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当前位置:首页 > 商业/管理/HR > 公司方案 > 化学工艺治理水体富营养化的初步研究——陈继文
化学工艺治理湖泊富营养化的初步研究摘要:近十几年来,随着我国工业和农业发展水平的不断提高,在给人们衣食住行等各方面带来极大便利的同时,也带来了一系列不容忽视的污染问题。其中,最为突出的便是水污染问题,而水污染中首推湖泊富营养化问题。湖泊富营养化,给人类社会带来了不可估量的经济损失,严重地影响到了人们的日常生活,对于湖泊富营养化,已经到了刻不容缓的地步。本文根据现阶段湖泊富营养化治理的状况和所存在问题,从湖泊富营养化的源头工农业污水出发,以化学工艺的手段,提出对湖泊富营养化治理的相关研究。关键词:化学工艺;污水;湖泊富营养化;现阶段湖泊富营养化.......................................................................................................................1湖泊富营养化的产生及其原因...............................................................................................1湖泊富营养化指标...................................................................................................................2湖泊富营养化危害...................................................................................................................4湖泊富营养化的治理现况.......................................................................................................5化学工艺处理污水...........................................................................................................................6结束语..............................................................................................................................................8现阶段湖泊富营养化湖泊富营养化的产生及其原因湖泊的富营养化在学术上的定义,是指湖泊水体在自然因素和人类活动的影响下,造成水体生产力从低的贫营养状态逐步向生产力高的富营养状态过度的一种现象。主要表现在湖泊内氮、磷含量过高,超过湖体的自净能力,使得湖泊中大量的蓝藻类植物疯狂生长,促使水体透明度降低,溶解氧降低,水质恶化和二次有机污染。从湖泊的富营养化的定义上我们可知,湖泊的富营养化在非人为因素的条件下也可以从贫营养状态过渡到富营养状态,天然湖泊,开始是水深而营养物质少的贫营养湖,不断接纳流入的营养物质后面成为成为中营养湖,继之成为水深变浅而营养物质多的营养湖,最终发展成为沼泽地和森林或干地,幸运地是,这一过程的完整时间需要数百到数千年的时间,可以由下图来演示这一过程:在现代文明社会中,出于人类活动影响的加剧,湖泊又贫营养向富营养的演化过程大大加快,往往在几十年甚至更短的时间内就能完成。当湖泊叠加人类活动的影响后,湖泊营养化过程将得到加强,在人口密集,工农业等环境压力大的区域,人类出于经济生产的需要,忽视自然发展规律,一方面以点,面源形式通过河渠,径流等途径向湖体排放工业、生活和农业废水;另一方面又通过种种活动破坏水生植被,缩小湖体自净容量,在湖泊附近进行各种工业、农业生产活动,促使营养程度急剧上升,这样做直接导致的结果,就是湖泊接纳了过剩的营养物质。湖泊富营养化指标一般采用水体中营养物质氮,磷浓度,COD,SD和叶绿素a等指标对湖泊,水库生态环境质量进行评价。下表1为中国环境监测总站推荐的湖泊(水库)富营养化评价方法及分级技术规范。下表2国外的富营养化分级标准详见下表。湖泊富营养化危害富营养化会影响水体的水质,会造成水的透明度降低,使得阳光难以穿透水层,从而影响水中植物的光合作用,可能造成溶解氧的过饱和状态。溶解氧的过饱和以及水中溶解氧少,都对水生动物有害,造成鱼类大量死亡。同时,因为水体富营养化,水体表面生长着以蓝藻、绿藻为优势种的大量水藻,形成一层“绿色浮渣”,致使底层堆积的有机物质在厌氧条件分解产生的有害气体和一些浮游生物产生的生物毒素也会伤害鱼类。因富营养化水中含有硝酸盐和亚硝酸盐,人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水,也会中毒致病。在形成“绿色浮渣”后,水下的藻类会因得不到阳光照射而呼吸水内氧气,不能进行光合作用。水内氧气会逐渐减少,水内生物也会因氧气不足而死亡。死去的藻类和生物又会在水内进行氧化作用,这时水体也会变得很臭,水资源也会被污染的不可再用。湖泊水质和营养化污染最直接的后果就是造成水质量的下降,优质水资源地不断减少,难以满足各地区经济发展和生活水平提高对水资源的要求,水质型缺水问题十分严重。