一种基于水质指纹分析的小区零直排建成效果评估方法

本发明属于水生态环境领域，涉及一种小区零直排建成效果评估方法。

背景技术：

1、“污水零直排”，是指对污水实行截污纳管、统一收集、达标排放，做到“晴天不排水，雨天无污水”，是现阶段持续改善水环境质量的有效手段。目前零直排工程建设成效与水环境效益是生活小区“污水零直排区”建设评估的难点。由于传统评估侧重管道新建/修复等工程建设方面评估，难以评估工程建设的具体成效，难以建立零直排项目与水环境质量间相互关联，导致零直排工程的建设成效与环境增益效果难以有效体现。

2、实际工程案例中，采用传统cctv，检测评估手段耗费大量时间和财力，且仅停留于功能缺陷方面检测，效果欠佳。而雨水与污水具有水量大、瞬间性较强等特点，使用传统排查方式不仅难以有效说明问题，而且会丧失排查时效性，最终难以评估零直排建设情况。

技术实现思路

1、为了克服已有技术的不足，本发明提供了一种检测精准、实施简便快捷、时效性与可操作性强的基于水质指纹分析的小区零直排建成效果评估方法，本发明通过水质分析以及相关性分析，将明确评估生活小区“污水零直排区”建设成效与建设后对水环境的实际贡献。通过分析雨水口、污水口和阳台废水的水质关联，建立零直排小区雨水水质与其他废水相关性，明确零直排工程建设成效；分析入河排水口水质与河道断面水质关联，建立河道水质与河道沿线零直排工程雨水排口相关性，明确生活小区“污水零直排区”建设对河道水质影响，进而评估水环境生态环境效益。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种基于水质指纹分析的小区零直排建成效果评估方法，包括以下步骤：

4、1)评估点位初步调研排查：了解零直排小区改造内容，明确零直排小区改造后的分流形式，检查零直排小区雨水管、污水管、阳台废水管分流情况，初步检查零直排小区雨水排放口河道断面水环境情况；

5、2)样品采集：采集监测零直排小区内雨水总排口、污水总排口，以及阳台废水排口处水样；对于雨水排放进河道的零直排小区，还需采集雨水排放口、排放口断面及断面上下游的水样；

6、3)样品分析：分析水样预处理后的三维荧光光谱得到三维荧光数据，利用三维荧光矩阵解析方法分析三维荧光数据，获取各水样的三维荧光特征荧光强度；

7、4)相关性分析，包括以下子步骤：

8、4.1)分析零直排小区前期调研资料，明确零直排工程改造内容及分流形式；

9、4.2)基于三维荧光光谱分析，进行相关性分析，评价工程建设情况，对工程实施情况进行打分，进而综合评估其零直排工程实施成效；

10、4.3)基于水样三维荧光光谱分析，建立零直排小区雨水排放口与流域断面水质相关性；

11、4.4)基于调研资料结合相关性分析，进而综合评估零直排工程的水环境效益。

12、进一步，所述步骤3)包括以下子步骤：

13、3.1)使用三维荧光光谱仪分析水样得到三维荧光光谱数据，其中三维荧光光谱仪激发光谱的范围是：ex＝220-450nm，间隔5nm，发射波长的范围是：em＝220-550，间隔5nm；扫描速度为10000nm·min-1，对得到的三维荧光光谱数据进行如下预处理：

14、①得到三维荧光矩阵数据后扣除对照组纯水的三维荧光矩阵数据，得到去除拉曼散射的三维荧光数据；

15、②去除三维荧光数据的空白样后利用三角插值法，得到去除瑞利散射的三维荧光数据；

16、3.2)利用三维荧光矩阵解析方法，分析处理好后的三维荧光数据，得到各水样中的溶解性有机物的特征荧光值，确定溶解性有机物的组分。

17、再进一步，所述4.2)中，通过分析雨水口、小区总污水口和楼道雨水井的相关性，明确建设成效：基于计算雨水口与污水水样的三维荧光相关性，与已建数据库对比，计算其生活污水管道修复得分；并基于计算雨水口与阳台废水水样的三维荧光相关性，与已建数据库对比，计算其阳台立管改造得分，并综合给出建设成效得分，建设成效评价分为不及格，即60分以下、及格，即60-70；中等，即70-80分、良好，即80-90分、优秀，即90-100分。

18、所述4.2)中，通过分析雨水排口与排口上下游水质的相关性，确定水环境成效：基于计算雨水口与河道水质的三维荧光相关性，与已建数据库对比，计算其环境效益得分，环境效益评价分为，即60分以下、及格，即60-70；中等，即70-80分、良好，即80-90分、优秀，即90-100分。

