水资源污染综合治理措施及其防治效果评估研究

蔡文生　王伟　任中杰

摘要：长期的水污染会破坏水环境，造成生态系统的破坏和失衡，影响人类的生产和生活。为此，研究水资源污染综合治理措施并评估防治效果。在分析了水资源污染物的4种主要类型后，从工业生产、市政管理以及工程保障3方面提出相应的治理措施，并使用模糊综合评价法对治理后的效果评价，将评价结果分为5个等级，利用加权平均原则对评价结果定量计算。将所提治理措施应用在某市生态公园调节塘内，经一段时间后检验该塘水质有了明显改善，防治效果评估结果为优秀，证明所提方法在水资源污染治理方面具有可行性。

关键词：水资源污染；防治效果评估；综合治理措施；控制废水排放；模糊综合评价法

中图分类号：X820 文献标志码：B

前言

工业生产、农业农药使用、城市化进程和乱排乱倾倒等行为导致大量的污染物排放和水资源过度利用，加剧了水资源的污染问题，破坏了水生态系统的平衡。现阶段，水污染治理存在几点问题：治污项目工程进度严重滞后，质量没有达到相关标准，被污染的水资源没有得到彻底治理。因此，需要研究治理措施并进行防治效果评估，为后续治理工程的发展作出精准预判。

袁媛等通过对水资源脆弱性的概念、影响因素进行分析后，提出几点水资源污染治理措施；将综合指数法与其他算法联立，同时考虑气候不确定性，实现对水污染治理措施的效果评价。缑天宇等主要采集了石羊河流域治理前后水文、生态、气象、经济等指标的时空变化特征，利用压力-状态-响应框架对治理后的流域进行定量的健康评价。但上述两种方法对于水污染防治效果评估指标选取较少，评估能力还需提升。

为此，研究水资源污染综合治理措施及其防治效果评估方法。从工业生产、市政管理以及工程保障三方面进行全方位治理，利用模糊综合评价法对治理后的水资源进行效果评估。在实例分析中，所提方法治理后的水体水质有了明显改善，利用模糊综合评价法获取的评估结果为优秀，实现了对受污染水体的长期治理，维持生态环境的可持续发展。

1 水资源污染治理措施

1.1 水资源污染物主要类型

水资源污染物主要来自周边区域的工业废水排放和居民生活污水排放，包括矿山污染源，工业污染源，农业污染源和生活污染源四大部分。

1.1.1 矿山污染源

矿山开采过程产生的各种废水、粉尘和辐射等物质对环境有着严重的危害，其中包括矿坑排水、矿石及废石堆的淋滤水、矿山工业和生活废水等。

1.1.2 工业污染源

工业排放的废水、废气和废渣是地下水污染的主要因素之一，其中包括电镀废水、酸洗污水、冶炼废水、轻工业废水和有机废水等。这些不经过处理的工业废水会导致地下水化学污染，并具有毒性大、不易净化和难以处理等特点。

1.1.3 农业污染源

农业活动导致的地下水污染主要来自牲畜粪便、残留农药、化肥、动植物遗体的分解和不当的污水灌溉等。这些活动可能会导致地下水中有机和无机化合物浓度增加，并引起地下水质恶化。

1.1.4 生活污染源

城市生活中使用的洗涤剂、污水、垃圾、粪便等含有氮、磷、硫等成分，对水质产生影响，引发藻类繁殖、赤潮和水华等现象，从而影响水生物多样性，加速水质的恶化。

1.2 水污染治理策略分析

这些水资源污染不仅直接影响水源的安全，还可能通过食物链传递，进一步影响人类健康和生态平衡。因此，治理水资源污染对于保护生态环境至关重要，需要采取综合的措施来减少污染物排放、改善水体质量，并促进可持续的水资源利用。

1.2.1 工业水污染治理

工业水污染治理是一个复杂的领域，需要考虑多方面的因素。从技术性控制角度来说，工业水污染治理可从改善工艺技术、优化和控制工业废水的排放、废水资源化利用和改变工业结构和技术路线，避免污染等几个方面进行深入探讨，具体描述如下。

（l）改善工艺技术：采用先进的清洁生产技术，包括更新生产设备、改进生产流程和引入环保技术，从源头上减少或避免污染物产生，实现绿色、低碳、高效的生产模式。

（2）优化和控制工业废水的排放：通过对工业废水进行有效的监测和控制，确保排放达标，并逐步降低对水环境的负面影响。

（3）废水资源化利用：将排放的工业废水进行合理有效的处理和回收利用，最大程度地减少废水对环境的影响，以及降低对水资源的消耗。

（4）改变工业结构和技术路线：通过推动产业升级、提升技术水平，并鼓励企业向更清洁、低排放的方向转型，减少对水资源的污染和消耗。

1.2.2 市政管理性水污染治理

政府应建立健全当地废水排放制度，针对不同的企业制定不同的排放标准，对新建工程、开发项目进行环境评估，并将评估结果作为决策依据严格执行，杜绝排污超标现象的发生，减少对生态环境的破坏和影响。同时，在废水产生的每个阶段都要建立健全环境监测网络，对待排放的废水进行水质监测，提高应对事故排放的能力。通过实地勘察和调研，选取最佳位置建立城市废水处理厂，有效降低城市废水对水资源的污染程度。此外，针对受到破坏的生态环境区域，制定生态修复计划，恢复植被、水体和土壤的功能，以改善生态环境质量。采取有效措施保护水资源，包括建设水源保护区、实施水资源税收政策、推广节水措施等，确保水资源的可持续利用和生态环境的健康发展。

