一種鋼鐵聯(lián)合企業(yè)廢水排放源解析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水域環(huán)境分析領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼鐵聯(lián)合企業(yè)廢水排放源的解析方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水作為生命之源、工業(yè)的血脈，既是一種資源又是一種能源，在鋼鐵生產(chǎn)過程中有 著不可替代的地位。鋼鐵工業(yè)在工業(yè)領(lǐng)域里是耗水和排污大戶，聯(lián)合鋼鐵廠的生產(chǎn)涉及到 一系列工序，每道工序都帶有不同的投料，并排出各種各樣的廢物和廢水，因此，來源廣泛、 成分復(fù)雜、特性多變、危害性強(qiáng)、處理難度大是鋼鐵工業(yè)廢水的特點(diǎn)。
[0003] 鋼鐵工業(yè)廢水中含有大量且種類多樣的有毒有害物質(zhì)，包括有機(jī)污染物和無機(jī)污 染物等，其中某些污染物質(zhì)具有致癌、致崎和致突變性，通過食物鏈蓄積于動植物體內(nèi)，很 難被降解，會對人體和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大的危害，近年來已引起人們的廣泛關(guān)注。因此，尋 求一種分析精準(zhǔn)、操作簡單、便于控制且能有效治理污染的鋼鐵工業(yè)廢水治理方法具有非 常重要的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)意義。
[0004] 在研究水體污染物的過程中，不僅要定性地識別水體中污染物及其來源，還要定 量地計(jì)算出各種源對環(huán)境污染的貢獻(xiàn)值(分擔(dān)率)，該就是水體的源解析。通過水體污染源 解析，可W掲示污染源與斷面水質(zhì)的關(guān)系，定性、定量或半定量的解析出其來源，即計(jì)算各 類污染源對受體的貢獻(xiàn)值，從而為提出減少和控制持久性污染物輸入的途徑和措施提供科 學(xué)依據(jù)。
[0005] 目前，鋼鐵行業(yè)廢水排放有時(shí)存在嚴(yán)重超標(biāo)的現(xiàn)象，為此每年都要上繳一定數(shù)額 的環(huán)保罰款，該使得鋼鐵企業(yè)不僅損失了大量的資金，而且損毀了企業(yè)的社會形象。傳統(tǒng)的 解決方法需要對企業(yè)內(nèi)部的所有工序逐個進(jìn)行考察，從下水井中取樣分析，該一過程不僅 繁瑣，耗時(shí)長，且需要消耗大量的人力、物力，還存在著不具有時(shí)效性的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的旨在提供一種能夠快速、簡捷、精準(zhǔn)的分析出污染來源，有效監(jiān)控和 遏止偷排現(xiàn)象，從而解決企業(yè)廢水超標(biāo)排放難題的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)廢水排放源解析方法。
[0007]為此，本發(fā)明所采取的解決方案是：
[0008] -種鋼鐵聯(lián)合企業(yè)廢水排放源解析方法，其特征在于：
[0009] 1、確定調(diào)查區(qū)域
[0010] 在查閱相關(guān)鋼鐵行業(yè)廢水排放區(qū)域資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)城市工業(yè)廢水排放的總體 布局，W突發(fā)污染事件或受納水體中某種污染物質(zhì)突然增加的區(qū)域作為重點(diǎn)調(diào)查區(qū)域。
[0011] 2、水樣采集與全分析
[0012] 對污染水域進(jìn)行水樣的采集，將采集的水樣密封于采樣瓶中，并盡快送至實(shí)驗(yàn)室 進(jìn)行水質(zhì)全分析。
[0013] 3、建立污染物數(shù)據(jù)庫
[0014] 對鋼鐵聯(lián)合企業(yè)各工序廢水排放情況開展前期大量調(diào)研工作，不僅要掌握廢水中 污染物的種類及含量，還要熟悉其生產(chǎn)工藝流程，對資料里沒有記載而可能產(chǎn)生的污染物 也要進(jìn)行分析并記錄，采用統(tǒng)計(jì)方法對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理歸納，建立污染物信息數(shù)據(jù)庫， 包括：鋼鐵聯(lián)合企業(yè)信息、各工序污染物種類及含量、生產(chǎn)工藝信息和可能產(chǎn)生的污染物信 息。
[0015] 4、識別特征標(biāo)識物
[0016] 根據(jù)已建立的污染物信息數(shù)據(jù)庫，識別出鋼鐵工業(yè)各工序排放廢水中的具有代表 性的污染物即特征標(biāo)識物。識別方法；根據(jù)生產(chǎn)工藝及廢水處理工藝，對已產(chǎn)生的污染物和 可能產(chǎn)生的污染物進(jìn)行分析判斷，找到具有代表性的特征污染物。
[0017]5、建立各工序廢水排放特征的指紋譜圖
[0018] 指紋譜圖技術(shù)能宏觀的反映出源排放的污染物的內(nèi)在特征，不同排放源的指紋譜 圖具有唯一性。根據(jù)指紋譜圖具有唯一性的特性，建立能反映各工序廢水排放特征的指紋 譜圖。具體方法為：
[0019] 已知分析得出的樣品數(shù)據(jù)矩陣D，推導(dǎo)出污染源指紋圖譜S ;其計(jì)算公式為：
[0020]
C互.)
