污水處理廠污泥重金屬污染的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型研究

張 濤

（邯鄲市生態(tài)環(huán)境局邯山區(qū)分局，河北 邯鄲 056000）

污水大致可以分為生活污水和工業(yè)污水。生活污水主要指的是人們?nèi)粘Ｉ钪兴a(chǎn)生的廢水，通常環(huán)境影響不大，影響范圍較小，可以通過一般途徑對(duì)其進(jìn)行處理。而工業(yè)污水會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生極為嚴(yán)重的影響，甚至?xí)纬刹豢赡孓D(zhuǎn)的破壞。工業(yè)污水通常會(huì)帶有大量污泥，會(huì)隱藏多種重金屬，這些污泥作為固態(tài)和半固態(tài)的廢棄物，是污水處理的產(chǎn)物。不同行業(yè)產(chǎn)生的工業(yè)污泥一般不同，所隱藏的重金屬也存在一定差異，不僅僅是重金屬，一些工業(yè)污泥還含有病原微生物，進(jìn)一步增加了污泥處理難度。這些污泥如果不經(jīng)處理，隨意掩埋、丟棄，污泥中的重金屬會(huì)發(fā)生遷移，進(jìn)入水源、農(nóng)田等區(qū)域，最終被攝入人體，不僅造成二次污染，還威脅人體健康。因此，有必要對(duì)污水處理廠污泥重金屬污染的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型進(jìn)行深入研究，利用科學(xué)的手段對(duì)化工園區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一管理，并對(duì)污水、污泥實(shí)行集中處理，以更加系統(tǒng)、全面地控制污染范圍和路徑，提升生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)控制與管理能力。

1 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型設(shè)計(jì)

1.1 確定評(píng)價(jià)參值比

首先確定評(píng)價(jià)參值比。對(duì)于污水處理廠產(chǎn)生的污泥及其隱含的重金屬，可以利用單因子指數(shù)法分離其中能夠相互融合的物質(zhì)，使其中每一種重金屬都具備一定的獨(dú)立性。計(jì)算對(duì)應(yīng)的因子分離系數(shù)，公式如下：

式中：為因子分離系數(shù)；為制動(dòng)結(jié)構(gòu)功率；為污染控制比值。

得出因子分離系數(shù)后，計(jì)算實(shí)測(cè)重金屬含量，公式如下：

式中：為實(shí)測(cè)重金屬含量；為環(huán)境質(zhì)量指數(shù)；為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；為綜合污染指數(shù)；為平均對(duì)比值。

在污染范圍內(nèi)，計(jì)算評(píng)價(jià)參值比，公式如下：

式中：為實(shí)測(cè)因子分離值；為綜合指數(shù)。

通過以上計(jì)算，最終得出實(shí)際的評(píng)價(jià)參值比。可以利用該數(shù)值對(duì)污染的程度和范圍進(jìn)行具體劃分。

1.2 建立生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型的復(fù)合分析結(jié)構(gòu)

確定評(píng)價(jià)參值比后，建立生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型的復(fù)合分析結(jié)構(gòu)。要依據(jù)實(shí)際情況，建立復(fù)合分析集和對(duì)應(yīng)的處理數(shù)據(jù)庫，編制對(duì)應(yīng)的分析集指令和傳輸協(xié)議。根據(jù)實(shí)測(cè)的數(shù)值，將數(shù)據(jù)信息帶入編制平臺(tái)中，更改原本的應(yīng)用屬性，并調(diào)整分析模式為開放模式。將數(shù)據(jù)信息依照類型分類，逐次分層添加，編制成需要使用的指令，獲取對(duì)應(yīng)的執(zhí)行協(xié)議，將其同時(shí)添加在結(jié)構(gòu)中。建立更高層級(jí)的結(jié)構(gòu)，這部分主要對(duì)較為復(fù)雜的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)問題進(jìn)行處理，如圖1 所示。

圖1 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)流程結(jié)構(gòu)

依據(jù)圖1 的結(jié)構(gòu)進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，生態(tài)問題進(jìn)行處理或者風(fēng)險(xiǎn)測(cè)評(píng)時(shí)會(huì)涉及很多方面的利益，這就需要評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)具備一定的靈活應(yīng)用性。傳統(tǒng)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析模型結(jié)構(gòu)較為單一、落后，面對(duì)簡(jiǎn)單的、單層次結(jié)構(gòu)的生態(tài)問題，傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)模型可以給予較為科學(xué)、詳細(xì)的評(píng)判，但是一旦面對(duì)復(fù)雜、多層次的問題，單一結(jié)構(gòu)不能滿足評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的需要，就會(huì)產(chǎn)生評(píng)價(jià)結(jié)果不全面、不準(zhǔn)確的情況，對(duì)污泥、污水排放造成較為嚴(yán)重的影響。因此，靈活的結(jié)構(gòu)可以更好地完成生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，再加上與數(shù)據(jù)庫的關(guān)聯(lián)，可以進(jìn)一步提升結(jié)構(gòu)的兼容性，擴(kuò)大分析范圍，增強(qiáng)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.3 利用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

