多维矢量技术监测原水突发性污染物效应研究

2014．NO．3.ISSN1672-9064CN35-1272/TKISSN1672-9064CN35-1272/TK基金项目：南水北调山东受水区饮用水安全保障技术研究与综合示范.编号：2012ZX07404003，泰山学者岗位，编号：ts200640025作者简介：徐孟进（1989～），研究生，主要研究水处理理论与技术。多维矢量技术监测原水突发性污染物效应研究徐孟进1，2贾瑞宝2张克峰1马中雨2（1山东建筑大学山东济南2501012山东省城市供排水水质监测中心山东济南250021）摘要突发性水污染事件具有偶然性和不可预知性，严重威胁饮用水安全。介绍了水质预警领域的新技术-多维矢量技术，并选取具有代表性的污染物如重金属、有机污染物、农药进行预警实验，对多维矢量技术的效果及应用前景进行了总结。关键词原水突发性水污染水质预警多维矢量中图分类号：X832文献标识码：A文章编号：1672-9064(2014)03－061－03近年来，我国接连出现突发性水污染事件，水源地水质受到破坏，不仅严重影响了居民的正常生活，还给整个社会发展带来了巨大的损失。突发性水污染事件不同于一般的水污染，它是在较短时间内通过非正常的方式排放或泄露出剧毒性污染物到水体中，具有极强的不可预见性和多样性［1］。现有的原水水质在线监测通常针对单一指标，对于各个指标之间的联系，以及指标所反映的复杂水质变化均不能给出有效的信息；利用发光细菌、鱼类、水藻等生物传感器制成的在线生物毒性分析系统，受环境干扰因素影响太大，误报警频繁，即便对响应污染物种类做出识别，也无法对浓度进行判断。1原水多维矢量在线监测技术1.1多维矢量技术1.1.1概念多维矢量技术指利用有限的水质监测设备监测基本水质指标的变化规律，并以此建立常规水质在多维空间内的多维矢量预警模型，针对具有明显特征的单一或复合的水质污染物建立指纹数据库，一旦出现水体中出现相应的污染物，系统将监测得到的水质数据代入到相应的模型中计算对应的矢量指纹，并与指纹数据库中的指纹进行比对，实现利用已知参数预警未知污染物的目的，从而完成对水质的常规监测和综合预警［2］。1.1.2应用方法由于各地原水水质均呈现出很大的差异性，多维矢量技术在本地化应用的进程中，需要进行以下方面的工作：①根据本地特征污染源筛选常规水质参数；②建立符合本地水质特性的基准曲线；③建立污染物矢量数据库；④应用于原水水质监测预警。1.2系统构成1.2.1事件监视器事件监视器（EventMonitor）作为系统的“大脑”，显示有常规水质参数和预警曲线trigger（触发值）的双重变化曲线。其内置的数学分析模型可以对常规状态下的水质参数进行识别、分析，并通过预警曲线trigger对出现的水质变化情况进行导出。1.2.2探头式监测设备原理多维矢量采用八个探头式水质监测器对水质进行监测，并将数据传输至事件监视器进行分析，探头式监测设备原理如表1。2黄河下游原水污染物预警实验总结2.1原水水质基线建立通过对黄河下游原水水质进行360h以上监测，数据与实验室数据对比准确，建立本地水质基准曲线，如图2。图2是黄河水原水水质整体趋势的数值化描述，trigger值在监测时间内一直处于0.01以内，表示原水水质稳定，没有污染物进入影响水质变化，水质在一定阈值内波动。2.2实验方法选取原水水质中常见的或突发性的污染物进行污染物图1事件监视器显示界面书表１摇探头式参数监测器型号及原理参数电极型号电极原理有机物ＵＶＡＳＳＣ２５４ｎｍ紫外吸收［３］电导率３７００Ｅ感应电流法ＰＨＰＨＤＳＣ差分玻璃电极法浊度ＳＯＬＩＴＡＸＳＣ９０度散射光法硝氮ＮＩＴＲＡＴＡＸ紫外吸收氨氮ＡｍｔａｘＴＭＣｏｍｐａｃｔ离子选择电极法ＯＲＰＰＨＤ／ＯＲＰＳＣ差分电极法溶解氧ＬＤＯ荧光法环保技术612014．NO．3．ISSN1672-9064CN35-1272/TKISSN1672-9064CN35-1272/TK图4有机污染物苯胺多维矢量预警图图5有机磷农药马拉硫磷多维矢量预警图图3铬（Cr6+）多维矢量预警图书表２摇污染物药剂浓度梯度表浓度铬苯胺马拉硫磷国标限值０．０５０．１０．０５１０倍０．５１０．５２０倍１２１５０倍２．５５２．５１００倍５１０１０图2原水水质基准曲线图预警试验，论证多维矢量系统对原水水质监测效果。污染物选取重金属（铬）、有机物（苯胺）、农药（阿特拉津）共3种，根据《地表水环境质量标准》中Ⅲ类地表水的限值，分别配比不同浓度梯度进行加药试验（表2），通过多维矢量分析法对污染物进行解释，观察系统对不同类型污染物的报警效果、最低检出限，建立污染物数据库。实验中在试剂桶中配置一定浓度的污染物药剂，利用蠕动泵将药剂提升到高位水箱中与原水充分混合均匀，利用高位水箱的溢流功能将混合好的试剂传输到流通池中与系