1.2.3 其他途径水资源污染治理

对于影响水污染最轻微的生活污水来说，应该实施生活污水截留、雨污分流等措施，将截留的生活污水送入到污水处理厂进行处理，达到排污标准后再排放到河道或者指定水域中。

2 水资源污染治理效果评估

针对上文提出的几项水资源污染治理措施，引入模糊综合评价法对治理后的效果进行评价。模糊综合评价法可以将定性层面的隶属度理论反映在定量层面上，改变数据模糊和难以量化的局面，是一种有效且合理的评价方法。模糊综合评价法的分析过程如下：

（1）建立评价因素集A={a1，a2，…，an}。

（2）建立评价集合C={c1，c2，C3，C4，c5}={优秀，良好，中等，较差，差}，每个等级都有一个与之对应的评价集。每个等级的分值分别为：c1=3.2-4.0，c2=2.4-3.2，C3=1.6-2.4，C4=0.8-1.6，c5=0-0.8。

（3）建立隶属度矩阵D。确定好C后，需要对评价目标ai进行单因素评价，获得ci与Ci相对应的D=[di1，di2，di3，di4，di5]，其中，i=1，2，…，n。

水资源污染防治效果评估指标分为定性指标和定量指标两种，从中选取了26个指标，指标类型如下：

①定性指标：水质透明度M11、微生物含量M12、水中有害物质残留情况M13、水体气味M21、叶状植物覆盖度M22、设备运行负荷率M23、生物丰富度M24、治污技术实用性T11、水面漂浮物T12、治污技术创新性T13、治污技术可操作性T14。

②定量指标：治污工程投资成本T21、总的治污费用T22、占地面积T23、能源消耗T24、年径流总量控制率E11、内涝发生率E12、水质达标率E21、污染物平均去除率E22、污染物排放浓度E23、污泥无害化处理率E42、污泥含水率E43、水体中氧气含量E51、治污景观效果E52、相关部门对治污效果的评价E53、再生水回用率E54。

定性指标以百分比的方式计算隶属度dij，即用第i个指标确定为第j（j=1，2，3，4，5）个等级的人数除以总评价人数；定量指标则利用半梯形分布图法进行求解。评估指标中，以“数值越大越优秀”的指标通过升半梯形分布图法求解，计算公式为式（1）：

式（1）中，xi表示第i个指标的实际评价结果。

（4）确定评价结果。将隶属度矩阵D与权重集W'相乘，在最大隶属度原则的约束下得到评价结果R，计算公式为式（2）：

（5）确定水资源污染防治效果评价等级和绩效分值。根据最大隶属度原则对评价结果进行等级B=max（b1，b2，b3，b4，b5）判定。将β和γ定义为B中第一大分量与第二大分量占各分量之和的比例，表达式为式（3）：

式（3）中，bj表示评价结果隶属于第j个等级的隶属度。

由式（5）可以得到α∈[0，+∞）。根据α的定义可知：α的值越大，最大隶属度原则的有效性随之增大。不同α值与最大隶属度原则有效性之间的对应关系见表1。

从表1中可以看出，当α<0.5时，最大隶属度原则被判定为无效。

利用加权平均原则对模糊评价结果B进行定量计算，使其更加精准。绩效分值B'的计算公式为式（6）：

3 实例分析

为了验证所提方法在实际应用中是否可以取得良好的评估结果，在某市生态公园调节塘内进行实例测试。该塘总面积2.4hm2，水域面积1.2hm2，水面平均深度在1.5m-2m之间，库容量为2.1万m3。

首先，将所提方法中的水污染治理措施应用在该调节塘内，同时设置15个水质监测点，主要监测水体的化学需氧量和氨氮，对比治理前后水质的变化情况，具体见表2。

从表2中的数据可以看出，应用所提方法治理水污染后，化学需氧量和氨氮出现了大幅度的下降，这说明所提方法可有效治理水污染，保护生态环境。

然后选取17个指标对调节塘进行定量分析，基于对水环境的采样和监测经过专业分析和统计处理后得出量的科学研究和实验数据，参考国家标准，并在制定评价指标分级标准的过程中征询相关领域的专家学者，以确保评价指标的科学性和合理性。从而确定不同水质参数的分布范围、均值和极值等统计指标，得到分级标准见表3。

对每个指标的隶属度函数进行计算，得到模糊关系矩阵Z为：

根据等级分值划分，水资源污染防治效果评估等级为“良好”。综合来看，由于绩效分值较高，且最大隶属度原则评价的结果为“优秀”，因此，最终的评估等级为“优秀”，从而证明了所提方法在水资源污染治理方面的有效性，以及防治效果方面的可靠性和持续性。

4 结束语

对水污染治理工作不仅要求治理措施完善，相关措施应注重保护和恢复当地水生态系统中的物种多样性。为此，研究水资源污染综合治理措施及其防治效果评估方法。分析水资源污染物的4种主要类型后，从工业生产、市政管理和工程保障三方面提出相关治理措施，尽可能做到全方位降污排放。引入模糊综合评价法，选取26个评估指标，通过建立因素集、评价集和隶属度矩阵，实现对水资源污染防治效果的评估，并利用加权平均原则给出具体的数值。将所提方法应用在实例分析中，结果表明，所提方法可以有效改善受污染水体的水质，且通过模糊综合评价法对治理措施评估，得出所得评估结果为优秀，证明了所提方法在水资源污染治理方面的有效性和可行性。