疏浚土排水固结过程中水质分析与污染性研究

2021-03-09 05:52
中国金属通报 2021年22期
关键词:高锰酸钾河段溶解氧

龚 晨

(江西省地质局九一六地质大队,江西 九江 332000)

河底的淤泥中含有大量的有机污染物以及有毒重金属,且成分复杂,因此疏浚河底的淤泥,可以有效改善河道内的水质,并减少河水水体污染。在疏浚淤泥时,需要采取排水固结的方法,使用纯物理的方式将疏浚土固结硬化,并以负压排水的方式处理释放出来的孔隙水,以减少淤泥中的污染物含量。通过数据对比分析疏浚土排水固结过程对河水生态环境处理功能的影响。在现有的研究中,文献[1]通过监测高锰酸盐指数、氮磷含量等多种数据,提取了数值中的有效成分,获取了河流水质变化的趋势分析。文献[2]设计了一种水质分析的方法,并利用该水质分析方法对水质健康进行了评价。文献[3]基于水质监测设计了一种频率较低、难度较大的分布式水文模型,并通过对污染物的追根溯源,补足了污染物的监测指标,并计算了污染源的位置。本文在疏浚土排水固结工程的基础上,设计了一种水质分析以及污染性评价方法,对该过程中的水质进行分析,并研究水质污染情况。

1 实验准备

1.1 实验方法及实验仪器

选取某河流淤泥过多的部位作为本次实验的地点,分别通过采样以及分析仪器监测各类污染物浓度,其设备以及分析方法如表1所示。

表1 水质监测设备及方法

根据表1的方法以及实验设备,获取实验数据,并评价该段河流内疏浚土排水固结过程中水质的监测以及污染性分析结果。

1.2 实验数据处理

输入通过水质监测设备采集的样本,设置误差平方和,并综合神经元计算样本的标准误差:

式中,RE表示河水样本在神经元计算下的标准误差;R(i)表示某种检测项目的含量百分比;g1(j)表示样本的第一次输入梯度修正量;k1(i)表示样本第一次输出梯度修正量。当神经网络训练完毕后,还需要通过均方误差计算网络的性能,计算公式为:

式中,eW表示某检测项目在学习网络中的均方误差;ih表示第i个河水样本的网络输出值;ip表示第i个河水样本的实测值;Ni表示样本集的数量。通过Matlab进行编程计算,对数据样本进行归一化处理,得到的训练结果如图1所示。

图1 水质污染性评价结果

在如图1所示的水质污染性评价结果中,输出值越小,表明水质结果越好,污染性越小。当训练结果为0.5~1.5时,输出结果为Ⅰ类;当训练结果为1.5~3.5时,输出结果为Ⅱ类;当训练结果为3.5~4.5时,输出结果为Ⅲ类。Ⅰ类水质为轻度污染,Ⅱ类水质为中度污染,Ⅲ类水质为重度污染。

1.3 实验过程

收集疏浚土排水固结前的水质样本,收集疏浚土排水固结工程完成后的水质样本,作为对照组。在疏浚土排水固结过程中,以绞吸船拖动淤泥,将河道底部的沉积物全部切碎成小块状,将其与泥水的混合物一同传送到排泥场中。在排泥场使用渗透性较低的粘土分层吸附污染物质,避免该类污染物从土壤下渗至地下水中,继而产生新的污染。在排水固结过程中,由于吹填疏浚的场所不同,不同区域、不同时段的水质样本监测结果也不相同,因此需要通过水质检测设备实时监测疏浚土排水固结过程中的水质情况,全时段地分析水质污染现状,监测排水固结是否对周边水体造成了污染。将该河段由上游至下游分为4个河段,分别标注为A段、B段、C段、D段,然后分别监测10日内河水水质参数,在第二日起进行疏浚土排水固结工程,直至第6日结束。

2 实验结果与分析

2.1 高锰酸钾含量测定

通过高锰酸钾指数测定方法,计算不同时段内河水的水质,可以得到10日内该河段水质情况如表2所示。

表2 高锰酸钾含量测定结果

在四个不同河段中,10日内高锰酸钾含量如表2所示。第1日的四个数值分别为四个河段没有进行疏浚土排水固结之前的高锰酸钾含量,至第9日和第10日,为疏浚土排水固结工程结束后,河水中高锰酸钾含量的测试结果。通过表2可以很明显地看出,在实施排水固结工程时,河道内高锰酸钾含量急速上升,直至工程结束后,高锰酸钾含量才缓慢下降,直至第9日,含量的下降趋势趋于平缓。且由第1日和第10日的高锰酸钾含量对比可知,疏浚土排水固结工程可以降低水中的高锰酸钾含量,此时河水中的高锰酸钾含量由重度污染转变为中度污染。

