以特征污染物溯源分析为指导的污水处理评估方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种以特征污染物溯源分析为指导的污水处理评估方法及装置。包括：针对污水处理厂各工艺单元的运行效率进行评估；针对各工艺单元的进出水进行采样和预处理；对污水处理厂工艺流程末端的水质进行取样分析检测，从而明确特征污染物；建立特征污染物指纹图谱库；对特征污染物进行溯源分析和降解途径分析，判断影响其去除效率的关键工艺单元和关键因素；针对关键工艺单元和关键因素进行优化，从而实现全工艺流程的优化和评估。本发明专利技术能够准确定位制约污水处理工艺效率提升的关键污染因子，确定各类污染物沿污水处理流程的降解效率变化，并针对性的提出工艺运行优化措施和源头减控措施，从而提高污水处理系统评估的时效性和有效性。

【技术实现步骤摘要】
以特征污染物溯源分析为指导的污水处理评估方法及装置
本专利技术属于污水处理
，涉及一种以特征污染物溯源分析为指导的污水处理评估方法及装置。
技术介绍
为适应污水排放标准升级需求、逐步提升污水处理厂运行效率和污染物去除能力，相关行业污水处理厂处理效果评估研究已开展多年，形成了以单元工艺和全流程工艺效率评估为主的理论和技术体系，并结合水夹点技术、污水分质回用技术在污水处理厂效率提升和工艺优化等方面得到了很好的应用。现有污水处理厂效果评估体系主要涉及污水处理装置的技术性能指标评估(包括主要污染物去除率、管理运行、设备运行稳定性和技术性能等指标)，经济效益指标评估(包括全寿命费用、综合成本等指标)，社会效益指标评估(包括节水效果、可持续发展等指标)，环境安全性指标评估(包括污染物去除程度、二次污染物产生量、安全性等指标)。上述评估体系覆盖涉及污水处理厂技术、经济、环境等多方面的运行实效评估，能够较客观、全面的反映污水处理厂的运行和处理效果，为运行管理和投资决策提供依据。但是在实际应用中也暴露出了部分问题：评估指标以宏观指标为主，在来水构成相对简单、判别工艺整体运行效率时较适用，但在多水源污染负荷叠加、工艺流程较长的情况下，无法判别不同来源污水对处理工艺造成的影响，也难以针对单元工艺运行效率偏低、污染物去除率下降的现象做出准确判断，对企业优化管理、提升效率的指导性不强。特别是在石油石化行业污水处理过程中，因前端进水水源众多、污染物构成复杂，污水中含有大量原油加工过程中分离出的难降解有机污染物，因来水水质波动造成的污水处理设施受冲击现象时有发生。此外，随着近年来的多次升级改造，污水处理流程不断加长，部分单元工艺处于低负荷运行状态。采用以宏观指标评估为主的评估体系，难以从污染物构成层面对工艺运行效率进行深入分析，亟待建立一套以有机污染物降解路径分析为指导的污水处理系统评估分析方法。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种以特征污染物溯源分析为指导的污水处理评估方法及装置，采用该评估方法能够准确定位制约污水处理工艺效率提升的关键污染因子，确定各类污染物沿污水处理流程的降解效率变化，并针对性的提出工艺运行优化措施和源头减控措施，从而提高污水处理系统评估的时效性和有效性，为石油石化行业污水处理效率和综合技术水平的提升提供有力支撑。本专利技术的目的通过以下技术方案得以实现：一方面，本专利技术提供了一种以特征污染物溯源分析为指导的污水处理评估方法，包括以下步骤：步骤一，针对污水处理厂各工艺单元的运行效率进行评估，初步确定运行效率偏低、运行状况较差的工艺单元；步骤二，针对各工艺单元的进出水进行采样和预处理；步骤三，对污水处理厂工艺流程末端的水质进行取样分析检测，确定经过各工艺单元处理后残留在污水中的有机物组成，从而明确特征污染物；步骤四，建立特征污染物指纹图谱库；步骤五，对特征污染物进行溯源分析和降解途径分析，根据其降解途径和各工艺单元对其去除的选择性和差异性进行评估，判断影响其去除效率的关键工艺单元和关键因素；步骤六，针对关键工艺单元和关键因素进行优化，从而实现全工艺流程的优化和评估。