切實改善流域水質(zhì)讓渾河不“渾”

第第頁切實改善流域水質(zhì)，讓渾河不“渾”

渾河兩岸秀美生態(tài)景觀

2023年，太湖藍(lán)藻大面積暴發(fā)，近百萬無錫市民因此而用水告急，純凈水被搶購一空。太湖治理攻堅戰(zhàn)由此拉開大幕。10年間，江蘇省動員5市30多個縣區(qū)上萬人，投入超過1000億元對太湖進(jìn)行治理。由此可見，水生態(tài)環(huán)境在城鎮(zhèn)化的過程中一直面臨著“有苦難言”的命運。

承擔(dān)了遼寧省中心城市群工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活用水任務(wù)的渾河水系就面臨著這樣的命運：在“十二五”和“十三五”期間快速城鎮(zhèn)化的背景下，渾河干流及支流水系功能發(fā)生了巨大變化，由過去的城市邊界河流轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘袃?nèi)河。河流水體屏蔽保護(hù)的自然生態(tài)屏障在轉(zhuǎn)為人文休閑景觀的同時，也帶來了開發(fā)建設(shè)造成的河流兩岸生態(tài)帶急劇萎縮和生態(tài)功能退化等問題，這都將使河流失去城市生態(tài)景觀的功能，依水而居也幾成泡影。

為了解決這一矛盾，2023年，國家水體污染控制與治理科技重大專項立項“渾河流域沈撫段水生態(tài)建設(shè)與功能修復(fù)技術(shù)集成與示范”課題。這一課題構(gòu)建了城鎮(zhèn)化進(jìn)程中河流水生態(tài)建設(shè)和功能修復(fù)技術(shù)體系，為嚴(yán)寒地區(qū)同類轉(zhuǎn)型河流生態(tài)功能修復(fù)和保護(hù)提供技術(shù)支撐。哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華東理工大學(xué)、北京交通大學(xué)、遼寧大學(xué)和遼寧中綠環(huán)境工程有限公司作為參與單位，共同開展課題的相關(guān)研究。

全方位發(fā)力，水專項科技碩果累累

由于地理位置的差異，與太湖不同的是，渾河流域治理的難點在于水生態(tài)環(huán)境破壞、水資源嚴(yán)重短缺、河流水系生態(tài)需水量難以保證、嚴(yán)寒地區(qū)冬季污水處理廠出水不達(dá)標(biāo)、面源污染大幅增加、特殊污染源危害巨大、河道兩側(cè)景觀退化與功能喪失等環(huán)境問題。

課題組指出，渾河流域沈撫段“十二五”及未來污染發(fā)展趨勢可以被概括為“一個非常巨大，三個十分嚴(yán)峻”的狀態(tài)。即水生態(tài)環(huán)境功能的壓力非常巨大，水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量形勢、渾河流域沈撫段干流及其支流水質(zhì)形勢、區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量形勢十分嚴(yán)峻。

針對渾河流域污染的特點，課題組從“點、面、線、域”四大要素入手，采取“控源-削減-修復(fù)”的生態(tài)技術(shù)路線，以點源治理為基礎(chǔ)、生態(tài)修復(fù)為核心，重點開展了城鎮(zhèn)化進(jìn)程中河流水生態(tài)建設(shè)技術(shù)方法與總體方案研究。從污水處理廠尾水深度凈化技術(shù)集成、面源污染控制和生態(tài)景觀格局構(gòu)建、特殊污染源治理、河流水生態(tài)建設(shè)和功能修復(fù)等各個方面入手，集成了水生態(tài)建設(shè)和功能修復(fù)技術(shù)的技術(shù)體系。

為解決河流兩岸重點點源、面源污染導(dǎo)致的入河污染負(fù)荷高和河流水質(zhì)惡化等問題，課題重點突破了低溫低C/N污水深度處理、混合面源污染削減和貯存污泥減量無害化處理集成技術(shù)。此外，課題組還編制了研究區(qū)段河流水生態(tài)建設(shè)和功能修復(fù)總體技術(shù)方案和生態(tài)需水水質(zhì)水量調(diào)控方案，有效緩解了研究區(qū)域河流生態(tài)功能破壞、水資源短缺和水質(zhì)惡化等現(xiàn)狀。課題集成了水生態(tài)建設(shè)和功能修復(fù)技術(shù)集成技術(shù)體系，建成了3項示范工程和1個綜合示范區(qū)，最終實現(xiàn)渾河沈撫段水質(zhì)提升。

