煤化工企業周邊生態環境水污染檢測技術

吳愛菊

（江蘇開放大學，江蘇南京 210036）

1 生態環境水污染檢測技術設計

1.1 建立煤化工企業水域空間分布模型

本文設計的煤化工企業周邊生態環境水污染檢測技術中，首先，對煤化工企業周邊環境進行全方位分析，獲取周邊生態環境的實際情況與特征，在此基礎上，建立煤化工企業生態環境水域空間模型。采用關聯數值分析原理，設置生態環境水域污染同位素指標，對煤化工企業周邊生態環境水域進行實際測定，根據線型函數，對測定到的水域數據進行處理，確定水域污染嚴重的時間。將以上數據作為水域空間模型的輸入層，輸入到模型中，通過模型處理對應的元素數值，建立正交矩陣，根據矩陣的不斷交錯運行，選定水域污染中的一個主成分作為處理的參數，計算生態環境水域污染元素的近似數值，計算公式為：

其中：Am表示煤化工企業生態環境水域污染元素的近似數值；r(bi)表示污染元素濃度函數；Xm表示煤化工企業生態環境正交函數。

將水域污染元素的近似數值結果輸入到模型中，作為模型的邊界條件，為模型的運行提供數據支持。然后，采用一致性分析方法，對煤化工周邊生態環境水污染時間及模型元素間的參數進行分解處理，獲取二者之間存在的關聯，表達式為：

其中：a表示煤化工周邊生態環境水污染參數；i、j分別表示模型運行中污染元素對應的估算因子；tc、tj分別表示不同污染時間下，污染元素對應估算因子的因子偏差。

基于關聯數值分析原理，將計算得出的生態環境水污染參數作為模型的控制條件，完成煤化工企業生態環境水域空間模型的建立，為后續水污染檢測提供水域空間分布數據。

1.2 多源異構檢測水污染溯源

煤化工企業水域空間分布模型建立結束后，獲取到生態環境水域污染元素的近似數值與水污染參數，在此基礎上，采用多源異構的檢測方法對水污染進行溯源檢測。首先，定義煤化工企業周邊生態環境水污染元素之間存在的實體關系，建立相應的模式層，結合水域空間分布模型，將各個模式層進行格式轉換，公式為：

其中，L表示生態環境水污染中化學物質的量子參數；Y0表示煤化工企業周邊生態環境水污染元素之間的實體參數；V表示模型中模式層參數；β表示水污染中化學物質激發速率。

通過格式轉換，獲取到生態環境水污染中化學物質的量子參數，結合污水知識圖譜，計算污水中化學物質轉換速率，公式為：

其中：P表示污水中化學物質轉換速率；C表示水污染涵蓋水域范圍；α表示污水溯源標準對比點參數；e表示知識圖譜函數關系。

在獲取污水中化學物質轉換速率的基礎上，在不同環境下，對污水進行分解，分解過程中，融入水體解混參數，生成煤化工企業周邊生態環境水域水污染匹配數據。在煤化工企業中，采用多介質濾池與氧化池組合的工藝，處理煤化工企業周邊生態環境污染水。根據污水中溶解性有機污染物的濃度變化，控制COD濃度含量。在污水氨氮、總氮、石油類溯源檢測方面，利用生物接觸氧化池與多介質濾池組合的方式，增加處理工藝，在濾池中布設小粒徑多孔填料，將水體中的微生物吸附在多孔填料上，根據微生物生成溶解氧的含量，檢測污水中所含化學物質的溯源。控制水污染溯源指數的變化，根據溯源標定點參數，實時記錄水污染溯源指數的變化情況，完成水污染溯源檢測的目標[1]。

1.3 深度檢測煤化工企業污水

在多源異構水污染溯源檢測完畢后，采用深度處理的方法對煤化工企業污水進行深度檢測。深度處理方法的種類較多，包括絮凝法、催化式氧化法、吸附法、膜分離法等。每種方法的優勢不同，為此，應根據待檢測水體的實際情況與特征，選擇適用于煤化工企業污水檢測的深度處理方法。若待檢測水體特征不夠明顯，通常情況下，采用膜分離法，通過滲透性較高的濾膜，將污水中含有的化學離子分離出來，脫除污水中大量懸浮物，整體操作相對簡單，產生的能耗較小，適用范圍較為廣泛。煤化工企業污水深度處理的流程如圖1所示。

圖1 煤化工企業污水深度處理流程

如圖1所示，分別從進水與出水兩個層面對煤化工企業污水進行深度處理。首先，在調節池中，布設砂濾器設備，過濾調節池中含有的大粒徑懸浮物，在中間水箱底部，布設超濾設備，負責過濾中間水箱底部包含的化學污染物；針對出水層面來說，在產水箱中布設過濾器，在回用水箱中布設納濾設備，分別過濾煤化工企業出水結構中水體包含的污染物。在煤化工企業污水膜分離深度處理過程中，應實時記錄水質的濁度變化情況，控制設備的壓降，避免對設備造成損壞。對煤化工企業進出水的濁度進行分析，計算污水中懸浮物的平均去除率，判斷懸浮物的平均去除率是否符合納濾要求。當懸浮物平均去除率不斷下降時，向水體中加入絮凝劑，獲取水質的波動狀況，避免污水中出現沉淀單元。

