[發明專利]一種鋼鐵聯合企業廢水排放源解析方法

在審

• 申請號: 201410143145.7
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN104978475A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: 劉芳;胡紹偉;馬光宇;耿繼雙;陳鵬;王飛;王永
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G01N33/18
• 代理公司: 鞍山華惠專利事務所 21213
• 代理人: 趙長芳

1.一種鋼鐵聯合企業廢水排放源解析方法，其特征在于：

（1）確定調查區域

以突發污染事件或受納水體中某種污染物質突然增加的區域作為重點調查區域；

（2）水樣采集與全分析

將在污染水域采集的水樣密封于采樣瓶中，在實驗室進行水質全分析；

（3）建立污染物數據庫

在前期大量調研的基礎上，采用統計方法對收集的數據進行整理歸納，建立污染物信息數據庫，包括：鋼鐵聯合企業信息、各工序污染物種類及含量、生產工藝信息和可能產生的污染物信息；

（4）識別特征標識物

根據生產工藝及廢水處理工藝，對已產生的污染物和可能產生的污染物進行分析判斷，找到具有代表性的特征污染物；

（5）建立各工序廢水排放特征的指紋譜圖

根據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：

已知分析得出的樣品數據矩陣D，推導出污染源指紋圖譜S；其計算公式為：

Di=Σj=1nCjMij(i=1,2,...m)---(1)]]>

式中：m—受體樣品中污染物種類數；n—有n類污染源對受體樣品有污染貢獻；D_i—受體樣品中第i種污染物的濃度；C_j——第j類污染源對受體樣品的污染貢獻率；M_ij—第j類污染源中第i種污染物的濃度；

Dij=Σk=1nSikCkj(i=1,2,...,m;j=1,2,...r)---(2)]]>

式中：m—受體樣品中污染物種類數；n—有n類污染源對受體樣品有污染貢獻；r—采集的樣品數；D_ij—第j類樣品中第i種污染物的濃度；S_ik—因子載荷即污染源指紋圖譜；C_kj—因子得分即污染源貢獻；

將公式（2）表示為矩陣形式，有：

D=S·C?????????(3)

式中：D為m行r列的樣品數據矩陣；S為m行n列的污染源組成矩陣；

C為n行r列的污染源貢獻矩陣；

由公式（1）可求得污染源的污染貢獻C，根據式（3），求出矩陣S即污染源指紋譜圖，將S用圖形表示，橫坐標代表污染源的污染物種類數，縱坐標代表上述得出的矩陣數值；

（6）污染物來源解析

初步判斷：將水質全分析結果與污染物信息數據庫進行對照，從而初步判斷出污染源；

精確解析：采用模糊聚類模型方法，Matlab軟件編程，求出樣品與指紋譜圖之間的相似系數，根據最大隸屬度原則，精確的解析出污染來源；

模糊聚類模型方法的計算步驟為：

a、將譜圖信息轉化為計算機能夠接受的數量化矩陣

設U={A₁，A₂，···，A_n}為對受體樣品有貢獻的n類污染源，每個污染源含m種污染物，即A_i={A_i1，A_i2，···，A_im}（i=1,2，···，n），

n、m是≥1的整數；

于是，得到原始數據矩陣為：

A11A12...A1mA21A22...A2m............An1An2...Anm]]>

其中，A_nm表示第n個污染源的第m個污染物的原始數據；

b、對數據進行標準化處理，消除量綱的影響

采用平移標準差變換法，對數據進行標準化處理，即：

Aik′=Aik-Ak‾Sk(i=1,2,...,n;k=1,2,...,m)]]>

其中

Ak‾=1nΣi=1nAik,Sk=1nΣi=1n(Aik-Ak‾)2]]>

經過變換后，每個變量的均值為0，標準差為1；

c、建立模糊相似矩陣，求出樣品與污染源數據的模糊相似系數R借用傳統聚類的相似系數法計算A_i與A_j的相似程度r_ij=R（A_i,A_j），

rij=Σk=1mAik·AjkΣk=1mAik2·Σk=1mAjk2(j=1,2,...,n)]]>

跟據最大隸屬度原理，取最大相似系數，從而判斷出污染物來源；

（7）確定有效治理方案

找到了污染物來源即排污單位，根據其排放的廢水中污染物的特征，有的放矢的制定治理方案，并應用于現場實踐。