湖北某水廠廢水水質(zhì)特征及對(duì)污染物的強(qiáng)化去除研究

摘要：近年來我國(guó)水污染問題尤為突出，治理任務(wù)相當(dāng)繁重。以湖北某水廠廢水特點(diǎn)為例進(jìn)行研究，取樣分析水質(zhì)特征及存在污染物，采用新型降解方式對(duì)水廠廢水進(jìn)行科學(xué)降解，從而實(shí)現(xiàn)水廠污水處理的穩(wěn)定和良性運(yùn)行。通過與傳統(tǒng)污水處理方式進(jìn)行對(duì)比，探討新型污水處理模式的優(yōu)勢(shì)并積極治理廢水污染，維護(hù)生態(tài)平衡方便人民生活。

關(guān)鍵詞：水廠廢水；水質(zhì)特征；污染物去除

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）05-0065-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.039

Abstract： In recent years， the problem of water pollution in our country has been particularly prominent， and the task of governance is rather heavy. Taking the characteristics of wastewater from a water plant in Hubei Province as an example， the water quality characteristics and the presence of pollutants were sampled and analyzed. The wastewater was subjected to scientific degradation using a new type of degradation method to achieve stable and benign operation of the wastewater treatment of the water plant. Ways to compare， explore the advantages of the new sewage treatment model and actively control the pollution of the wastewater， and maintain ecological balance to facilitate peoples lives.

Keywords： Wastewater from water plant； Water quality characteristics； Pollutant removal

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，工業(yè)體系[1]的建成及經(jīng)濟(jì)的高效發(fā)展，各種生態(tài)問題也隨之而來，生產(chǎn)發(fā)展中水廠污水的處理問題就是一個(gè)難題。以湖北省某水廠為例，針對(duì)該水廠目前的水質(zhì)狀況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，利用新型探測(cè)手法對(duì)水質(zhì)組成進(jìn)行研究，克服水質(zhì)在線檢測(cè)儀器（儀表傳感器）欠缺的這一實(shí)際問題，廣泛采用智能化建模技術(shù)，提出利用將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模技術(shù)與模糊數(shù)學(xué)模型結(jié)合的水質(zhì)多目標(biāo)預(yù)測(cè)智能計(jì)算（軟測(cè)量）模型與算法，并結(jié)合數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法，估計(jì)出污水水質(zhì)考核指標(biāo)。在高效一體化混凝反應(yīng)器的基礎(chǔ)上，通過對(duì)廢水處理混凝的特征及模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的分析，從而對(duì)水質(zhì)進(jìn)行測(cè)量監(jiān)控。

1 基于水廠廢水特征對(duì)污染物強(qiáng)化去除設(shè)計(jì)

水廠廢水對(duì)環(huán)境造成污染，影響生態(tài)平衡。對(duì)水廠廢水水質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)廢水的主要成分為鄰苯二甲酸酯[2]。鄰苯二甲酸酯是有毒的，會(huì)對(duì)水體造成污染，水質(zhì)含毒量大，其毒性表現(xiàn)在其致畸胎作用和抗生育力作用。研究表明，鄰苯二甲酸酯除對(duì)底泥中生物群落的急性毒性外，還可能引起微生物群體結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致微生物群落平衡的失調(diào)，破壞分解鏈的某個(gè)環(huán)節(jié)，以致影響整個(gè)水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡，鄰苯二甲酸酯具有較高的酯溶性。

傳統(tǒng)控制理論由于無法逼近復(fù)雜的非線性關(guān)系等自身的缺陷，控制效果也不盡人意，所以采用新型手段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、對(duì)污水進(jìn)行處理勢(shì)在必行。新型污水處理手段包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等，就湖北某水廠廢水水質(zhì)特征而言，其主要成分為鄰苯二甲酸酯，因?yàn)槠涠拘院艽?，?duì)環(huán)境造成影響，所以應(yīng)該全面分析該物質(zhì)的含量及降解方式，研制開發(fā)出一種高效一體化廢水處理工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)，并用智能方法對(duì)廢水中的典型有機(jī)物在此系統(tǒng)中的降解機(jī)理進(jìn)行建模及對(duì)其運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)估，從而對(duì)水廠污水進(jìn)行有效治理與控制。

1.1 對(duì)水廠廢水中污染物強(qiáng)化去除方法設(shè)計(jì)

由于鄰苯二甲酸酯可以長(zhǎng)期存在于大氣、水體和土壤等環(huán)境中，對(duì)含鄰苯二甲酸酯的廢水進(jìn)行處理就顯得尤為重要。研究水廠廢水中污染物的降解及污染物元素去除技術(shù)具有重要的理論意義及應(yīng)用價(jià)值[3]。綜合廢水中鄰苯二甲酸酯的主要去除技術(shù)，包括鄰苯二甲酸酯的自然降解，物理法，化學(xué)法和生物降解等方法。在自然環(huán)境中，化學(xué)成分多的污染物降解有基本的兩種方式：生物法降解和非生物方法降解。因?yàn)榉巧锝到庵泻苌佼a(chǎn)生其他化學(xué)成分，利于污染物的消除，同時(shí)也防止其他污染物再生，一般應(yīng)用于水廠污水的處理。鄰苯二甲酸酯因?yàn)槭酋ヮ愇镔|(zhì)，所以在水中可以與水發(fā)生反應(yīng)，從而轉(zhuǎn)變化學(xué)性質(zhì)，形成新的產(chǎn)物。但是其水解速度比較緩慢，所以利用水解反應(yīng)來降低鄰苯二甲酸酯的存在很少被利用到工業(yè)污水降解中。在pH值為中性的水和廢水中，鄰苯二甲酸酯的水解反應(yīng)更是緩慢。因此，天然水體中水解對(duì)鄰苯二甲酸酯的去除一般不計(jì)效果。在某些情況下，金屬離子、游離電子和其他催化劑都能催化水中鄰苯二甲酸酯的水解反應(yīng)。

