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【中国环境报】水专项全力支撑辽河流域水生态环境恢复
2020-06-28

 湿地采样

 

辽河湿地

 

辽河流域水生态环境功能区划

 

辽河流域农村污水处理设施

 

辽河流域综合管理调控平台

 

●课题背景

    辽河水专项结合流域的治理与管理工作,按照“控源减排”“减负修复”和“综合调控”三步走的战略,突破了典型行业废水、城镇污水厂提标改造、农业面源以及河流生态修复等治理技术以及排污许可等管理技术瓶颈,通过技术示范与推广应用,为辽河流域的污染减排、水质改善和水环境修复工作提供了重要科技支撑。在“十三五”期间,“辽河流域水污染治理与水环境管理技术集成与应用”课题组(以下简称“课题组”)主要对“十一五”以来辽河水专项研究成果进行集成、评估、实证与推广应用,形成辽河流域水污染治理与水环境管理技术体系,支撑辽河流域“十四五”规划编制,实现流域综合调控目标的重大科技需求,为我国开展工业密集、污染负荷高的同类型河流水污染防治提供了成套技术与管理经验。

关注一  紧密结合流域治理的科技需求、开展创新集成的战略思路,支撑辽河水质逐渐向好

    辽河是我国七大江河流域之一,发源于河北省承德市,流经河北、内蒙古、吉林和辽宁4个省区。自“九五”计划被列入国家重点治理的“三河三湖”以来,经过5个五年计划的实施,辽河流域水污染得到有效控制,水质得到明显改善,优良水体比例获得大幅提升,水生态环境逐步恢复。

    但是,辽河流域水污染问题仍较为突出,水污染排放具有强度大、负荷高、结构复杂等特点,且工业结构性污染问题亦较明显,石化、制药、钢铁等典型行业污染排放比重较高;水资源紧缺、分布不均,生态用水量较少,资源型和水质型水资源短缺问题并存;河流生态自净能力退化、生物多样性锐减、河口区等湿地功能退化,这些问题都使辽河流域的治理和管理具有艰巨性和复杂性。

    辽河的治理历程总体分为3个阶段:“九五”和“十五”时期为“控源减排”阶段,污染控制由浓度控制进入总量控制阶段,遏制水质恶化趋势,工业污染源实现达标排放,但污染治理效果仍不明显;“十一五”和“十二五”为“减负修复”阶段,实施“三大工程”,即工业点源治理工程、污水处理厂建设工程和综合整治工程,重点突破点源、面源污染控制技术,配套建设示范工程,发动辽河“三大战役”,建立了服务于总量减排、生态保护、风险预警的监控网络,形成动态智能的辽河流域水环境安全监控与监测体系,通过水污染治理带动城市布局结构调整和产业结构调整;“十三五”为“综合调控”阶段,开展流域水环境治理与管理技术集成,建立辽河流域水环境综合管理调控平台,支撑辽河流域“水十条”目标实现,为北方寒冷缺水型老工业基地河流治理与保护提供经验和模式。

    “十一五”以来,辽河流域水环境总体呈现稳中向好态势,充分彰显了辽河水专项紧密结合流域治理的科技需求、开展创新集成的战略思路。水专项按照“流域统筹、区域突破”的原则,将流域划分为源头区、干流区和河口区三类六大污染控制区域,制定了分区治理策略和流域治理方案;按照清洁生产、过程控制和末端治理全过程控制思路,创新集成形成钢铁、石化、制药等重污染行业水污染治理技术体系;以污染河流生态修复和健康河流生态系统构建为长远目标,开展了受污染河道综合整治和受损河流修复关键技术研究和示范,逐步推动辽河流域水质和水生态改善。

    辽河水专项实施过程中,技术支持并推动辽河流域实施控源减排工程,促进了辽河流域水质逐渐改善;综合支撑与引领,针对性地解决辽河流域治理中遇到的技术和管理问题,推动辽河流域提前摘掉了重度污染帽子;创新河流治理与保护新模式,支撑引领了国内第一个大型河流保护区——辽河保护区的建设,提出了“一条生命线、一张湿地网、两处景观带、二十个示范区”的辽河保护区1122生态建设格局,使得辽河水生态呈现正向变化的良好趋势,发挥出明显的生态环境效益。

