廢水厭氧-好氧處理系統(tǒng)的有機化學品暴露水平預測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及化學品環(huán)境風險評估領域，涉及一種有機化學品廢水厭氧-好氧處理 系統(tǒng)的暴露預測方法。
【背景技術】
[0002] 我國是化學品研發(fā)、生產(chǎn)、使用大國，除了 4. 5萬多種現(xiàn)有化學物質外，每年還有 上千種新化學物質投入使用。污水處理廠（Sewage treatment plant，STP)是化學品進入 環(huán)境的關鍵環(huán)節(jié)，易降解化學品在STP中基本可以完全去除，但是難降解化學品經(jīng)過STP處 理后難以發(fā)生降解，部分揮發(fā)進入大氣、被污泥吸附，殘留化學品隨二級出水排放進入受納 水體，對生態(tài)環(huán)境尤其是水生生態(tài)系統(tǒng)存在潛在的生態(tài)毒性影響。
[0003] 目前，我國已經(jīng)建立了以風險評價為依據(jù)的化學品環(huán)境風險管理制度。為了防控 化學品的風險，歐盟、美國和中國都發(fā)布了化學品的管理法規(guī)，要求新化學物質在首次生產(chǎn) 或進口前必須開展危害評估和暴露評估相結合的風險評估，依據(jù)風險評估的結果開展相應 的管理。暴露評估主要研宄化學品的排放過程以及在環(huán)境中歸趨和分布，其中STP中化學 品的歸趨過程和處理效率是風險評估的重要內(nèi)容，決定了化學品的暴露濃度和風險水平。 因此STP暴露預測是化學品環(huán)境暴露預測的重要內(nèi)容，也是開展化學品環(huán)境風險評估的重 要基礎。由于化學品數(shù)量巨大，且新化學物質尚未在國內(nèi)生產(chǎn)和使用，化學品在STP中的歸 趨過程和去除效率評估主要采用模型預測。
[0004] 厭氧-好氧工藝（A/ο)指通過厭氧區(qū)和好氧區(qū)的各種組合以及不同的污泥回流方 式來去除水中有機污染物和磷等的活性污泥法污水處理方法。A/Ο工藝在我國應用較為廣 泛，是我國目前STP的第三大工藝，在我國目前有約258家STP采用A/Ο工藝。因此構建以 A/Ο型工藝為基礎的化學品STP暴露預測方法，對化學品暴露評估具有重要意義。
[0005] 經(jīng)廣泛檢索中國、歐盟、美國等專利機構，均未發(fā)現(xiàn)針對化學品厭氧-好氧處理 工藝的STP暴露預測方法。Moya開發(fā)了一種基于缺氧-厭氧-好氧緊湊型生物濾池工 藝的污泥消化、有機質氧化、硝化的預測模型（Moya J, HuiMfiirC, Peredo !(.Modeling of simultaneous denitrification - Anaerobic digestion - Organic matter aerobic oxidation and nitrification in an anoxic - anaerobic - aerobic compact filter reactor [J]· Journal of Biotechnology, 2012, 160 (3 - 4) :176 - 188) D Gracia開發(fā)了 一種好氧和厭氧條件下污泥的消化數(shù)學模型（Gracia M，Grau P，Huete，E. New generic mathematical model for WWTP sludge digesters operating under aerobic and anaerobic conditions:ModeI building and experimental verification[J]. Water Research，2009, 43(18) :4626-4642) D Tartakovsky 構建了 三氯乙稀在厭氧-好氧生物 反應器中的生物降解模型（Tartakovsky B，Manuel M F，Guiot S R. Degradation of trichloroethylene in a coupled anaerobic - aerobic bioreactor!Modeling and experiment [J]. Biochemical Engineering Journal，2005, 26 (l)72-81.)〇 Zafiri 研究了一種好氧、厭氧處理條件下生物除磷模型（Zafiri C，Kornaros，M，Lyberatos G. Kinetic modelling of biological phosphorus removal with a pure culture of Acinetobacter sp under aerobic, anaerobic and transient operating conditions. Water Research, 33(12) :2769-2788。總體而言，國內(nèi)外未見模擬STP厭氧-好氧工藝條件 下化學品的歸趨和暴露水平模型。
[0006] 化學品STP暴露評估通常需要一種篩選水平的模型，能模擬化學品在STP中的歸 趨，預測廢水中化學品經(jīng)STP處理后向大氣、污泥、水體的轉移或排放系數(shù)。模型應該簡單、 清晰、穩(wěn)健，無需完全模擬實際STP的操作情況，只需要知道化學品的幾個理化性質參數(shù)， 就能獲得評估所需的排放系數(shù)。STP暴露評估并不關心生化反應機理及C0D、氮、磷的去除 過程。針對以上特點，本發(fā)明重點關注化學品在廢水A/Ο處理系統(tǒng)中所涉及的環(huán)境介質， 以及揮發(fā)、吸附、降解等歸趨過程，通過構建STP(AA))概念模型圖和各箱體質量守恒方程， 建立了輸入的化學品性質數(shù)據(jù)較少、準確度較高、且符合我國化學品風險評估數(shù)據(jù)要求的 STP(AA))預測模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種有機化學品在厭氧-好氧處理工藝的污水處理廠（簡寫 為STP(AA))中的暴露水平預測方法，估算有機化學品經(jīng)STP(AA))處理后，向大氣、污泥、水 體的排放系數(shù)和排放濃度，為化學品的暴露評估提供數(shù)據(jù)資料。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種依照本發(fā)明實施的有機化學品在STP(AA))中 暴露水平預測方法，包括以下步驟：
[0009] 獲取待研宄廢水厭氧-好氧處理系統(tǒng)的暴露場景資料和化學品理化性質參數(shù)，根 據(jù)已知資料中的參數(shù)計算未知參數(shù)和質量流；依據(jù)所述廢水厭氧-好氧處理系統(tǒng)的初沉、 厭氧、好氧、二沉基本流程，及化學品在所述廢水厭氧-好氧處理系統(tǒng)中吸附、表面揮發(fā)、曝 氣揮發(fā)所涉及的大氣、水、懸浮固體、沉積污泥4種環(huán)境介質，構建廢水厭氧-好氧處理系統(tǒng) 的概念模型圖，基于質量守恒方法建立11箱預測模型，根據(jù)各箱中化學品濃度和環(huán)境介質 平流流速和擴散流速，計算化學品在廢水厭氧-好氧處理系統(tǒng)中的降解率，及向各環(huán)境介 質中的排放濃度、排放系數(shù)，進而預測所述廢水厭氧-好氧處理系統(tǒng)的有機化學品暴露水 平。
[0010] 具體地，所述廢水厭氧-好氧處理系統(tǒng)的概念模型圖包含：
[0011] 11箱，分別為〇外部環(huán)境、1上方空氣、2初沉池水體、3初沉池懸浮顆粒、4初沉池 污泥、5曝氣池水體、6曝氣池懸浮顆粒、7二沉池水體、8二沉池懸浮顆粒、9二沉池污泥、10 厭氧池水體、11厭氧池懸浮顆粒；
[0012] 2種生物降解方式，分別為厭氧生物降解性、好氧生物降解性；
[0013] 18個平流過程，分別為STP上方空氣流入、STP上方空氣流出、原水溶解態(tài)化學品 流入初沉池、原水吸附態(tài)化學品流入初沉池、初沉池溶解態(tài)化學品流入?yún)捬醭?、初沉池吸?態(tài)化學品流入?yún)捬醭?、厭氧池溶解態(tài)化學品流入曝氣池