水环境保护课设
水环境保护课程设计报告书
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一.污染源的评价
三股工业废水和城市生活污水,确定主要污染源、主要污染物排序(DO和pH不考虑),列表计算,并画图表示。
1.确定主要污染物、主要污染源
由题意可得下列三表:
表2 等标污染负荷计算表
2.主要污染物、主要污染源示意图
二.水资源质量现状评价
1.单因子评价法
(1) 主要污染物和主要污染源断面排序
DO和pH要单独算
由DO: pH:
SDO,f=
DOf-DOjDOf-DOs
DOjDOs
~DOj≥DOs
SpH,f=SpH,f=
7.0-pHj7.0-pHsdpHj-7.0pHsv-7.0
~pHj≤7.0
SDO,f=10-9~DOj
DOf=468/(31.6+T)
所以得:
表5 DO和pH的单因子指数
~pHj>7.0
表6总的单因子指数
(2)主要污染物和主要污染源断面排序示意图
2 模糊综合评价法
(1)水质分级标准
(2)各评价因子别隶属函数 1)DO 的隶属函数
00x≤6⎧⎧
⎪⎪
Ι级水 y1=⎨(x-6.56
⎪⎪x-51x≥7.5⎩⎩⎧0
⎪
Ⅲ级水 y3=⎨6-x
⎪(x-3)2⎩
x≥6,x≤3
0⎧⎪
5
⎪x-23
x≥7.5,x≤56
5
⎧0⎪
Ⅴ级水 y5=⎨3-x
⎪1⎩
2)BOD5的隶属函数
x≥3
2
⎧0⎪
Ι级水 y1=⎨3-x
⎪1⎩⎧0⎪
2
⎪4-xx≤2⎩
x≥3x≤2,x≥42
3
⎧0⎪
Ⅲ级水 y3=⎨x-3
⎪(6-x)2⎩⎧0⎪
Ⅴ级水 y5=⎨(x-6)4
⎪1⎩
3)COD的隶属函数
x≥6,x≤3
0⎧⎪
3
⎪(10-x)44
6
x≥10
00x≥15⎧⎧
⎪⎪
Ι级水 y1=⎨(15-x10
x≤10 ,x≥2010
15
0⎧⎪
Ⅲ级水 y3=⎨(x-15)⎪(30-x)⎩0⎧⎪
Ⅴ级水 y5=⎨(40-x)⎪1⎩
4)氰的隶属函数
x≤15,x≥30
0⎧
⎪
15
x≥40,x≤2020
30
30
0x≥0.050⎧⎧
⎪⎪
Ι级水 y1=⎨(0.05-x)0.0450.005
⎪⎪(0.1-x)0.051x≤0.005⎩⎩0⎧
⎪
Ⅲ级水 y3=⎨(x-0.05).05
⎪(0.15-x).05⎩0⎧
⎪
Ⅴ级水 y5=⎨(x-0.15)0.05
⎪1⎩
5)挥发酚的隶属函数
x≥0.1,x≤0.0050.005
0.05
x≥0.15,x≤0.05
0⎧
⎪
0.05
⎪(0.2-x0.050.1
0.15
x≥0.2
0x≥0.0020⎧⎧
⎪⎪
0.001
⎪⎪(0.005-x.0031x≤0.001⎩⎩0⎧⎪
Ⅲ级水y3=⎨(x-0.0020.003
⎪(0.01-x)0.005⎩0⎧
⎪
Ⅴ级水 y5=⎨(x-0.010.99
⎪1⎩
6)氨氮的隶属函数
x≥0.005,x≤0.0010.001
0.002
x≥0.01,x≤0.002
0⎧
⎪
0.002
⎪(0.1-x0.990.005
x≥0.1
0x≥0.50⎧⎧
⎪⎪
0.15
⎪⎪(1-x0.51x≤0.15⎩⎩0⎧⎪
Ⅲ级水y3=⎨(x-0.5)0.5
⎪(1.5-x)0.5⎩0⎧⎪
Ⅴ级水 y5=⎨(x-1.50.5
⎪1⎩
x≥1,x≤0.150.15
0.5
x≥1.5,x≤0.5
0⎧⎪
0.5
⎪(2-x.51
1
1.5
1.5
(3)各断面评价因子隶属度计算 表8各断面评价因子隶属度计算结果
(4)各断面权重系数计算结果
(5)对IV和V断面进行综合评价
1)IV断面实测六项指标值为:{4.0/DO,5.0/BOD5,29/COD,0.050/氰,0.005/挥发酚,0.7/氨氮} 则可计算出一个6*5的模糊关系矩阵:
⎧00⎪00⎪
⎪00R=⎨
⎪0.1⎪00⎪
⎩00.60.50.50⎫0.50.50⎪⎪0.10.90⎪
⎬
000⎪100⎪
⎪
0.400⎭
表10 IV断面水质评价权重系数计算结果 由此可见A={0.250.210.260.100.040.14} 采用模型1,M(∧,∨)
⎧00⎪00⎪
⎪00
B=A*B={0.250.210.260.100.040.14}⎨
⎪0.1⎪00⎪
⎩00.6
归一化后得到B={00.220.380.400}
0.50.50⎫0.50.50⎪⎪0.10.90⎪
⎬={00.140.250.260}
000⎪100⎪
⎪
0.400⎭
因此,IV断面水质评价等级为:对I级水的隶属度为0,对II级水的隶属度为0。22,对III级水的隶属度为0.38,对IV级水的隶属度为0.40,对V级水的隶属度为0。 采用模型2,M2(∙,⊕)
⎧00⎪00⎪
⎪00
B=A*B={0.250.210.260.100.040.14}⎨
⎪0.1⎪00⎪
⎩00.6
归一化后得到B={00.190.350.460}
0.50.50⎫0.50.50⎪⎪0.10.90⎪
⎬={00.190.350.460}
000⎪100⎪
⎪
0.400⎭
因此,IV断面水质评价等级为:对I级水的隶属度为0,对II级水的隶属度为0.19,对III级水的隶属度为0.35,对IV级水的隶属度为0.46,对V级水的隶属度为0。
2)V断面实测六项指标值为:{5.5/DO,3.7/BOD5,17/COD,0.044/氰,0.004/挥发酚,0.8/氨氮} 则可计算出一个6*5的模糊关系矩阵:
0.50.50⎧0
⎪00.30.70⎪⎪00.60.40R=⎨
00⎪0.130.87
⎪00.330.670⎪
0.40.60⎩0
0⎫
0⎪⎪0⎪⎬ 0⎪0⎪⎪0⎭
表11 V断面水质评价权重系数计算结果
由此可见A={0.230.200.200.120.040.21} 采用模型1,M1(∧,∨)
0.50.50⎧0
⎪00.30.70⎪⎪00.60.40
B=A*B= {0.230.200.200.120.040.21}⎨
00⎪0.130.87
⎪00.330.670⎪
0.40.60⎩0
归一化后得到B={0.200.400.4000}
0⎫
0⎪⎪0⎪
⎬= {0.120.230.2300} 0⎪0⎪⎪0⎭
因此,V断面水质评价等级为:对I级水的隶属度为0.20,对II级水的隶属度为0.40,对III级水的隶属度为0.40,对IV级水的隶属度为0,对V级水的隶属度为0。 采用模型2,M2(∙,⊕)
0.50.50⎧0
⎪00.30.70⎪⎪00.60.40
B=A*B= {0.230.200.200.120.040.21}⎨
00⎪0.130.87
⎪00.330.670⎪
0.40.60⎩0
归一化后得到B={0.020.490.4900}
0⎫
0⎪⎪0⎪
⎬= {0.020.500.4900} 0⎪0⎪⎪0⎭
因此,V断面水质评价等级为:对I级水的隶属度为0.02,对II级水的隶属度为0.49,对III级水的隶属度为0.49,对IV级水的隶属度为0,对V级水的隶属度为0。
三.水环境影响评价
1以两个断面间参数的平均值代替两个断面间任一点的参数的数值 2断面各污染物的浓度作为起始断面的污染物浓度 3数学模型:
采用合适的数学模型,计算BOD浓度、DO浓度、氧亏、COD、挥发酚、氨氮、氰浓度沿程变化情况
4计算结果
如下表所示: 表12 计算结果
5.各评价因子沿程分布示意图
四 评价结论
1.污染源评价结论
经计算分析可知