課題成果頗豐。共研發(fā)12項單元污染控制技術(shù)，形成4項集成關(guān)鍵技術(shù)、開展技術(shù)示范4項、應(yīng)用于3個示范工程和1項綜合示范。編制完成了《渾河沈撫段生態(tài)需水水質(zhì)水量調(diào)控方案》和《渾河流域沈撫段河流水生態(tài)建設(shè)和功能修復(fù)總體技術(shù)方案》，前者已被沈陽市水利J采用。還為遼寧省水利廳編制《渾河水生態(tài)修復(fù)和治理實施方案》提供技術(shù)支持，為遼寧省同類河流生態(tài)修復(fù)、黑臭水體治理和“水十條”目標(biāo)的實現(xiàn)提供理論支撐和技術(shù)支持。此外，課題組還編制了技術(shù)指南4個，申請發(fā)明專利（實用新型）39項，授權(quán)發(fā)明專利12項，實用新型5項。發(fā)表高水平科研論文34篇，其中SCI/EI論文12篇。由此，形成了“產(chǎn)、學(xué)、研、用”緊密結(jié)合的科技創(chuàng)新體系，同時培養(yǎng)出一支高水平的渾河流域污染治理科研團隊。

污水處理廠尾水深度處理，建設(shè)示范工程

由于北方地區(qū)特殊的嚴(yán)寒天氣，導(dǎo)致低溫低C/N污水處理過程脫氮除磷效率低下。這樣處理后的城市污水處理廠尾水直接排入渾河及支流水系，將無法滿足生態(tài)水系再生利用水質(zhì)的要求。課題組研發(fā)出一套具有針對性的全流程污水集成工藝處理技術(shù)。

課題組指出，起到重要支撐作用的關(guān)鍵技術(shù)是氣浮旋流快速除SS技術(shù)、新型兩級A/O技術(shù)、AOH（缺氧-好氧-旋流）深度凈化技術(shù)、絮凝旋流沉淀尾水深度凈化技術(shù)、微絮凝/絮凝旋流沉淀-淺層濾布濾池尾水深度凈化技術(shù)和混合介質(zhì)潛流人工濕地+水質(zhì)調(diào)控表面流濕地技術(shù)。經(jīng)過這一系列的技術(shù)處理，城市污水處理廠的尾水水質(zhì)能夠遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于《城市污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2023）一級A標(biāo)準(zhǔn)，其中COD和TP可達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2023）Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

課題組對新型A/O技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用使低水溫低C/N比污水處理廠尾水深度處理集成技術(shù)體系深度脫氮效果得以展現(xiàn)一二。新型A/O技術(shù)主要針對的是渾河流域城市污水生化處理的兩大問題：一是原水有機碳源不足對生物深度脫氮的限制；二是北方嚴(yán)寒地區(qū)冬季水溫低，對硝化過程造成嚴(yán)重抑制。這兩個問題的存在導(dǎo)致生物脫氮效果較差。而開發(fā)兩級A/O和生物膜的新型復(fù)合系統(tǒng)，能通過優(yōu)化進(jìn)水、回流的分流比和增加生物膜組件，強化對低溫和低C/N（溫度低于10℃，C/N在5以下）城市污水的處理效能。在C/N為1.6~4.1左右，水溫在8~15℃左右條件下，經(jīng)過新型A/O裝置處理過后，污水各項污染物指標(biāo)均有大幅降低，其中出水COD在35mg/L~56mg/L，COD去除率保持在80.68%~89.75%；出水氨氮濃度在0.52mg/L~2.11mg/L（目標(biāo)值5mg/L），去除率在93.36%~98.62%；出水總氮在基本上穩(wěn)定在6.85mg/L~10.39mg/L，總氮去除率保持在71.44%~81.33%；TP在1.02mg/L~1.83mg/L。大大提高了脫氮率。

與此同時，課題組在撫順城市污水處理廠建立了處理規(guī)模為2000t/d的示范工程，這家處理廠20萬噸污水深度處理車間已穩(wěn)定運行近一年，出水滿足生態(tài)水系再生利用水質(zhì)要求，從而達(dá)到改善渾河流域沈撫段河流干流水質(zhì)、達(dá)到景觀用水水質(zhì)功能要求的總目標(biāo)。

