湖北某水廠廢水水質特征及對污染物的強化去除研究

摘要：近年來我國水污染問題尤為突出，治理任務相當繁重。以湖北某水廠廢水特點為例進行研究，取樣分析水質特征及存在污染物，采用新型降解方式對水廠廢水進行科學降解，從而實現水廠污水處理的穩定和良性運行。通過與傳統污水處理方式進行對比，探討新型污水處理模式的優勢并積極治理廢水污染，維護生態平衡方便人民生活。

關鍵詞：水廠廢水；水質特征；污染物去除

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：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

隨著社會的不斷發展進步，工業體系[1]的建成及經濟的高效發展，各種生態問題也隨之而來，生產發展中水廠污水的處理問題就是一個難題。以湖北省某水廠為例，針對該水廠目前的水質狀況進行實驗分析，利用新型探測手法對水質組成進行研究，克服水質在線檢測儀器（儀表傳感器）欠缺的這一實際問題，廣泛采用智能化建模技術，提出利用將神經網絡建模技術與模糊數學模型結合的水質多目標預測智能計算（軟測量）模型與算法，并結合數據統計分析方法，估計出污水水質考核指標。在高效一體化混凝反應器的基礎上，通過對廢水處理混凝的特征及模糊神經網絡理論的分析，從而對水質進行測量監控。

1 基于水廠廢水特征對污染物強化去除設計

水廠廢水對環境造成污染，影響生態平衡。對水廠廢水水質進行實驗研究發現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，會對水體造成污染，水質含毒量大，其毒性表現在其致畸胎作用和抗生育力作用。研究表明，鄰苯二甲酸酯除對底泥中生物群落的急性毒性外，還可能引起微生物群體結構的變化，導致微生物群落平衡的失調，破壞分解鏈的某個環節，以致影響整個水生生態系統的平衡，鄰苯二甲酸酯具有較高的酯溶性。

傳統控制理論由于無法逼近復雜的非線性關系等自身的缺陷，控制效果也不盡人意，所以采用新型手段對數據進行監控、對污水進行處理勢在必行。新型污水處理手段包括神經網絡、模糊控制等，就湖北某水廠廢水水質特征而言，其主要成分為鄰苯二甲酸酯，因為其毒性很大，對環境造成影響，所以應該全面分析該物質的含量及降解方式，研制開發出一種高效一體化廢水處理工藝自動控制系統，并用智能方法對廢水中的典型有機物在此系統中的降解機理進行建模及對其運行狀況進行評估，從而對水廠污水進行有效治理與控制。

1.1 對水廠廢水中污染物強化去除方法設計

由于鄰苯二甲酸酯可以長期存在于大氣、水體和土壤等環境中，對含鄰苯二甲酸酯的廢水進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具有重要的理論意義及應用價值[3]。綜合廢水中鄰苯二甲酸酯的主要去除技術，包括鄰苯二甲酸酯的自然降解，物理法，化學法和生物降解等方法。在自然環境中，化學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。因為非生物降解中很少產生其他化學成分，利于污染物的消除，同時也防止其他污染物再生，一般應用于水廠污水的處理。鄰苯二甲酸酯因為是酯類物質，所以在水中可以與水發生反應，從而轉變化學性質，形成新的產物。但是其水解速度比較緩慢，所以利用水解反應來降低鄰苯二甲酸酯的存在很少被利用到工業污水降解中。在pH值為中性的水和廢水中，鄰苯二甲酸酯的水解反應更是緩慢。因此，天然水體中水解對鄰苯二甲酸酯的去除一般不計效果。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。

鄰苯二甲酸酯水解反應通常分兩步進行：產生鄰苯二甲酸和其他化學元素。在天然水體環境中，鄰苯二甲酸酯可以發生光解反應。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光，然后進行化學反應。間接光解。間接光解方式是指通過其他元素來吸收太陽光，形成活性基團，這些基團再與鄰苯二甲酸酯發生反應。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礦物表面具有較強的吸附傾向。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，對鋁土礦粉進行改性，制備水處理吸附劑。結果表明，這種改性的鋁土礦粉對水中的鄰苯二甲酸酯有很好的去除效果。

1.2 對水廠廢水中污染物強化去除處理工藝設計

通過測定鄰苯二甲酸二丁酯去除污染物系統的三種有機物含量，研究缺氧和好氧去除機理，建立起相應的動力學去除模型；同時在此基礎上，通過各個參數之間的關系，運用神經網絡和遺傳算法理論，對于智能控制技術在廢水處理領域的深入研究和應用具有重要的參考價值。從理論上講，應該對有機污染物有較好的去除效果，但在實際應用過程中，活性炭吸附方式在使用一段時間后須更換或重新再生，否則達不到預期的去除效果。

根據湖北某水廠廢水水質的特征提出活性污泥污水處理系統的一種變參數數學模型，該模型是可以反映出曝氣量與溶解氧濃度的內在關系，并根據該模型的基本原理，結合前饋與反饋控制方法，建立溶解廢水中氧的兩級模糊神經網絡混合控制器，通過仿真試驗，來驗證該參數數學模型的優異功能、較強實用性、可利用性高且系統穩定，所以在廢水處理中利用率較高。圖1是根據該參數數學模型方法對水廠污水進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中進行一體化反應器處理從而發生水解等反應，獲得曝氣池內循環控制沉淀池，并根據污染物在系統中的變化規律，建立沉淀物濃度動態變化的模糊神經網絡預測模型，可以跟蹤沉淀物在系統中的動態變化，實現廢水中污染物的處理控制。

2 實驗論證分析

為了探究新型污水處理方式的優異性，對湖北某水廠的水體進行取樣分析，對污染物的沉淀率進行監測，測到結果如下表所示：

Pcsi表示地i個主成分系數，X表示4個輸入矢量，根據表1數據所得方差百分比進行計算，得到結果繪制成曲線如圖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方法更加有效果，因為在對水廠污水檢測率相同的情況下，新型方式的沉淀率更高，對污染物的降解更加充分，所以采用新型水廠污水降解法勢在必行。

3 結束語

工廠的發展是社會經濟發展的必然之路，工業發展程度代表著國民經濟實力，但是在保障工業事業的發展進程中也要維護生態平衡，所以對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應的科學降解方法，通過對污染物的控制及降解能夠提高對水廠污水處理的進度。

參考文獻

[1]張美嬌，李增嬌.談生物工程教學論文寫作中引證參考文獻應注意的問題[J].建筑學教學，2018（1）：11-13.

[2]侯修洲，黃延紅.關于參考文獻中電子文獻的著錄格式[J].中華醫學雜志，2017，97（4）：496-496.

[3]林衛星.生物工程的應用[J].醫藥研制研究與開發，2017，12（12）：117-121.

[4]呂文洲，劉英，黃亦真.酵母菌-SBR法處理油脂堿煉廢水研究[J].環境科學，2008，（04）：137.

收稿日期：2018-04-02

作者簡介：王洪君（1974-），女，碩士研究生，高級工程師，研究方向為市政工程設計。