建立生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型的復(fù)合分析結(jié)構(gòu)后，可以利用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。首先需要建立潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的描述算法，并計(jì)算描述算法的實(shí)際執(zhí)行率，公式如下：

式中：為描述算法的實(shí)際執(zhí)行率；為風(fēng)險(xiǎn)誤差值；為參照比值；為評(píng)價(jià)極限值。

將算法模式添加在對(duì)應(yīng)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)中，并依據(jù)實(shí)際情況，構(gòu)建評(píng)價(jià)等級(jí)，根據(jù)污泥重金屬含量，對(duì)相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。具體評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。

表1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)表1 中的標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)情況進(jìn)行分析。利用潛在風(fēng)險(xiǎn)固定指數(shù)，評(píng)判此時(shí)模型分析能力和可以評(píng)價(jià)的程度。經(jīng)檢測(cè)，保證基本測(cè)試評(píng)價(jià)能力后，將其添加到對(duì)應(yīng)的模型中。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)主要分為四種類型，即低級(jí)、中級(jí)、中高級(jí)和高級(jí)。依據(jù)分析判斷的數(shù)據(jù)信息，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)定級(jí)，同時(shí)對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行單獨(dú)標(biāo)注，建立生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。

2 模型性能測(cè)試

2.1 測(cè)試準(zhǔn)備階段

設(shè)置測(cè)試環(huán)境和指標(biāo)參數(shù)，分別選取3 個(gè)污水處理廠作為本次測(cè)試的樣本獲取地。從3 個(gè)污水處理廠取得150 g 化工污泥，將其放置在測(cè)試培養(yǎng)皿中備用。準(zhǔn)備20 g 鈉放入污泥樣品中，使污泥中的重金屬結(jié)構(gòu)處于分離狀態(tài)，以確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。在不同地區(qū)的污泥中，提取的重金屬元素也是不同的，將其分為3 組，分別為傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)模型測(cè)試組、傳統(tǒng)的應(yīng)變風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)測(cè)試組和本文所設(shè)計(jì)的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)模型測(cè)試組，對(duì)其同時(shí)進(jìn)行測(cè)試。

2.2 測(cè)試過程及結(jié)果

完成以上測(cè)試準(zhǔn)備工作后，對(duì)3 組樣本同時(shí)進(jìn)行測(cè)試。將As 溶液滴入樣品中，靜置0.5 h，使其產(chǎn)生浸出液。再將Cr 測(cè)試液滴入樣本中，分離重金屬元素中的毒性結(jié)構(gòu)。利用專業(yè)的設(shè)備儀器測(cè)量對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后利用測(cè)量數(shù)據(jù)，再加上實(shí)際的指標(biāo)參數(shù)，計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（）均值。

式中：為風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均值；為抑制慣性函數(shù)。

通過計(jì)算可以得出3 組測(cè)試數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)添加在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型中，并對(duì)其進(jìn)行分析，結(jié)果如表2 所示。

表2 模型測(cè)試結(jié)果

由表2 可知，在相同的測(cè)試環(huán)境下，不同地區(qū)污泥的重金屬含量不同，通過對(duì)比3 組測(cè)試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)最終得出的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均值比前兩種傳統(tǒng)方法更低，這表明潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)模型測(cè)試組的評(píng)價(jià)結(jié)果更為準(zhǔn)確，具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義。

3 結(jié)語

傳統(tǒng)的污泥重金屬處理方法較為單一，會(huì)對(duì)環(huán)境造成負(fù)面影響，不符合可持續(xù)發(fā)展要求。所以，在對(duì)其進(jìn)行處理時(shí)，要建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，采集數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與分析。要利用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆绞揭?guī)劃工業(yè)園區(qū)，對(duì)污水、污泥實(shí)行集中處理，在環(huán)境無影響的基礎(chǔ)上消除污泥中的重金屬，再對(duì)污泥實(shí)施排放，最大限度地實(shí)現(xiàn)再利用，提升污水、污泥的綜合處理能力和重金屬消除能力。