鄰苯二甲酸酯水解反應(yīng)通常分兩步進(jìn)行：產(chǎn)生鄰苯二甲酸和其他化學(xué)元素。在天然水體環(huán)境中，鄰苯二甲酸酯可以發(fā)生光解反應(yīng)。鄰苯二甲酸酯的光解方式有兩種：直接光解。直接光解方式是鄰苯二甲酸酯直接吸收太陽(yáng)光，然后進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。間接光解。間接光解方式是指通過其他元素來吸收太陽(yáng)光，形成活性基團(tuán)，這些基團(tuán)再與鄰苯二甲酸酯發(fā)生反應(yīng)。鄰苯二甲酸酯為疏水性化合物，很容易被吸收。鄰苯二甲酸酯在無機(jī)礦物表面具有較強(qiáng)的吸附傾向。將鋁土礦粉、碳酸鈣、氫氧化鈉和添加劑按一定比例混合，于800℃灼燒3小時(shí)，對(duì)鋁土礦粉進(jìn)行改性，制備水處理吸附劑。結(jié)果表明，這種改性的鋁土礦粉對(duì)水中的鄰苯二甲酸酯有很好的去除效果。

1.2 對(duì)水廠廢水中污染物強(qiáng)化去除處理工藝設(shè)計(jì)

通過測(cè)定鄰苯二甲酸二丁酯去除污染物系統(tǒng)的三種有機(jī)物含量，研究缺氧和好氧去除機(jī)理，建立起相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)去除模型；同時(shí)在此基礎(chǔ)上，通過各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法理論，對(duì)于智能控制技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域的深入研究和應(yīng)用具有重要的參考價(jià)值。從理論上講，應(yīng)該對(duì)有機(jī)污染物有較好的去除效果，但在實(shí)際應(yīng)用過程中，活性炭吸附方式在使用一段時(shí)間后須更換或重新再生，否則達(dá)不到預(yù)期的去除效果。

根據(jù)湖北某水廠廢水水質(zhì)的特征提出活性污泥污水處理系統(tǒng)的一種變參數(shù)數(shù)學(xué)模型，該模型是可以反映出曝氣量與溶解氧濃度的內(nèi)在關(guān)系，并根據(jù)該模型的基本原理，結(jié)合前饋與反饋控制方法，建立溶解廢水中氧的兩級(jí)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)混合控制器，通過仿真試驗(yàn)，來驗(yàn)證該參數(shù)數(shù)學(xué)模型的優(yōu)異功能、較強(qiáng)實(shí)用性、可利用性高且系統(tǒng)穩(wěn)定，所以在廢水處理中利用率較高。圖1是根據(jù)該參數(shù)數(shù)學(xué)模型方法對(duì)水廠污水進(jìn)行智能控制的配置圖。

從圖1可以看出，通過將廢水排入到系統(tǒng)中進(jìn)行一體化反應(yīng)器處理從而發(fā)生水解等反應(yīng)，獲得曝氣池內(nèi)循環(huán)控制沉淀池，并根據(jù)污染物在系統(tǒng)中的變化規(guī)律，建立沉淀物濃度動(dòng)態(tài)變化的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型，可以跟蹤沉淀物在系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)廢水中污染物的處理控制。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

為了探究新型污水處理方式的優(yōu)異性，對(duì)湖北某水廠的水體進(jìn)行取樣分析，對(duì)污染物的沉淀率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)到結(jié)果如下表所示：

Pcsi表示地i個(gè)主成分系數(shù)，X表示4個(gè)輸入矢量，根據(jù)表1數(shù)據(jù)所得方差百分比進(jìn)行計(jì)算，得到結(jié)果繪制成曲線如圖2：

從圖2中可以看出，采用新型方法處理水廠廢水要比傳統(tǒng)方法更加有效果，因?yàn)樵趯?duì)水廠污水檢測(cè)率相同的情況下，新型方式的沉淀率更高，對(duì)污染物的降解更加充分，所以采用新型水廠污水降解法勢(shì)在必行。

3 結(jié)束語

工廠的發(fā)展是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然之路，工業(yè)發(fā)展程度代表著國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力，但是在保障工業(yè)事業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中也要維護(hù)生態(tài)平衡，所以對(duì)于工廠廢水的處理就要找到根本解決方法并加以嘗試，從而研制出能夠有效降解廢水中污染物的方法，通過確定污染物的成分，分析其特征從而研制出對(duì)應(yīng)的科學(xué)降解方法，通過對(duì)污染物的控制及降解能夠提高對(duì)水廠污水處理的進(jìn)度。

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收稿日期：2018-04-02

作者簡(jiǎn)介：王洪君（1974-），女，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)槭姓こ淘O(shè)計(jì)。