切實改善流域水質讓渾河不“渾”

第第頁切實改善流域水質，讓渾河不“渾”

渾河兩岸秀美生態(tài)景觀

2023年，太湖藍藻大面積暴發(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。

承擔了遼寧省中心城市群工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活用水任務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變?yōu)槌鞘袃?nèi)河。河流水體屏蔽保護的自然生態(tài)屏障在轉為人文休閑景觀的同時，也帶來了開發(fā)建設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)建設與功能修復技術集成與示范”課題。這一課題構建了城鎮(zhèn)化進程中河流水生態(tài)建設和功能修復技術體系，為嚴寒地區(qū)同類轉型河流生態(tài)功能修復和保護提供技術支撐。哈爾濱工業(yè)大學、華東理工大學、北京交通大學、遼寧大學和遼寧中綠環(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、水資源嚴重短缺、河流水系生態(tài)需水量難以保證、嚴寒地區(qū)冬季污水處理廠出水不達標、面源污染大幅增加、特殊污染源危害巨大、河道兩側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)境質量形勢、渾河流域沈撫段干流及其支流水質形勢、區(qū)域生態(tài)環(huán)境質量形勢十分嚴峻。

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”的生態(tài)技術路線，以點源治理為基礎、生態(tài)修復為核心，重點開展了城鎮(zhèn)化進程中河流水生態(tài)建設技術方法與總體方案研究。從污水處理廠尾水深度凈化技術集成、面源污染控制和生態(tài)景觀格局構建、特殊污染源治理、河流水生態(tài)建設和功能修復等各個方面入手，集成了水生態(tài)建設和功能修復技術的技術體系。

為解決河流兩岸重點點源、面源污染導致的入河污染負荷高和河流水質惡化等問題，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。此外，課題組還編制了研究區(qū)段河流水生態(tài)建設和功能修復總體技術方案和生態(tài)需水水質水量調(diào)控方案，有效緩解了研究區(qū)域河流生態(tài)功能破壞、水資源短缺和水質惡化等現(xiàn)狀。課題集成了水生態(tài)建設和功能修復技術集成技術體系，建成了3項示范工程和1個綜合示范區(qū)，最終實現(xiàn)渾河沈撫段水質提升。

課題成果頗豐。共研發(fā)12項單元污染控制技術，形成4項集成關鍵技術、開展技術示范4項、應用于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)需水水質水量調(diào)控方案》和《渾河流域沈撫段河流水生態(tài)建設和功能修復總體技術方案》，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)修復和治理實施方案》提供技術支持，為遼寧省同類河流生態(tài)修復、黑臭水體治理和“水十條”目標的實現(xiàn)提供理論支撐和技術支持。此外，課題組還編制了技術指南4個，申請發(fā)明專利（實用新型）39項，授權發(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、研、用”緊密結合的科技創(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，建設示范工程

由于北方地區(qū)特殊的嚴寒天氣，導致低溫低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。

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

課題組對新型A/O技術的研發(fā)應用使低水溫低C/N比污水處理廠尾水深度處理集成技術體系深度脫氮效果得以展現(xiàn)一二。新型A/O技術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；二是北方嚴寒地區(qū)冬季水溫低，對硝化過程造成嚴重抑制。這兩個問題的存在導致生物脫氮效果較差。而開發(fā)兩級A/O和生物膜的新型復合系統(tǒng)，能通過優(yōu)化進水、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)水系再生利用水質要求，從而達到改善渾河流域沈撫段河流干流水質、達到景觀用水水質功能要求的總目標。

面源污染削減，實現(xiàn)擴城不擴污染源

據(jù)了解，地處嚴寒地區(qū)的沈撫連接帶在快速城鎮(zhèn)化進程中，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，課題組還開展了嚴寒地區(qū)混合面源污染物削減集成技術研究，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；構建生態(tài)景觀格局，提出面源污染削減集成技術與生態(tài)景觀格局耦合模式。達到在快速城鎮(zhèn)化建設過程中，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)定達標的最終目標。

城鎮(zhèn)化進程中基于景觀格局構建的混合面源污染削減集成技術的關鍵是一體式雨水凈化集成技術和嚴寒地區(qū)高效復合式人工濕地技術。課題基于沈撫地區(qū)雨水及雪水的水質特點，采用A/O-MBR工藝進行研究。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項指標均達到了《地表水環(huán)境質量標準》Ⅲ類水質標準，出水穩(wěn)定且效果顯著。

為強化冬季嚴寒地區(qū)人工濕地系統(tǒng)功能，課題組研發(fā)了嚴寒地區(qū)高效復合式人工濕地技術。分別采用了新型催化生物填料、耐寒植被、潛層進水系統(tǒng)、微曝氣系統(tǒng)及冬季保溫措施。在冬季低溫條件下，水力負荷為0.4m3·(m2·d)-1時，生態(tài)塘系統(tǒng)在多元催化介質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上和經(jīng)濟上均具有明顯優(yōu)勢。

成果應用顯實效，支撐政府技術決策

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)需水量與河道水質之間的關系。課題組在河流水文情勢分析和“分型、分期、分段、分級”生態(tài)需水量計算的基礎上，建立了河流水質水量耦合模型。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)需水量和水質達標需水量，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，使河道水質滿足地表水環(huán)境標準（GB3838-2023）Ⅳ類水質，制定了應急、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)需水水質水量調(diào)控方案。

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

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