結合超濾膜的分離作用，檢測污水有機物、含鹽量、濁度與色度的變化，根據上述檢測到的水污染溯源結果，確定污水取樣點，基于65%的回收率條件下，保持納濾膜產水量不變，在使用超濾膜預處理后，獲取納濾膜污堵狀況。利用活性污泥，吸附生態環境水污染中的雜質。為了提高吸附質量，采用以微生物、菌膠團為主的活性污泥，通過活性污泥中微生物的新陳代謝作用，對水體中的污染物進行降解處理，將水體中的碳氧轉化為二氧化碳，將氫氧逐漸轉化為水，釋放到空氣中。水體中剩余的污染物可逐漸降解為微生物的細胞物質，最終通過分裂增殖變成可排放污泥排出煤化工企業周邊生態環境。活性污泥的主要降解場所為化工曝氣池，在吸附檢測化工污水時，先增加厭氧池，提高煤化工污水的可生化性。根據污水存儲的溝渠形式，布設曝氣轉盤，通過轉盤實現水流的充氧作用。根據水污染溝渠的長度，分階段進行水體污染物脫氮除磷處理，減少水體中剩余污泥產量。污水存儲時間過長，會增加其抗沖擊能力，在檢測過程中，應當進行曝氣、沉淀處理，在此基礎上進行反硝化操作，以改善污水檢測中脫氮與除磷能力的不足。結合紫外線的光催化活性作用，提高水污染檢測鏈式反應的速率。至此，完成煤化工企業周邊生態環境水污染檢測技術的設計[2]。

2 實驗分析

為了對上述提出的煤化工企業周邊生態環境水污染檢測技術的可行性進行客觀分析，進行了實驗。選取某地區X煤化工企業為本次實驗的研究對象，該企業周邊生態環境主要包括備煤、煉焦、精制、提純等過程中產生的污水，污水中包含的污染組分較多，如煤屑、固體懸浮物、焦炭、二氧化硫、氨氮、Na2S、NaCN等。煤化工污水處理場為該企業的配套項目，能夠對排放的污水進行回收利用。首先，對X煤化工企業周邊生態環境污水來源進行分析，如圖2所示。

掌握周邊生態環境污水來源后，對煤化工企業不同氣化爐運行過程中排放的污染物進行分析，如表1所示。

表1 X煤化工企業不同氣化爐污染物排放情況

將設計的生態環境水污染檢測技術應用到X煤化工企業中。首先，在水體中安裝占地面積較小、處理量較大的多介質過濾器，設定過濾器的過濾速度，去除水體中的大分子有機物及細菌，降低反洗耗水量。選取特效過濾器，將其布置在需要深度處理的水體中，檢測污水中含有的COD濃度。為了提高特效過濾器過濾的效率，本次實驗在特效過濾器中安裝氣動蝶閥，設置一定的污水檢測周期，分別檢測污水中各個元素離子濃度的變化情況。利用污水清洗方法，恢復污水透水量，采用超濾膜絲，去除污水中存在的金屬離子污染，并通過超濾膜絲拉伸度的變化情況，測定污水中含有特定污染物的濃度。由于超濾膜絲在未使用時，其拉伸度為35%，當浸入污水后，其拉伸度會大幅上升，根據污水內化學物質含量的不同，膜絲對應的拉伸度變化也不同。

為了驗證本文設計的水污染檢測技術的實際應用效果，本次實驗采用對比分析的方法，將本文設計的水污染檢測技術與傳統的基于熒光光譜的水污染檢測技術進行對比，分別對比兩種檢測技術檢測處理后，污水中水質指標的變化及檢測結果準確率，如表2所示。

表2 兩種檢測技術水質指標變化及準確率對比

根據表2的實驗結果可知，在兩種水污染檢測技術中，利用本文設計的煤化工企業周邊生態環境水污染檢測技術進行檢測處理后，污水水質指標較傳統檢測技術處理后的水質指標更高，能夠有效地檢測出污水中含有的化學物質，且檢測結果準確率均在96.12%以上，較傳統檢測技術更具有優勢[3]。

3 結束語

生態環境水污染檢測技術對保護化工企業周邊生態環境的穩定至關重要。為了改善傳統水污染檢測技術檢測結果精度不足，解決在復雜的化工企業環境下，無法準確檢測出水污染實際情況與特征的問題，以煤化工企業為例，提出了一種新的水污染檢測技術。通過本文的研究，以期為有效提高水污染檢測結果的精度，拓展檢測技術應用的范圍，改善化工企業周邊生態環境，提升水體質量提供一定幫助。