[0021] 式中；m-受體樣品中污染物種類數(shù)；n-有n類污染源對受體樣品有污染貢獻(xiàn)； 町一受體樣品中第i種污染物的濃度；Cj.-第j類污染源對受體樣品的污染貢獻(xiàn)率;Mu- 第j類污染源中第i種污染物的濃度。
[0022]
(2)
[0023] 式中：m-受體樣品中污染物種類數(shù)；n-有n類污染源對受體樣品有污染貢獻(xiàn)； r一采集的樣品數(shù)；Du-第j類樣品中第i種污染物的濃度；Sik-因子載荷即污染源指紋圖 譜；Ckj.一因子得分即污染源貢獻(xiàn)。
[0024] 將公式（2)表示為矩陣形式，有：
[00巧]D=S?C 做
[0026] 式中；D為m行r列的樣品數(shù)據(jù)矩陣；S為m行n列的污染源組成矩陣；
[0027]C為n行r列的污染源貢獻(xiàn)矩陣；
[0028] 由公式（1)可求得污染源的污染貢獻(xiàn)C，根據(jù)式（3)，求出矩陣S即污染源指紋譜 圖，將S用圖形表示，橫坐標(biāo)代表污染源的污染物種類數(shù)，縱坐標(biāo)代表上述得出的矩陣數(shù) 值；
[0029] 6、污染物來源解析
[0030] 初步判斷；將水質(zhì)全分析結(jié)果與污染物信息數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對照，從而初步判斷出污 染源；
[0031] 精確解析；采用模糊聚類模型方法，Matl油軟件編程，求出樣品與指紋譜圖之間 的相似系數(shù)，根據(jù)最大隸屬度原則，精確的解析出污染來源；
[0032] 模糊聚類模型方法的計(jì)算步驟為：
[0033] a、將譜圖信息轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能夠接受的數(shù)量化矩陣
[0034] 設(shè)U={Ai，A2, ? ? ?，A。}為對受體樣品有貢獻(xiàn)的n類污染源，每個污染源含m種污 染物，即Ai={A"，A。，? ?.，AJ(i=l，2，? ? .，n)，
[003引 0、111是>1的整數(shù)；
[0036] 于是，得到原始數(shù)據(jù)矩陣為：
[0037]
[0038] 其中，表示第n個污染源的第m個污染物的原始數(shù)據(jù)；
[0039] b、對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除量綱的影響
[0040] 采用平移標(biāo)準(zhǔn)差變換法，對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即；
[0044] 經(jīng)過變換后，每個變量的均值為0,標(biāo)準(zhǔn)差為1 ;
[0045] C、建立模糊相似矩陣，求出樣品與污染源數(shù)據(jù)的模糊相似系數(shù)R借用傳統(tǒng)聚類的 相似系數(shù)法計(jì)算Ai與Aj.的相似程度ry=R(A。Aj)，
[0046]
[0047] 跟據(jù)最大隸屬度原理，取最大相似系數(shù)，從而判斷出污染物來源；
[0048] 7、確定有效治理方案
[0049] 找到了污染物來源即排污單位，根據(jù)其排放的廢水中污染物的特征，有的放矢的 制定治理方案，并應(yīng)用于現(xiàn)場實(shí)踐。
[0050] 本發(fā)明的有益效果為：
[0051] 本發(fā)明徹底解決了上述傳統(tǒng)方法存在的不足，在現(xiàn)有處理工藝的基礎(chǔ)上，可快速、 準(zhǔn)確的識別出污染來源，為鋼鐵聯(lián)合企業(yè)提供了一條精確分析廢水中污染物來源的有效途 徑，并能根據(jù)污染源排污特征，提供相應(yīng)適合的、技術(shù)可行的治理方案，及時(shí)有效的控制污 染來源。為環(huán)境管理部口應(yīng)對突發(fā)水質(zhì)污染事件、控制污染風(fēng)險(xiǎn)提供了可靠的技術(shù)保障。同 時(shí)從源頭降低污染物對環(huán)境的污染，能同時(shí)收獲環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益，適應(yīng)人類社會的可 持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，為制定區(qū)域污染控制對策提供技術(shù)支持，具有很強(qiáng)的推廣及應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0052] 圖1為本發(fā)明實(shí)施工藝流程圖；
