煤化工企业周边生态环境水污染检测技术

吴爱菊

（江苏开放大学，江苏南京 210036）

1 生态环境水污染检测技术设计

1.1 建立煤化工企业水域空间分布模型

本文设计的煤化工企业周边生态环境水污染检测技术中，首先，对煤化工企业周边环境进行全方位分析，获取周边生态环境的实际情况与特征，在此基础上，建立煤化工企业生态环境水域空间模型。采用关联数值分析原理，设置生态环境水域污染同位素指标，对煤化工企业周边生态环境水域进行实际测定，根据线型函数，对测定到的水域数据进行处理，确定水域污染严重的时间。将以上数据作为水域空间模型的输入层，输入到模型中，通过模型处理对应的元素数值，建立正交矩阵，根据矩阵的不断交错运行，选定水域污染中的一个主成分作为处理的参数，计算生态环境水域污染元素的近似数值，计算公式为：

其中：Am表示煤化工企业生态环境水域污染元素的近似数值；r(bi)表示污染元素浓度函数；Xm表示煤化工企业生态环境正交函数。

将水域污染元素的近似数值结果输入到模型中，作为模型的边界条件，为模型的运行提供数据支持。然后，采用一致性分析方法，对煤化工周边生态环境水污染时间及模型元素间的参数进行分解处理，获取二者之间存在的关联，表达式为：

其中：a表示煤化工周边生态环境水污染参数；i、j分别表示模型运行中污染元素对应的估算因子；tc、tj分别表示不同污染时间下，污染元素对应估算因子的因子偏差。

基于关联数值分析原理，将计算得出的生态环境水污染参数作为模型的控制条件，完成煤化工企业生态环境水域空间模型的建立，为后续水污染检测提供水域空间分布数据。

1.2 多源异构检测水污染溯源

煤化工企业水域空间分布模型建立结束后，获取到生态环境水域污染元素的近似数值与水污染参数，在此基础上，采用多源异构的检测方法对水污染进行溯源检测。首先，定义煤化工企业周边生态环境水污染元素之间存在的实体关系，建立相应的模式层，结合水域空间分布模型，将各个模式层进行格式转换，公式为：

其中，L表示生态环境水污染中化学物质的量子参数；Y0表示煤化工企业周边生态环境水污染元素之间的实体参数；V表示模型中模式层参数；β表示水污染中化学物质激发速率。

通过格式转换，获取到生态环境水污染中化学物质的量子参数，结合污水知识图谱，计算污水中化学物质转换速率，公式为：

其中：P表示污水中化学物质转换速率；C表示水污染涵盖水域范围；α表示污水溯源标准对比点参数；e表示知识图谱函数关系。

在获取污水中化学物质转换速率的基础上，在不同环境下，对污水进行分解，分解过程中，融入水体解混参数，生成煤化工企业周边生态环境水域水污染匹配数据。在煤化工企业中，采用多介质滤池与氧化池组合的工艺，处理煤化工企业周边生态环境污染水。根据污水中溶解性有机污染物的浓度变化，控制COD浓度含量。在污水氨氮、总氮、石油类溯源检测方面，利用生物接触氧化池与多介质滤池组合的方式，增加处理工艺，在滤池中布设小粒径多孔填料，将水体中的微生物吸附在多孔填料上，根据微生物生成溶解氧的含量，检测污水中所含化学物质的溯源。控制水污染溯源指数的变化，根据溯源标定点参数，实时记录水污染溯源指数的变化情况，完成水污染溯源检测的目标[1]。

1.3 深度检测煤化工企业污水

在多源异构水污染溯源检测完毕后，采用深度处理的方法对煤化工企业污水进行深度检测。深度处理方法的种类较多，包括絮凝法、催化式氧化法、吸附法、膜分离法等。每种方法的优势不同，为此，应根据待检测水体的实际情况与特征，选择适用于煤化工企业污水检测的深度处理方法。若待检测水体特征不够明显，通常情况下，采用膜分离法，通过渗透性较高的滤膜，将污水中含有的化学离子分离出来，脱除污水中大量悬浮物，整体操作相对简单，产生的能耗较小，适用范围较为广泛。煤化工企业污水深度处理的流程如图1所示。

图1 煤化工企业污水深度处理流程

如图1所示，分别从进水与出水两个层面对煤化工企业污水进行深度处理。首先，在调节池中，布设砂滤器设备，过滤调节池中含有的大粒径悬浮物，在中间水箱底部，布设超滤设备，负责过滤中间水箱底部包含的化学污染物；针对出水层面来说，在产水箱中布设过滤器，在回用水箱中布设纳滤设备，分别过滤煤化工企业出水结构中水体包含的污染物。在煤化工企业污水膜分离深度处理过程中，应实时记录水质的浊度变化情况，控制设备的压降，避免对设备造成损坏。对煤化工企业进出水的浊度进行分析，计算污水中悬浮物的平均去除率，判断悬浮物的平均去除率是否符合纳滤要求。当悬浮物平均去除率不断下降时，向水体中加入絮凝剂，获取水质的波动状况，避免污水中出现沉淀单元。

