废水厌氧-好氧处理系统的有机化学品暴露水平预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化学品环境风险评估领域，涉及一种有机化学品废水厌氧-好氧处理 系统的暴露预测方法。
【背景技术】
[0002] 我国是化学品研发、生产、使用大国，除了 4. 5万多种现有化学物质外，每年还有 上千种新化学物质投入使用。污水处理厂（Sewage treatment plant，STP)是化学品进入 环境的关键环节，易降解化学品在STP中基本可以完全去除，但是难降解化学品经过STP处 理后难以发生降解，部分挥发进入大气、被污泥吸附，残留化学品随二级出水排放进入受纳 水体，对生态环境尤其是水生生态系统存在潜在的生态毒性影响。
[0003] 目前，我国已经建立了以风险评价为依据的化学品环境风险管理制度。为了防控 化学品的风险，欧盟、美国和中国都发布了化学品的管理法规，要求新化学物质在首次生产 或进口前必须开展危害评估和暴露评估相结合的风险评估，依据风险评估的结果开展相应 的管理。暴露评估主要研宄化学品的排放过程以及在环境中归趋和分布，其中STP中化学 品的归趋过程和处理效率是风险评估的重要内容，决定了化学品的暴露浓度和风险水平。 因此STP暴露预测是化学品环境暴露预测的重要内容，也是开展化学品环境风险评估的重 要基础。由于化学品数量巨大，且新化学物质尚未在国内生产和使用，化学品在STP中的归 趋过程和去除效率评估主要采用模型预测。
[0004] 厌氧-好氧工艺（A/ο)指通过厌氧区和好氧区的各种组合以及不同的污泥回流方 式来去除水中有机污染物和磷等的活性污泥法污水处理方法。A/Ο工艺在我国应用较为广 泛，是我国目前STP的第三大工艺，在我国目前有约258家STP采用A/Ο工艺。因此构建以 A/Ο型工艺为基础的化学品STP暴露预测方法，对化学品暴露评估具有重要意义。
[0005] 经广泛检索中国、欧盟、美国等专利机构，均未发现针对化学品厌氧-好氧处理 工艺的STP暴露预测方法。Moya开发了一种基于缺氧-厌氧-好氧紧凑型生物滤池工 艺的污泥消化、有机质氧化、硝化的预测模型（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开发了 一种好氧和厌氧条件下污泥的消化数学模型（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 构建了 三氯乙稀在厌氧-好氧生物 反应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 研究了一种好氧、厌氧处理条件下生物除磷模型（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。总体而言，国内外未见模拟STP厌氧-好氧工艺条件 下化学品的归趋和暴露水平模型。
[0006] 化学品STP暴露评估通常需要一种筛选水平的模型，能模拟化学品在STP中的归 趋，预测废水中化学品经STP处理后向大气、污泥、水体的转移或排放系数。模型应该简单、 清晰、稳健，无需完全模拟实际STP的操作情况，只需要知道化学品的几个理化性质参数， 就能获得评估所需的排放系数。STP暴露评估并不关心生化反应机理及C0D、氮、磷的去除 过程。针对以上特点，本发明重点关注化学品在废水A/Ο处理系统中所涉及的环境介质， 以及挥发、吸附、降解等归趋过程，通过构建STP(AA))概念模型图和各箱体质量守恒方程， 建立了输入的化学品性质数据较少、准确度较高、且符合我国化学品风险评估数据要求的 STP(AA))预测模型。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种有机化学品在厌氧-好氧处理工艺的污水处理厂（简写 为STP(AA))中的暴露水平预测方法，估算有机化学品经STP(AA))处理后，向大气、污泥、水 体的排放系数和排放浓度，为化学品的暴露评估提供数据资料。
[0008] 为实现上述目的，本发明提供一种依照本发明实施的有机化学品在STP(AA))中 暴露水平预测方法，包括以下步骤：
[0009] 获取待研宄废水厌氧-好氧处理系统的暴露场景资料和化学品理化性质参数，根 据已知资料中的参数计算未知参数和质量流；依据所述废水厌氧-好氧处理系统的初沉、 厌氧、好氧、二沉基本流程，及化学品在所述废水厌氧-好氧处理系统中吸附、表面挥发、曝 气挥发所涉及的大气、水、悬浮固体、沉积污泥4种环境介质，构建废水厌氧-好氧处理系统 的概念模型图，基于质量守恒方法建立11箱预测模型，根据各箱中化学品浓度和环境介质 平流流速和扩散流速，计算化学品在废水厌氧-好氧处理系统中的降解率，及向各环境介 质中的排放浓度、排放系数，进而预测所述废水厌氧-好氧处理系统的有机化学品暴露水 平。
[0010] 具体地，所述废水厌氧-好氧处理系统的概念模型图包含：
[0011] 11箱，分别为〇外部环境、1上方空气、2初沉池水体、3初沉池悬浮颗粒、4初沉池 污泥、5曝气池水体、6曝气池悬浮颗粒、7二沉池水体、8二沉池悬浮颗粒、9二沉池污泥、10 厌氧池水体、11厌氧池悬浮颗粒；
[0012] 2种生物降解方式，分别为厌氧生物降解性、好氧生物降解性；
[0013] 18个平流过程，分别为STP上方空气流入、STP上方空气流出、原水溶解态化学品 流入初沉池、原水吸附态化学品流入初沉池、初沉池溶解态化学品流入厌氧池、初沉池吸附 态化学品流入厌氧池、厌氧池溶解态化学品流入曝气池