面源污染削減，實現(xiàn)擴城不擴污染源

據(jù)了解，地處嚴(yán)寒地區(qū)的沈撫連接帶在快速城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，區(qū)域污染自然生態(tài)阻控能力會降低，那么，城市徑流就導(dǎo)致了面源污染問題。課題組在這一現(xiàn)狀下開展了基于土地利用格局變化帶來的面源污染特征及負(fù)荷分析，研究混合面源污染物變化態(tài)勢和時空分布與遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律對水環(huán)境污染的影響。除此之外，課題組還開展了嚴(yán)寒地區(qū)混合面源污染物削減集成技術(shù)研究，建立“源頭滯留、傳輸過程消納、末端凈化利用”的面源污染削減模式；構(gòu)建生態(tài)景觀格局，提出面源污染削減集成技術(shù)與生態(tài)景觀格局耦合模式。達(dá)到在快速城鎮(zhèn)化建設(shè)過程中，擴城不擴污染源，提升新建城鎮(zhèn)生態(tài)化功能的目的，以實現(xiàn)渾河沈撫段水環(huán)境持續(xù)改善和穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的最終目標(biāo)。

城鎮(zhèn)化進(jìn)程中基于景觀格局構(gòu)建的混合面源污染削減集成技術(shù)的關(guān)鍵是一體式雨水凈化集成技術(shù)和嚴(yán)寒地區(qū)高效復(fù)合式人工濕地技術(shù)。課題基于沈撫地區(qū)雨水及雪水的水質(zhì)特點，采用A/O-MBR工藝進(jìn)行研究。經(jīng)此工藝處理后的出水COD在10mg/L左右、氨氮在0.2mg/L以下、TN在1mg/L以下、TP在0.2mg/L以下，4項指標(biāo)均達(dá)到了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，出水穩(wěn)定且效果顯著。

為強化冬季嚴(yán)寒地區(qū)人工濕地系統(tǒng)功能，課題組研發(fā)了嚴(yán)寒地區(qū)高效復(fù)合式人工濕地技術(shù)。分別采用了新型催化生物填料、耐寒植被、潛層進(jìn)水系統(tǒng)、微曝氣系統(tǒng)及冬季保溫措施。在冬季低溫條件下，水力負(fù)荷為0.4m3·(m2·d)-1時，生態(tài)塘系統(tǒng)在多元催化介質(zhì)和微生物的共同作用下，COD、NH4+、TN、TP可得到穩(wěn)定降解，出水COD、NH4+、TN、TP平均去除率分別穩(wěn)定在80%、85%、80%、98%。在處理規(guī)模為10m3/d時，強化人工濕地系統(tǒng)處理北方冬季生活污水處理工程的總投Z為11688.5元，單位污水處理量投Z為1168.85元/m3，工藝成本在一般生物處理工藝范圍之內(nèi)，系統(tǒng)單位處理成本為0.325元/m3，相對于其他污水處理工藝在技術(shù)上和經(jīng)濟上均具有明顯優(yōu)勢。

成果應(yīng)用顯實效，支撐政府技術(shù)決策

為了保障河流生態(tài)補水，還需要研究在不同情境下生態(tài)需水量與河道水質(zhì)之間的關(guān)系。課題組在河流水文情勢分析和“分型、分期、分段、分級”生態(tài)需水量計算的基礎(chǔ)上，建立了河流水質(zhì)水量耦合模型。通過模擬大伙房水庫流量的下泄過程，分析比較河道生態(tài)需水量和水質(zhì)達(dá)標(biāo)需水量，提出了針對渾河干流在不同污染背景條件下的最優(yōu)需水量。

課題組根據(jù)渾河實際情況和大伙房水庫現(xiàn)有調(diào)控方案，將豐水年生態(tài)需水調(diào)控方案調(diào)整為10月~12月和4月調(diào)控方案。與此同時，為滿足平水年和枯水年河道生態(tài)需水量，使河道水質(zhì)滿足地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2023）Ⅳ類水質(zhì)，制定了應(yīng)急、2023年~2023年、2023年~2030年和2030年后4個方案，總體形成渾河沈撫段生態(tài)需水水質(zhì)水量調(diào)控方案。

課題研究成果不僅為渾河水質(zhì)改善提供了支撐，同時為遼寧省同類河流生態(tài)修復(fù)、黑臭水體治理和“水十條”目標(biāo)的實現(xiàn)提供了理論及技術(shù)指導(dǎo)。

課題編制的《渾河沈撫段生態(tài)需水水質(zhì)水量調(diào)控方案》和《渾河流域沈撫段河流水生態(tài)建設(shè)和功能修復(fù)總體技術(shù)方案》，對沈陽、撫順兩市貫徹落實《水法》《水污染防治法》《水污染