2.2 溶解氧含量测定

使用碘量法测定水中溶解氧的含量,可以得到10日内4个河段的溶解氧含量测定结果如表3所示。

表3 溶解氧含量测定结果

10日内不同河段溶解氧含量变化趋势如表3所示。河水中的溶解氧通常可以代表河水中微生物的含量,溶解氧的含量越高,则表明微生物含量越少,河水越清澈,溶解氧的含量越小,则表明微生物含量越高,河水越浑浊。在10日内,四个河段内的溶解氧含量先减少,后增加,至第10日时,四个河段的河水中溶解氧的含量距第1日均有小幅度增加。由此可见疏浚土排水固结过程可以使水中溶解氧含量小幅度增长,对减少河道内微生物具备促进作用。

2.3 氮元素总含量测定

测定10日内四个河道中氮元素总含量,并得到如表4所示的测定结果。

表4 氮元素总含量测定结果

8日 2.92 2.32 2.62 2.32 9日 1.58 1.65 1.32 1.41 10日 1.57 1.51 1.36 1.42

10日内氮元素在四个河道内的含量变化如表4所示,河水内氮元素的含量通常来源于氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、凯氏氮四类,若水中氮元素含量超出一定界限,会直接导致水质富营养化,微生物大量繁殖,水体遭受污染。因此水中氮元素总含量越少,则该河段的水质越好。在表4中,四个河段内初始的氮元素总含量为2.3mg/L~2.5mg/L,在疏浚土排水固结过程中,河水中氮元素含量不断增加至6mg/L。工程结束后,氮元素含量逐渐减小,至1.3mg/L~1.6mg/L。此时河道内的氮元素含量已经不同程度降低,可见疏浚土排水固结工程对减少河水中氮元素含量具有一定的促进作用。河水中的污染指数由中度污染转变为轻度污染。

2.4 磷元素总含量测定

测定10日内四个河道中磷元素总含量,并得到如表5所示的测定结果。

表5 磷元素总含量测定结果

如表5所示,四个河道中磷元素的总含量会随着疏浚土排水固结过程的变化而变化。在第1日中,四个河段内磷元素总含量均为1.1mg/L~1.5mg/L,此时的数据为四个河段没有经历疏浚土排水固结工程的磷元素含量测定结果。随后5日,直至第6日,为疏浚土排水固结工程中磷元素含量的测定结果。随着工程的逐渐开展,磷元素的含量不断增加,至7mg/L。这是因为清除淤泥的过程中会导致河道底部污染物排至河水中,造成河水的污染。由第7日至第10日,四个河段内的磷元素总含量均呈急速下降趋势,直至第10日截止,其内部的磷元素总含量为0.4mg/L~0.6mg/L,比第1日为开展疏浚土排水固结工程时的磷元素含量少。可见疏浚土排水固结工程可以减少河水中的磷元素含量,减少河道污染。

3 结语

本文以时间以及地理位置的区别对河道内疏浚土排水固结工程前后的水质进行分析,并总结其污染性指标。分别判断河水中高锰酸钾含量、溶解氧含量、磷元素含量以及氮元素含量,在不同时段中的变化规律。在疏浚土排水固结工程中,污染会逐渐增加,但是随着工程的结束,沉淀一段时间后,河水中的污染会逐渐降低,直至小于工程前。

猜你喜欢
高锰酸钾河段溶解氧
长江中下游河段溢油围控回收策略研究
洪涝适应性滨河景观设计——以湖南省永州一中河段为例
东平湖溶解氧及影响因素分析
Association between estradiol levels and clinical outcomes of IVF cycles with single blastocyst embryo transfer
如何保证精养池塘充足的溶解氧
浅析水中溶解氧的测定
临床中高锰酸钾坐浴现状的调查与分析
酸性高锰酸钾溶液滴定碘化亚铁溶液的实验分析
溶解氧测定仪使用方法及改进
买卖大量高锰酸钾也是罪