度时，无论再加多少双氧水，水样的化学需氧量都不会再有所变化。

因此亚铁盐与双氧水的配合程度也是有一定的限制的，并不代表无限制的加入，也可以无限制的降低化学需氧量。

3.6.3分析讨论

（1）有机物的去除效果

对于有机物的去除效果，由上文所述利用化学法中的亚铁盐的处理可以很好的降解有机物。

从上述种种数据显示：

亚铁盐对化学需氧量的降解有着巨大的作用。

对有机物的降解高达70%左右。

（2）有机物的去除方法

综上所述，有机物的去除方法分别有物理法、化学法及生物法，但是我选择的有机物的处理方法是化学法硫酸亚铁的处理，该方法不仅仅方便、快捷，而且对有机物较好的去除率，高达70%，利用该方法对受有机污染的地表水进行处理，结果完全可以达到GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水域标准。

3.7亚铁盐处理水体的可行性

亚铁盐虽然对水体中有机物的去除率较高，但是亚铁盐属于化学法，化学法都需要投加一定的化学药品对水体进行处理，但是对于景观水体来说，如果妄自将水体中投加化学药品，很可能造成二次污染，增加处理难度。

因此对亚铁盐在人工湖中的可行性研究还需进一步的分析。

亚铁盐是依靠亚铁离子的氧化性、凝聚性来对水体中的有机物进行处理。

但是同时也会增加水体中的亚铁离子。

但是水体中的亚铁离子并不稳定，时间一长可以会转变成铁离子，最后形成胶体可以通过沉淀去除。

4结论及建议

4.1结论

由上述实验结果显示，经硫酸亚铁与双氧水相互配合进行的实验研究，基本上可以将景观水体的指标标准达到GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水域标准。

在一定量的情况下，由硫酸亚铁与双氧水的加入量的增加可以有效的降低有机物的含量，并且达到较好的处理结果，但是不少长久之计。

4.2建议

4.2.1源头控制

从自己做起，节能减排。

[13]一味的依靠利用外来工艺及方法进行处理还不如我们每一位公民从自己的身边做起，不乱排乱放，节制自己、克制自己并时刻提醒身边的人，携手共建优美的环境。

4.2.2强化管理

严格管理，不准乱拍乱放。

在公共场所制定相应的惩罚措施，如发现不爱护环境、向人工湖中乱排乱放的情况，立即加以制止并对其进行一定的罚款措施以作警戒，时刻提醒人们爱护环境。

4.2.3生态修复

在人工湖中可以适当种植一些植被，[14]如：

沉水植物、浮水植物及挺水植物。

植被根系可以较好的吸收水中的一部分有机物并把它们当作是自己的养料并加以吸收，不仅仅可以提供植物生长所必须的元素，而且也令水体中有机物得到了降解。

5参考文献

1.唐玉朝，王坤，王健.某人工湖水污染现状及控制措施研究[J].自然科学版，2006

（2），14

（1）.

2.王军.某新小区人工湖水环境状况评价及污染控制措施研究[D].重庆大学，2008年.

3.杨晓瑞.人工湖水质污染状况分析及治理建议-以校内学源湖为例，天津市，2013（6）.

4.林文戈.城市人工湖水质预测与评价方法研究[D].西安建筑科技大学，2008.

5.杨铭，郭秀英。

浅谈城市景观人工湖污染及生物治理方法探讨[J].科协论坛，2013,（04）.

6.JohnB.Braden,Douglas