污染物挥发酚、氨氮、氰、BOD5、COD所占比例分别为0.3285、0.0037、0.0053、0.3942、0.2683,所以其排序为:2、5、4、1、3;
污染源含酚废水、含氰废水、酸碱废水、生活污水所占比例为0.3322、0.0053、0.3559、0.3066 所以其排序为:2、4、1、3。
2.水资源质量现状评价结论
本次水资源质量现状评价采用了单因子评价法和模糊综合评价法,现分别从两种方法来进行评价总结 (1) 单因子评价法
在进行单因子评价中,其单因子评价指数的确定尤为重要,一般用Ii=Ci/Si(其中Ci为第i种评价因子在环中的观测值,Si为第i种评价因子的评价标准),但DO和pH的单因子指数确定时要采用另外的方法,如下:
DO: pH:
SDO,f=
DOf-DOjDOf-DOs
DOjDOs
~DOj≥DOs
SpH,f=SpH,f=
7.0-pHj7.0-pHsdpHj-7.0pHsv-7.0
~pHj≤7.0
SDO,f=10-9~DOj
DOf=468/(31.6+T)
~pHj>7.0
主要污染物DO、BOD5、COD、氰、挥发酚、氨氮、pH的平均单因子指数为1.232、0.930、1.000、0.234、0.880、0.740、0.170,所以其排序为:1、3、2、6、4、5、7;
主要污染断面I、II、III、IV、V的平均单因子指数为0.483、0.580、0.839、1.121、0.681 所以其排序为:5、4、2、1、3。 (2) 模糊综合评价法
本题中主要对IV和V断面进行了综合评价,两个断面分别采用了模型1和模型2进行计算
对IV断面采用模型1所得结果为::对I级水的隶属度为0,对II级水的隶属度为0。22,对III级水的隶属度为0.38,对IV级水的隶属度为0.40,对V级水的隶属度为0。
对IV断面采用模型2所得结果为:对I级水的隶属度为0,对II级水的隶属度为0.19,对III级水的隶属度为0.35,对IV级水的隶属度为0.46,对V级水的隶属度为0。
对V断面采用模型1所得结果为:对I级水的隶属度为0.20,对II级水的隶属度为0.40,对III级水的隶属度为0.40,对IV级水的隶属度为0,对V级水的隶属度为0。
对V断面采用模型2所得结果为:对I级水的隶属度为0.02,对II级水的隶属度为0.49,对III级水的隶属度为0.49,对IV级水的隶属度为0,对V级水的隶属度为0。
3.水环境影响评价结论
通过分析污染物BOD5,DO,D,COD,氰,氨氮,挥发酚浓度沿程变化情况及结合图形大致可得出: (1)BOD5在0~12km之间浓度成非线性增减,12km以上浓度逐渐减少。 (2)DO在1~8km之间浓度成非线性增减,之后成抛物线增加。 (3)D在0~11km之间浓度成非线性增减,之后浓度逐渐减少。 (4)COD在0~12km之间浓度成非线性增减,之后浓度成线性减少。
(5)氰在0~3km之间基本稳定,3~5km之间浓度有一段迅速下降过程,之后浓度基本趋于稳定。 (6)氨氮沿程基本趋于稳定,但浓度总体上有下降趋势。
(7)挥发酚在0~3km之间基本稳定,3~5km之间浓度有一段迅速增加过程,之后浓度基本趋于线性下降过程。
4.化工厂能否建设,是否满足环境保护目标?
加和型分指数在加权加和时,对结果有一种平均化的效应,这样容易掩盖某一项单因子评价指数极端不好时对环境质量评价的影响,因此还应不仅要考虑Ii的平均值,还应适当兼顾Ii中的最大值,所以在评价时应采用内梅罗水污染指数法。
通过内梅罗水污染指数法可以判定该工厂不宜建设。
5.水环境保护对策和建议
(1)提高公民保护水资源意识;
(2)政府应起到带头作用,节约水资源、保护水资源; (3)加大对工厂排污的监督措施;
(4)加强环保教育,使大家都加入到保护水环境的活动中来。