淳安城中湖主要污染物降解系數的估算討論

章宏偉

(浙江省水利水電勘測設計院，浙江 杭州310002)

在制定湖泊水質管理規劃時,需建立描述有機污染物降解規律的湖泊水質模型,而建模的關鍵是估計各種有機物的降解系數。有關湖泊可降解有機物降解系數的研究[1-6]，國內外已開展了大量的工作，常用的有野外實測數據估算、室內模擬實驗測定、經驗公式估計等。本文以淳安城中湖為例，根據所得水質監測資料，采用3種常用的湖泊降解系數的估值方法計算了城中湖主要污染物CODMn、T-P和NH3-N的降解系數，并對各估值結果進行分析討論，希望為水質模擬等實際研究工作中如何選擇湖泊降解系數的估值方法提供參考。

1 污染物降解系數的確定

1.1 野外實測數據估算

利用野外實測數據對參數進行計算，包括野外兩點測定法和野外多點測定法。

1.1.1 野外兩點測定法

對湖泊，在點源排放時，如測出離排放口x1、x2(x1＜x2)處的濃度c1、c2(有效結果應是c1＞c2)，按湖泊推流衰減模式(導則—6)有：

式中：φ——點源在湖泊中排放的混合角度，弧度為單位。中心排放可取2π，平直岸邊排放可取π，其它情況可酌情決定。Qp——廢水的排放量，m3/s；cp——污水中污染物的濃度，mg/l；ch——湖泊本底濃度，mg/l；k1——污染物降解系數，1/d；H1、H2——距排放口x1、x2處的平均水深，m。

1.1.2 野外多點測定法

原理與野外兩點測定法相同，只是進行了多點測量，并用最小二乘法進行了回歸處理。測得距點排放源xi(xi＞xi-1)處的污染物濃度為ci(ci＞ci=1)，則：

表4 降解系數k計算結果

1.1.3 降解系數估算

監測點取距城中湖西園總污口20m、200m和1000m三處，監測點水質數據見表1；距西園總污口20m和200m處水深分別為23.8m和27.5m；總污口日排放量為8500噸。按上面的計算方法，得到CODMn、T-P和NH3-N的降解系數見表2。

1.2 經驗公式估算

把湖泊視為一個完全混合反應器，并且不考慮漏，湖泊內污染物僅發生衰減反應并且符合一級反應動力學時，其方程可表達為：

式中：c——湖泊污染物濃度，mg/l；ci——第i個污染源入流濃度，mg/l；V——湖泊體積，m3；qi——第i個污染源入流水量，m3/d；k1——污染物綜合降解系數，1/d。（7）的穩態解為。若已知排入湖泊的污染物濃度、湖泊的本底濃度、水量及湖泊的體積，即可求得k=。根據對城中湖污染源的調查分析，目前排入城中湖的廢水量為 13058t/d，CODMn為 783.28kg/d、T-P 為 28.03kg/d 和 NH3-N為 257.6 kg/d，統計結果見表 3；城中湖水體體積取 7.57×107m3,CODMn、T-P 和 NH3-N 的本底濃度分別取 1.58mg/l、0.038mg/l和 0.077mg/l。 代入（7）式，得各污染物的降解系數，見表4。

表1 城中湖地表水質監測數據 單位：mg/l

表2 CODMn、T-P和NH3-N的降解系數 單位：l/d

表3 城中湖污染物調查一覽表

2 估值討論

本文分別采用野外兩點測定法、野外多點測定法和經驗公式估計三種方法計算了城中湖主要污染物CODMn、T-P和NH3-N的降解系數。這三種方法的適用條件和優缺點各不相同，因而計算結果也差別較大。

兩點測定法適用的條件是污染物排放源較為集中，避免測點之間有其它污染源或水量輸入輸出，其優點是計算簡便、易于實施，在實際工作運用較多，缺點是精度不高；多點測定法適用的條件和兩點測定法一樣，由于其采用了回歸處理，計算精度比兩點測定法要高，但要花費較大的人力、物力，同時由于測點較多，易受其它污染源的影響，在實際情況中很難滿足其適用條件。本文利用多點測定法計算得到的降解系數比兩點測定法計算得到的數值要小很多，其原因就是由于城中湖廢水排放口較分散，離西園排放口1000m處的監測點除了西園排污口的污染物貢獻外，其余各排污點對該監測點的水質影響也較大，導致該點的監測值與距西園排污口200m處監測點的監測數據相差不大，在此情況下計算出來的降解系數明顯要偏小。

采用零維穩態模型的表達式反求污染物的降解系數，其前提條件是湖泊是一完全混合反應器，水質空間差異很小。在實際情況中由于湖泊水體的流動性小，污染物在湖泊中的擴散能力很弱，難以在整個湖內達到充分混合，按這種方法計算出來的降解系數相當于整個湖泊污染物降解系數的平均值，和兩點測定法、多點測定法所計算的典型區域的污染物降解系數值有所區別。此外，按這種方法計算時涉及到流入整個湖泊的污染物質量，不僅調查的難度較大，而且取值的準確性也有待探討。

3 結語

在研究湖泊的水質問題時，水質模型的選擇和采用取決于研究的目的和目標。而水質模型的可靠性取決于參數的取值。本文根據淳安城中湖當地的水文、水質等資料，采用野外兩點測定法、野外多點測定法和經驗公式估計三種方法計算了城中湖主要污染物CODMn、T-P和NH3-N的降解系數，由于其適用條件和優缺點各不相同，計算結果也差別較大，使用時應視研究內容及所需精度慎重選擇。

［1］張永良,劉培哲.水環境容量手冊[M].北京：清華大學出版社，1991.

［2］中國環境規劃院.全國水環境容量核定技術指南[R].北京：中國環境規劃院，2003.

［3］慕金波，酒濟明.河流中有機物降解系數的室內模擬實驗研究[J].山東科學，1997，2：50－55.