[0053] 圖2a為焦化排放源指紋譜圖；
[0054] 圖化為燒結(jié)排放源指紋譜圖；
[00巧]圖2c為煉鐵排放源指紋譜圖；
[0056] 圖2d為煉鋼排放源指紋譜圖；
[0057] 圖2e為連鑄排放源指紋譜圖；
[0058] 圖2f為熱社排放源指紋譜圖；
[0059] 圖2g為冷社排放源指紋譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0060] 圖1顯示，本發(fā)明鋼鐵聯(lián)合企業(yè)廢水排放源解析方法的工藝流程和步驟為：
[0061] 1、確定調(diào)查區(qū)域；在查閱相關(guān)鋼鐵行業(yè)廢水排放區(qū)域資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)城市工 業(yè)廢水排放的總體布局，W突發(fā)污染事件或受納水體中某種污染物質(zhì)突然增加的區(qū)域作為 重點(diǎn)調(diào)查區(qū)域。
[0062] 2、水樣采集與全分析；對污染水域進(jìn)行水樣的采集，將采集的水樣密封于采樣瓶 中，并盡快送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行水質(zhì)全分析。
[0063] 3、建立污染物數(shù)據(jù)庫；對鋼鐵聯(lián)合企業(yè)各工序廢水排放情況開展前期大量調(diào)研工 作，不僅要掌握廢水中污染物的種類及含量，還要熟悉其生產(chǎn)工藝流程，對資料里沒有記載 而可能產(chǎn)生的污染物也要進(jìn)行分析并記錄，采用統(tǒng)計(jì)方法對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理歸納，建 立污染物信息數(shù)據(jù)庫，包括：鋼鐵聯(lián)合企業(yè)信息、各工序污染物種類及含量、生產(chǎn)工藝信息 和可能產(chǎn)生的污染物信息。
[0064] 4、識別特征標(biāo)識物；根據(jù)已建立的污染物信息數(shù)據(jù)庫，識別出鋼鐵工業(yè)各工序排 放廢水中的具有代表性的污染物即特征標(biāo)識物。識別方法；根據(jù)生產(chǎn)工藝及廢水處理工藝， 對已產(chǎn)生的污染物和可能產(chǎn)生的污染物進(jìn)行分析判斷，找到具有代表性的特征污染物。
[0065] 5、建立各工序廢水排放特征的指紋譜圖；指紋譜圖技術(shù)能宏觀反映出源排放的污 染物的內(nèi)在特征，不同排放源的指紋譜圖具有唯一性。根據(jù)指紋譜圖具有唯一性的特性，建 立能反映各工序廢水排放特征的指紋譜圖。其具體方法為：
[0066] 已知分析得出的樣品數(shù)據(jù)矩陣D，推導(dǎo)出污染源指紋圖譜S;其計(jì)算公式為：
[0067]
C1)
[006引式中：m-受體樣品中污染物種類數(shù)；n-有n類污染源對受體樣品有污染貢獻(xiàn)； 町一受體樣品中第i種污染物的濃度；Cj.-第j類污染源對受體樣品的污染貢獻(xiàn)率;Mu- 第j類污染源中第i種污染物的濃度。
[0069]
(2)
[0070] 式中：m-受體樣品中污染物種類數(shù)；n-有n類污染源對受體樣品有污染貢獻(xiàn)； r一采集的樣品數(shù)；Du-第j類樣品中第i種污染物的濃度；Sik-因子載荷即污染源指紋圖 譜；Cy-因子得分即污染源貢獻(xiàn)。
[0071] 將公式（2)表示為矩陣形式，有：
[0072] D=S?C 做
[0073] 式中；D為m行r列的樣品數(shù)據(jù)矩陣；S為m行n列的污染源組成矩陣；
[0074] C為n行r列的污染源