例如,太湖地区2001年的调查资料显示,全流域地区的137亿m3的地表水资源中,适合饮用和一般工农业用水的优质水资源量约为41.1亿m3,约占该地区水资源总量的30%,适合电力冷却和农业灌溉用水的水资源量为50.7亿m3,约占该地区水资源总量的37%,已经不可用的水资源为45.2亿m3,约占该地区水资源总量的33%。表明该地区已有1/3的水资源失去了任何利用价值,短缺部分的水资源直接影响该地区居民生活饮用水源地的供水安全。类似的水质型缺水带来的影响在其他地区时有发生,湖泊富营养化,严重地影响到了人们的日常生活。湖泊富营养化的治理现况自20世纪90年代初起,联合国经济合作与发展组织(OECD)就针对湖泊富营养化的治理做了较为全面的总结,美国,日本和西欧就系统地对Tache湖、琵琶湖、霞浦湖和康斯坦士湖开展湖泊富营养化机制的研究,并且取得了一定的研究成果。20世纪80年代以来,我国科学家对湖泊富营养化的外源负荷、环境容量、污染控制理论与实践等方面进行了大量的研究工作,针对日趋严重的湖泊水质恶化问题,各级政府已开始重视对湖泊环境的治理,包括底泥清淤、污染源的控制、湖泊生态恢复等等,例如为了控制富含底泥的湖泊水体内源污染,人们往往较多地选用挖泥来解决其污染方法之一,虽然该做法存在过多争议。总的来说,现阶段对湖泊富营养化的治理技术仍未发展到令人满意的地步,不仅在生物治理方面具有很大的发展空间,而且在化学治理方面,同样可以进一步完善和创新。化学工艺处理污水对于湖泊富营养化的治理方法,由于湖泊的占地面积大,涉及诸多问题,需要考虑的因素有很多,而不仅是物理方法,化学方法,又或者是生物方法,共同点是都毫无意外地需要大量的人力物力去投入,使得我们在探索最佳的治理湖泊富营养化方法上仍然有很长的路要走。本人如今仅仅是一位大学二年级学生,由于水平和精力有限,不能以湖泊为研究对象去探索治理湖泊富营养化的处理方法,退而求其次,从湖泊富营养化的源头出发,即从工业、农业向湖泊排除的废水出发,通过对各类废水中氮磷元素的处理,到达控制现阶段湖泊富营养化的日渐扩大趋势,为未来人类探索出最佳的治理湖泊富营养化的处理方法争取宝贵时间。工农业排出的废水中的氮主要有无机氮和有机氮之分。无机氮包括氨态氮(简称氨氮)和硝态氮。氨氮包括游离氨态氮NH3-N和铵盐态氮NH4+-N;硝态氮包括硝酸盐氮NO3--N和亚硝酸盐氮NO2--N。有机氮主要有尿素、氨基酸、蛋白质、核酸、尿酸、脂肪胺、有机碱、氨基糖等含氮有机物。可溶性有机氮主要以尿素和蛋白质形式存在,它可以通过氨化等作用转换为氨氮;磷:主要是磷酸盐。除氮磷方法如下:1、铁盐凝聚沉降法原理(文字、化学方程式)、流程图、使用条件三价铁盐易与磷酸盐反应生成不溶性的磷酸铁。二价铁盐也能和污水中的磷反应生成不溶性沉淀物。投加铁盐去除磷,可以在一级处理或者二级处理的任何普通的生化反应池内完成。在一级处理时,铁盐等化学物质投加到输入的废水中,磷便在一级处理的沉淀池中沉淀下来。在二级处理时,铁盐则投加在二次沉淀池中,使磷沉淀去除。2、铝离子交换法:铝离子与磷酸盐具有特别强的亲合力,可以选择性地从废水中去除磷。而后,用高浓度的氢氧化物,如氢氧化钠回收铝,再用石灰回收氢氧化钠,回收的铝和氢氧化钠可以循环利用。但从经济性角度考虑,铝离子交换法需谨慎选用。3、石灰凝聚与氨气提法用石灰去除污水中的磷是一种比较实用而且比较经济的方法。在pH值偏碱时,石灰与磷发生反应,生成磷酸盐和无机氢氧化物,磷酸盐和悬浮物质随反应生成物凝聚沉淀下来,达到去除磷的目的。当投加石灰时,污水pH值升高,促使平衡NHNH3↑+H+向右移动,使污水中氨氮变成氨气而逸散进入大气中,如果反应过程中加强对水搅动并配以通风条件,就可能使污水中的氨氮绝大部分以氨气形式扩散进入空气中,达到去除污水中氨氮的目的。氨汽提法就是基于该原理来脱氮,经过氨汽提塔作用,可将污水中50~98%的氨氮去除。结束语在湖泊富营养化日益严重的今天,身为大学生的我们,责无旁贷的挺身而出,在湖泊富营养化的治理道路上奋发前行,尽自己的一份绵薄之力。年轻是我们赖以为傲的资本,未来属于我们,面对逆境,我们骄傲而勇敢,自强而不屈,纵使在治理湖泊富营养化的征途中,荆棘万里,寸步难行,我们也要用我们的血肉之躯踏出一条清晰可见的血路来。参考文献:1、虞孝感.2003.长江流域可持续发展研究.北京:科学出版社.489.2、范成新,王春霞.长江中下游湖泊环境地球化学与富营养化.北京:科学出版社,2007:5-14.3、濮培民等.2000.底泥疏浚能控制湖泊富营养化吗?湖泊科学,12(3):269~279.4、高俊发.水环境与科学.北京:化学工出版社,2003:101.[1]作者姓名,作者姓名.参考文献题目[J].期刊或杂志等名称,年份,卷(期数):页码.[2]刘凡丰.美国研究型大学本科教育改革透视[J].高等教育研究,2003,5(1):18-19.没有卷的就直接写2003(1)(本条为期刊杂志著录格式)[3]谭丙煜.怎样撰写科学论文[M].2版.沈阳:辽宁人民出版社,1982:5-6.(本条为中文图书著录格式)[4]作者姓名.参考文献题目[D].南京:南京农业大学,2002:页码.(本条为硕士、博士论文著录格式)[5]作者姓名.参考文献题目[N].人民日报,2005-06-12.(本条为报纸著录格式)[6]作者姓名.参考文献题目[C]//作者姓名.论文集名称.城市:出版单位(社),年代:页码.(本条为论文集著录格式)[7]外国作者姓名.参考文献题目[M].译者(名字),译.城市:出版单位,年代:页码.(本条为原著翻译中文的著录格式,多个译者可写为:***,***,***,等译.)(宋体五号)
本文标题:化学工艺治理水体富营养化的初步研究——陈继文
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