上述的以特征污染物溯源分析为指导的污水处理评估方法中，优选地，针对污水处理厂各工艺单元的运行效率进行评估，初步确定运行效率偏低、运行状况较差的工艺单元的具体步骤为：沿污水处理工艺流程，分别对工艺流程中各工艺单元的污染负荷情况、污染物去除效率、单位质量的污染物去除成本和各工艺单元的能耗水平进行分析，并结合COD、BOD、TOC、氨氮和TN宏观检测指标进行分析，判断各工艺单元运行状况，初步确定运行效率偏低、运行状况较差的工艺单元，形成对整体工艺运行状况的初步判断。上述的以特征污染物溯源分析为指导的污水处理评估方法中，优选地，针对各工艺单元的进出水进行采样和预处理的具体步骤为：结合污水处理厂各工艺单元的运行状况，对各工艺单元的进出水进行取样，并对水样进行固相萃取的预处理。由于石油石化污水都具有较严重的基质效应，成分比较复杂，因此在对水样进行分析前，需要对水样进行固相萃取(SPE)的预处理，从而对污水中残留的少量特征有机污染物实现萃取、分离、纯化、富集等目的，满足样品进样的需求。上述的以特征污染物溯源分析为指导的污水处理评估方法中，优选地，对污水处理厂工艺流程末端的水质进行取样分析检测，确定经过各工艺单元处理后残留在污水中的有机物组成，从而明确特征污染物的具体步骤为：利用高效液相色谱-电场轨道阱质谱设备对污水处理厂工艺流程末端的水质进行分析，确定经过各工艺单元处理后残留在污水中的有机物组成，并确定其中对COD、BOD、DOM和TOC有机物宏观指标贡献最多的5-8类特征污染物。分析检测过程中主要利用超高效液相色谱高分析通量、灵敏度及色谱峰容量的特征，和电场轨道井质谱快速的数据采集能力和较宽的质量分析范围，实现多种污染物及其代谢转化产物的快速识别。采用超高效液相色谱-电场轨道阱质谱(UHPLC-OrbitrapMS)联用设备，具有分析速度快、灵敏度高、重现性好，可同时满足复杂样品扫描分析和单一化合物精准鉴定的要求，以高质量精度确定碎片物质或中间产物为特征，可大幅度加快碎片物质与原物质之间的关联分析，从而可以实现复杂结构、大分子有机物的全流程溯源，便于确定污染物主要来源和降解路径。此外多级质谱(MSn)可用来对未知化合物进行结构解析，尤其适用于有机物构成多达几百种的石油石化污水分析过程中。上述的以特征污染物溯源分析为指导的污水处理评估方法中，优选地，所述工艺单元包括生物厌氧池、生物好氧池、化学氧化池、生物流化床、硝化池和生物炭塔。上述的以特征污染物溯源分析为指导的污水处理评估方法中，优选地，建立特征污染物指纹图谱库的具体步骤为：根据特征污染物检测溯源结果，建立特征有机污染物指纹图谱库，明确特征污染物的图谱特点和识别要点，建立特征污染物鉴别流程和方法。方法主要为将特征污染物从构成复杂的污水中一、二百种污染物中识别出来，并将其分析方法标准化，根据不同物质的浓度范围和检测限，有针对性的调整检测条件，使目标污染物的检测谱图更加清晰，使之在谱图中呈现的峰能够最大限度的与其他物质的峰分开，为后续对各类物质的精准定位提供依据。上述的以特征污染物溯源分析为指导的污水处理评估方法中，优选地，对特征污染物进行溯源分析和降解途径分析，根据其降解途径和各工艺单元对其去除的选择性和差异性进行评估，判断影响其去除效率的关键工艺单元和关键因素的具体步骤为：以特征污染物图谱为指导，对污水处理厂工艺流程由后向前对各工艺单元的进出水的水质进行分析，确定各特征污染物的来源及去除效率，并跟踪其降解的中间产物和最终产物，确定其降解途径和各种处理工艺对其去除的选择性和差异性；重点对步骤一中运行效率偏低、运行状况较差的工艺单元进行评估，确定影响其效率的关键因素，并且确定影响特征污染物去除的关键工艺单元。