城市河道水质影响因素的研究

论文摘要

随着经济的快速发展和城市化进程的加快,城市产业及人口高度密集,对环境的负面影响日渐增大,导致城市河道污染负荷严重,河道生态系统遭到破坏,水体自净能力几乎完全丧失,水质持续恶化甚至出现黑臭现象。本文以苏州市城区典型污染河道——官渎花园内河为例,采用主成分分析法进行水质评价,评价结果显示主要污染物有CODcr、NH3-N、TP=污染负荷严重、自净能力弱是城市河道水质恶化的普遍原因,因此对城市河道而言,在削减污染负荷、快速去除污染物的基础上,更关键的是要恢复水体的自净能力,建立生态系统的良性循环,才能从根本上改善水质并实现河道水质的长效维持。天然水体自净是一个极为复杂的过程,并且自净过程中受诸多因素影响。本文对水体自净能力影响因素进行研究,在此基础上探讨提升城市重污染河道水体自净能力的有效措施。以官渎花园内河为原型建造室外模拟河道,针对影响水体自净能力的五个重要因素——水流速度、复氧能力、微生物性质、污染物初始浓度、温度进行对比实验,研究这五个因素与河道水体自净参数之间的关系。采用聚类分析方法综合分析各影响因素对水体自净能力的贡献程度,将五个影响因素对自净能力的影响程度进行了相似性归类。研究结果表明,水流速度和微生物性质这两个影响因素对提高水体自净化效果明显,其次是水体的复氧能力。本文进一步对上述三种因素分别进行了单因素和三因素组合的模拟实验,结果表明,三因素组合下的kconcr、kNH3-N、kTp分别增加了279%、330%和86.4%,自净能力提高效果远远好于单因素的情况。将该研究结果应用到官渎花园内河的河道整治工程中,形成渗滤净化技术—人工水力循环—曝气复氧的城市污染河道自净能力恢复集成技术体系,为城市河道水环境综合整治技术的选择提供了参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 城市河道的特点
• 1.1.2 城市河道水环境现状
• 1.1.3 恢复水体自净能力是改善城市河道水环境的关键
• 1.2 水体自净研究现状
• 1.2.1 水体自净过程
• 1.2.2 自净能力的表征
• 1.2.3 自净能力的影响因子
• 1.3 问题的提出及其研究意义
• 1.3.1 问题的提出
• 1.3.2 研究目的及意义
• 1.4 本文的研究内容
• 1.5 研究方法与技术路线
• 1.5.1 研究方法
• 1.5.2 技术路线
• 第二章 官渎花园内河污染特征分析
• 2.1 主成分分析方法介绍
• 2.1.1 主成分分析法的基本思想及原理
• 2.1.2 主成分分析法的应用
• 2.1.3 主成分分析法的步骤
• 2.2 官渎内河污染特征分析
• 2.2.1 官渎内河的自然概况及监测断面的选取
• 2.2.2 各监测断面间相对污染程度的评价
• 2.2.3 主要污染指标的筛选
• 2.3 本章小结
• 第三章 城市河道水质影响因素的实验研究
• 3.1 实验设计思路
• 3.2 实验目的
• 3.3 实验背景
• 3.4 实验材料和方法
• 3.4.1 实验方法
• 3.4.2 实验装置
• 3.4.3 实验监测项目
• 3.4.4 实验方案
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 水体流速影响实验结果
• 3.5.2 复氧能力影响实验结果
• 3.5.3 微生物性质影响实验结果
• 3.5.4 温度影响实验结果
• 3.5.5 污染物初始浓度影响实验结果
• 3.6 本章小结
• 第四章 城市河道自净能力影响因素的聚类分析
• 4.1 聚类分析
• 4.1.1 聚类分析的基本思想
• 4.1.2 聚类分析的种类
• 4.1.3 聚类分析的步骤
• 4.2 污染物降解系数的计算
• 4.2.1 CODcr降解系数的计算
• 4.2.2 硝化系数的计算
• 4.2.3 TP降解系数的计算
• 4.3 各因素影响下自净能力的变化
• 4.3.1 水体流速影响下自净能力的变化
• 4.3.2 复氧能力影响下自净能力的变化
• 4.3.3 微生物性质影响下自净能力的变化
• 4.3.4 温度影响下自净能力的变化
• 4.3.5 污染物初始浓度影响下自净能力的变化
• 4.4 城市河道自净能力影响因素的系统聚类分析
• 4.4.1 不同因素影响下各污染物降解系数的变化率
• 4.4.2 系统聚类分析的介绍
• 4.4.3 城市河道自净能力影响因素的系统聚类分析
• 4.4.4 聚类结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 城市河道自净能力恢复集成技术探讨
• 5.1 组合因素影响实验
• 5.1.1 组合因素影响的实验研究
• 5.1.2 组合因素影响的实验结果
• 5.1.3 城市河道水质改善方案的探讨
• 5.2 官渎花园内河的污染情况
• 5.3 官渎花园内河自净能力恢复集成技术方案
• 5.3.1 强化微生物作用
• 5.3.2 改善水体流动性
• 5.3.3 提高复氧能力
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 作者简介