结合超滤膜的分离作用，检测污水有机物、含盐量、浊度与色度的变化，根据上述检测到的水污染溯源结果，确定污水取样点，基于65%的回收率条件下，保持纳滤膜产水量不变，在使用超滤膜预处理后，获取纳滤膜污堵状况。利用活性污泥，吸附生态环境水污染中的杂质。为了提高吸附质量，采用以微生物、菌胶团为主的活性污泥，通过活性污泥中微生物的新陈代谢作用，对水体中的污染物进行降解处理，将水体中的碳氧转化为二氧化碳，将氢氧逐渐转化为水，释放到空气中。水体中剩余的污染物可逐渐降解为微生物的细胞物质，最终通过分裂增殖变成可排放污泥排出煤化工企业周边生态环境。活性污泥的主要降解场所为化工曝气池，在吸附检测化工污水时，先增加厌氧池，提高煤化工污水的可生化性。根据污水存储的沟渠形式，布设曝气转盘，通过转盘实现水流的充氧作用。根据水污染沟渠的长度，分阶段进行水体污染物脱氮除磷处理，减少水体中剩余污泥产量。污水存储时间过长，会增加其抗冲击能力，在检测过程中，应当进行曝气、沉淀处理，在此基础上进行反硝化操作，以改善污水检测中脱氮与除磷能力的不足。结合紫外线的光催化活性作用，提高水污染检测链式反应的速率。至此，完成煤化工企业周边生态环境水污染检测技术的设计[2]。

2 实验分析

为了对上述提出的煤化工企业周边生态环境水污染检测技术的可行性进行客观分析，进行了实验。选取某地区X煤化工企业为本次实验的研究对象，该企业周边生态环境主要包括备煤、炼焦、精制、提纯等过程中产生的污水，污水中包含的污染组分较多，如煤屑、固体悬浮物、焦炭、二氧化硫、氨氮、Na2S、NaCN等。煤化工污水处理场为该企业的配套项目，能够对排放的污水进行回收利用。首先，对X煤化工企业周边生态环境污水来源进行分析，如图2所示。

掌握周边生态环境污水来源后，对煤化工企业不同气化炉运行过程中排放的污染物进行分析，如表1所示。

表1 X煤化工企业不同气化炉污染物排放情况

将设计的生态环境水污染检测技术应用到X煤化工企业中。首先，在水体中安装占地面积较小、处理量较大的多介质过滤器，设定过滤器的过滤速度，去除水体中的大分子有机物及细菌，降低反洗耗水量。选取特效过滤器，将其布置在需要深度处理的水体中，检测污水中含有的COD浓度。为了提高特效过滤器过滤的效率，本次实验在特效过滤器中安装气动蝶阀，设置一定的污水检测周期，分别检测污水中各个元素离子浓度的变化情况。利用污水清洗方法，恢复污水透水量，采用超滤膜丝，去除污水中存在的金属离子污染，并通过超滤膜丝拉伸度的变化情况，测定污水中含有特定污染物的浓度。由于超滤膜丝在未使用时，其拉伸度为35%，当浸入污水后，其拉伸度会大幅上升，根据污水内化学物质含量的不同，膜丝对应的拉伸度变化也不同。

为了验证本文设计的水污染检测技术的实际应用效果，本次实验采用对比分析的方法，将本文设计的水污染检测技术与传统的基于荧光光谱的水污染检测技术进行对比，分别对比两种检测技术检测处理后，污水中水质指标的变化及检测结果准确率，如表2所示。

表2 两种检测技术水质指标变化及准确率对比

根据表2的实验结果可知，在两种水污染检测技术中，利用本文设计的煤化工企业周边生态环境水污染检测技术进行检测处理后，污水水质指标较传统检测技术处理后的水质指标更高，能够有效地检测出污水中含有的化学物质，且检测结果准确率均在96.12%以上，较传统检测技术更具有优势[3]。

3 结束语

生态环境水污染检测技术对保护化工企业周边生态环境的稳定至关重要。为了改善传统水污染检测技术检测结果精度不足，解决在复杂的化工企业环境下，无法准确检测出水污染实际情况与特征的问题，以煤化工企业为例，提出了一种新的水污染检测技术。通过本文的研究，以期为有效提高水污染检测结果的精度，拓展检测技术应用的范围，改善化工企业周边生态环境，提升水体质量提供一定帮助。