另一方面，本专利技术还提供一种以特征污染物溯源分析为指导的污水处理评估装置，该污水处理评估装置包括：工艺运行状况评价模块，用于针对污水处理厂各工艺单元的运行效率进行评估，初步确定运行效率偏低、运行状况较差的工艺单元；采样预处理模块，用于针对各工艺单元的进出水进行采样和预处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以特征污染物溯源分析为指导的污水处理评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，针对污水处理厂各工艺单元的运行效率进行评估，初步确定运行效率偏低、运行状况较差的工艺单元；步骤二，针对各工艺单元的进出水进行采样和预处理；步骤三，对污水处理厂工艺流程末端的水质进行取样分析检测，确定经过各工艺单元处理后残留在污水中的有机物组成，从而明确特征污染物；步骤四，建立特征污染物指纹图谱库；步骤五，对特征污染物进行溯源分析和降解途径分析，根据其降解途径和各工艺单元对其去除的选择性和差异性进行评估，判断影响其去除效率的关键工艺单元和关键因素；步骤六，针对关键工艺单元和关键因素进行优化，从而实现全工艺流程的优化和评估。

【技术特征摘要】
1.一种以特征污染物溯源分析为指导的污水处理评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，针对污水处理厂各工艺单元的运行效率进行评估，初步确定运行效率偏低、运行状况较差的工艺单元；步骤二，针对各工艺单元的进出水进行采样和预处理；步骤三，对污水处理厂工艺流程末端的水质进行取样分析检测，确定经过各工艺单元处理后残留在污水中的有机物组成，从而明确特征污染物；步骤四，建立特征污染物指纹图谱库；步骤五，对特征污染物进行溯源分析和降解途径分析，根据其降解途径和各工艺单元对其去除的选择性和差异性进行评估，判断影响其去除效率的关键工艺单元和关键因素；步骤六，针对关键工艺单元和关键因素进行优化，从而实现全工艺流程的优化和评估。2.根据权利要求1所述的以特征污染物溯源分析为指导的污水处理评估方法，其特征在于，针对污水处理厂各工艺单元的运行效率进行评估，初步确定运行效率偏低、运行状况较差的工艺单元的具体步骤为：沿污水处理工艺流程，分别对工艺流程中各工艺单元的污染负荷情况、污染物去除效率、单位质量的污染物去除成本和各工艺单元的能耗水平进行分析，并结合COD、BOD、TOC、氨氮和TN宏观检测指标进行分析，判断各工艺单元运行状况，初步确定运行效率偏低、运行状况较差的工艺单元，形成对整体工艺运行状况的初步判断。3.根据权利要求1所述的以特征污染物溯源分析为指导的污水处理评估方法，其特征在于，针对各工艺单元的进出水进行采样和预处理的具体步骤为：结合污水处理厂各工艺单元的运行状况，对各工艺单元的进出水进行取样，并对水样进行固相萃取的预处理。4.根据权利要求1所述的以特征污染物溯源分析为指导的污水处理评估方法，其特征在于，对污水处理厂工艺流程末端的水质进行取样分析检测，确定经过各工艺单元处理后残留在污水中的有机物组成，从而明确特征污染物的具体步骤为：利用高效液相色谱-电场轨道阱质谱设备对污水处理厂工艺流程末端的水质进行分析，确定经过各工艺单元处理后残留在污水中的有机物组成，并确定其中对COD、BOD、DOM和TOC有机物宏观指标贡献最多的5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓飞，李雪凝，栗则，张华，刘译阳，李婷，罗臻，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团安全环保技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11