19、本发明的技术构思为：污染物种类和浓度不同，其三维荧光光谱特征指标具独有的特征，这种特征被称为“水质指纹”。此种特征可以用来识别不同水样中的各种组分，在水质检测中利用这种特异性差异可以达到溯源分析的作用。具有样本分析准确、灵敏度高、检测速度快、实验简便易操作等特点。基于此，通过分析雨水口、污水口和阳台废水以及雨水排口与排口上下游水质的差异，可以有效评估零直排建设成效以及水环境效益。

20、水质分析本发明利用三维荧光光谱分析。分析水样预处理后的三维荧光光谱得到三维荧光数据，利用三维荧光矩阵解析方法分析三维荧光数据，获取各水样的三维荧光特征荧光强度。根据前期调研排查获得的情况结合水质指纹分析，分析雨水口、污水口和阳台废水的水质关联，建立零直排小区雨水水质与其他废水相关性，明确零直排工程建设成效；分析入河排水口水质与河道断面水质关联，建立河道水质与河道沿线零直排工程雨水排口相关性，明确生活小区“污水零直排区”建设对河道水质影响，进而评估水环境生态环境效益。

21、所述三维荧光光谱仪激发光谱的范围是：ex＝220-450nm(间隔5nm)，发射波长的范围是：em＝220-550(间隔5nm)。扫描速度为10000nm·min-1。

22、所述分析水样预处理后的三维荧光光谱得到三维荧光数据，包括：

23、(1)得到三维荧光矩阵数据后扣除对照组纯水的三维荧光矩阵数据，得到去除拉曼散射的三维荧光数据

24、(2)去除三维荧光数据的空白样后利用三角插值法，得到去除瑞利散射的三维荧光数据

25、所述利用三维荧光矩阵解析方法分析三维荧光数据，包括：

26、利用三维荧光矩阵解析方法，分析处理好后的三维荧光数据，得到各水样中的溶解性有机物的特征荧光值，确定溶解性有机物的组分。

27、所述建立零直排小区雨水水质与其他废水相关性，明确零直排工程建设成效，包括：

28、(1)分析零直排小区前期调研资料，明确零直排工程改造内容及分流形式

29、(2)基于水样常规指标及三维荧光光谱分析，进行相关性分析，评价工程建设情况，对工程实施情况进行打分，进而综合评估其零直排工程实施成效

30、所述建立河道水质与河道沿线零直排工程雨水排口相关性，明确生活小区“污水零直排区”建设对河道水质影响，进而评估水环境生态环境效益，包括：

31、(1)基于水样三维荧光光谱分析，建立零直排小区雨水排放口与流域断面水质相关性。

32、(2)基于调研资料以及流域断面水质结合相关性分析，进而综合评估零直排工程的水环境效益。

33、本发明的有益效果主要表现在：检测精准，实施简便快捷，时效性与可操作性强；具有良好的实用性与经济性。

技术特征：

1.一种基于水质指纹分析的小区零直排建成效果评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于水质指纹分析的小区零直排建成效果评估方法，其特征在于，所述步骤3)包括以下子步骤：

3.如权利要求1或2所述的一种基于水质指纹分析的小区零直排建成效果评估方法，其特征在于，所述4.2)中，通过分析雨水口、小区总污水口和楼道雨水井的相关性，明确建设成效：基于计算雨水口与污水水样的三维荧光相关性，与已建数据库对比，计算其生活污水管道修复得分；并基于计算雨水口与阳台废水水样的三维荧光相关性，与已建数据库对比，计算其阳台立管改造得分，并综合给出建设成效得分，建设成效评价分为不及格，即60分以下、及格，即60-70；中等，即70-80分、良好，即80-90分、优秀，即90-100分。

4.如权利要求1或2所述的一种基于水质指纹分析的小区零直排建成效果评估方法，其特征在于，所述4.2)中，通过分析雨水排口与排口上下游水质的相关性，确定水环境成效：基于计算雨水口与河道水质的三维荧光相关性，与已建数据库对比，计算其环境效益得分，环境效益评价分为，即60分以下、及格，即60-70；中等，即70-80分、良好，即80-90分、优秀，即90-100分。

技术总结
一种基于水质指纹分析的小区零直排建成效果评估方法，通过初步调研排查、监测点位水样采集、多指标水质监测，从而测定雨水口、污水口和阳台废水的相关性，明确建设成效；测定雨水排口以及上下游水质的相关性，确定环境成效。本发明提出基于常规指标及三维荧光光谱分析，建立水样间相关性，从而评估零直排工程建成效果。其具有检测精准，实施简便快捷，时效性与可操作性强等特点。具有良好的实用性与经济性。

技术研发人员：周佳恒,鄢子华,郑琦,武波波,辛梦迪,项鑫鑫
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5