关注二 构建辽河流域治理技术体系,强化分类控源与生态修复并重

    辽河流域是全国著名的老工业基地,集中了以化工、石化、制药、冶金、印染等为核心的产业集群,同时城镇和农业面源污染也不可忽视。在COD等常规污染物已得到有效控制的基础上,辽河流域河流治理的核心在于解决河流水环境风险问题和水生态退化问题。辽河集成课题组在工业与城镇点源、农业面源以及河流生态修复等方面进行技术评估、完善、集成与实证,初步构建了辽河流域水污染治理技术体系。

    在工业点源治理方面,课题组按照清洁生产、过程控制和末端治理全过程控制思路,创新集成形成石化、钢铁、制药等重污染行业水污染治理技术系统。

    针对石化行业产品链不同环节废水难生化、毒害性大的问题,课题组通过技术评估与工程验证,筛选出高效臭氧氧化、微电解氧化、强化絮凝分离、强化生化、多级复合过滤、低污染膜分离等关键单元技术,还针对节水、节能、减排与资源化目的,建立了“清污分流,节水降耗;污污分流,分质处理”的清洁生产与全过程行业控污策略,有效削减辽河流域石化行业污染物排放。

针对钢铁行业废水特点,课题组筛选出抗污染陶瓷膜除油技术、生物强化除碳脱氮技术、催化臭氧氧化技术和吸附分离-化学催化氧化再生技术、钢铁综合废水处理的混凝调控技术及钢铁综合废水回用的水质稳定技术等,有效支撑辽河流域钢铁行业水污染控制和资源回收利用。

    针对制药行业废水高浓度、高毒性(抗生素)等特点,课题组按照清洁生产、清污分流、强化预处理脱毒、资源回收的思路,形成了废水分质处理及资源回收、制药行业有毒有害物控制技术及末端治理关键技术,有效支撑辽河流域制药行业水污染控制和资源化。

    在城镇污水治理方面,课题组针对污水中工业污染物含量占比较高、碳源不足、冬季低温等问题,梳理出一系列适合辽河流域污水水质特点和排放标准的单元工艺与设备。在准确掌握污水处理厂运行状况以及水质水量特性之后,主要围绕预处理、二级生化处理、深度处理等3个方面进行了技术集成。

    在填埋场渗滤液处理方面,课题组梳理出两级A/O-MBR反应器-NF/RO膜分离“生化处理+膜处理”耦合处理技术,有效解决低碳氮比情况下氨氮和总氮难去除等困难。

    在城镇污水处理厂污泥减量与资源化方面,课题组分别形成了以厌氧处理为代表的污泥酸化回用技术、以初沉池污泥以及剩余污泥水解产物为反硝化碳源的反硝化碳源低成本补充技术、以好氧生物干化为主的生物干化技术以及以焚烧处置为代表的污泥制备衍生燃料技术。

    在农村生活污水治理方面,课题组针对现阶段农村生活污水处理设施运维难度大、运行稳定性差以及缺乏技术准入机制等问题,建立了一套适用于寒冷地区农村生活污水处理技术的综合评价指标体系,采用污水处理负荷分级优化与技术集成研究相结合的方法,形成重点点源控制技术、村镇集中式控制技术、河渠生态治理技术。沿污水迁移途径分配各级污染物削减比例,优化各环节处理负荷,通过系统优势降低农村污水处理成本,开展了现有村镇污水处理设施技术评估,建立辽河流域农村生活污水多级防控技术体系,形成辽河流域农村生活污水处理低成本运行模式,为辽河流域农村生活污水治理提供技术支撑。

    在畜禽养殖污染治理方面,课题组采用文献计量学、统计学、运筹学等方法对辽河流域畜禽养殖污染治理技术进行分析与评估,并对已有实际工程案例进行综合评估,建立畜禽养殖污染治理关键技术与示范案例数据集,构建了辽河流域畜禽养殖污染治理技术评估体系,形成了辽河流域畜禽养殖污染治理集成技术。

    课题组将辽河流域水专项已取得的一批水体治理与修复的技术成果和实际工程案例作为评估重点,建立了受损河流水体修复关键技术与示范案例数据集,开展了典型技术应用功效的补充实测验证,分析了典型技术对于不同受损水体修复的实效性和局限性,对辽河流域受损水体修复技术进行了系统集成。根据辽河流域水体修复技术研发和应用现状,选择了技术成熟度高的关键生态修复技术,从河流水体分类、调查与问题诊断、修复目标确定、修复分期分区、修复工艺、管理及运行维护等方面,形成了辽河流域受损河流生态立体修复的技术指南。

关注三  构建辽河流域管理技术体系,加强流域水环境管理支撑

    课题组针对辽河流域环境现状与污染特征,制定了分区治理策略和流域治理方案,开展了辽河流域水生态功能四级分区方案的划定,建立了以“水污染物负荷核定-环境容量计算-容量总量分配技术”为核心的控制单元污染物排放控制技术体系。

    在水生态功能分区方面,课题组基于“十一五”“十二五”功能分区成果和“水十条”控制单元划分结果,结合“十四五”断面优化工作,遵循控制单元与水功能区衔接原则,将辽河流域原有48个控制单元、49个国考断面调整为65个控制单元、78个国考断面,使流域分区管理更加科学化,相关研究成果在辽河流域水污染物综合排放标准制定和辽河流域“十四五”流域规划中得到应用,为辽河流域实现分区管理和空间管控提供技术支撑。

    在水生态环境承载力监测方面,课题组通过对标水生态环境承载力评估指标和判别控制单元的污染类型,构建出涵盖水环境、水生态、水资源和社会经济4方面主控因子的监测技术及优化方法,形成一套适用于辽河流域的水生态承载力监测集成技术,为流域水生态环境承载力评估预警标准化提供支撑。

    在流域水环境风险管理方面,课题组针对辽河流域控制单元水环境风险管理关键技术进行补充完善和优选集成,初步构建了包含综合指标体系、风险评估方法以及风险等级划分等核心技术的突发性和累积性风险管理技术模式。综合分析典型控制单元水环境风险形势,提出辽河流域水环境风险管理优控清单,使水环境风险管理更加精准化。

    在排污许可分配方面,课题组针对辽河流域不同类型控制单元,开展基于容量的排污许可分配技术集成,重点分析污染物排放量与水质响应关系,通过对技术就绪度、技术贡献度、技术适用性和技术应用性进行评估,筛选适合辽河流域的污染负荷核定技术、水环境容量计算技术、排污许可分配技术,并开展典型控制单元验证集成,使排污许可分配更加精细化。

关注四  建立辽河流域水环境综合管理调控平台,健全污染溯源预警应急体系

    辽河水专项“十三五”阶段目标是突破流域水环境“综合调控”关键技术,保障辽河流域水环境安全,逐步推进流域生态健康。课题组结合流域水环境管理技术需求,集成完善水专项“十一五”和“十二五”的相关平台成果,利用物联网、云计算等新一代信息技术,开展水环境大数据等水环境管理技术的集成与验证,研发水资源、水环境、水生态等多维度大数据耦合技术,初步构建了“辽河流域水环境综合管理调控平台”。

    基于物联网的多维度、多尺度、水文、水质等污染相关数据动态采集、远程传输等技术,课题组形成了辽河流域水环境动态监测物联网体系;开展大数据清洗、整合、挖掘、分析等技术方法的研发和规范,集成研发流域水文水质和综合管理模型,形成了水资源、水环境及生态多维度大数据耦合技术。

    课题组坚持以管理需求和实际问题为导向,重点解决“源有哪些,在哪儿监测?”“通到哪儿,流到哪儿?”“污染是谁产生的?”“污染是怎么变化的?”等当前关注的主要问题,通过平台架构的整体设计与优化,构建集环境信息统计、查询分析、评价模拟、预警和决策为一体的辽河流域水环境综合管理调控平台,实现水生态功能分区管理与空间管控智能化、排污许可分配、水生态环境承载力监测、基于物联网的水环境大数据支持等管理决策能力,健全辽河流域污染溯源预警应急体系,提高应对环境污染事件能力水平,为打好辽河污染防治攻坚战,完成各项目标任务提供强有力的技术保障。

 

来源:《中国环境报》 记者:刘晓星

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