低碳尾水生態(tài)礫間濕地脫氮除磷集成技術(shù)  

生態(tài)塘初雨凈化技術(shù)  

受污染河道前置滯留塘渠及旁路河道水質(zhì)修復(fù)技術(shù)  

深圳市環(huán)境科學(xué)院牽頭開展了“十二五”水專項(xiàng)東江項(xiàng)目第4課題，參與單位有中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院、生態(tài)環(huán)境部華南環(huán)境研究所、暨南大學(xué)和東莞理工學(xué)院。這個(gè)課題在“十一五”水專項(xiàng)優(yōu)質(zhì)水源水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)與控制、排水生物毒性監(jiān)測(cè)、痕量毒害污染物篩選及水生態(tài)系統(tǒng)健康監(jiān)測(cè)與評(píng)估、典型行業(yè)排水持續(xù)凈化與廢水脫毒減害等研究成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)飲用水水源存在的高營(yíng)養(yǎng)鹽及特征毒害污染物等風(fēng)險(xiǎn)管控問(wèn)題，以高品質(zhì)飲用水水源安全保障為目標(biāo)，通過(guò)開展供水水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)控制與管理體系、優(yōu)先控制污染物治理、受污染支流污染綜合防治的研究與示范，構(gòu)建了“風(fēng)險(xiǎn)管理——風(fēng)險(xiǎn)控制——水質(zhì)改善”的供水工程水環(huán)境保護(hù)及管控技術(shù)體系，形成“源頭——支系——水庫(kù)”一體化多級(jí)水質(zhì)安全保障模式，為供水水質(zhì)安全保障提供可行的技術(shù)方案。  

研究成果  

課題針對(duì)飲用水水源供水的高營(yíng)養(yǎng)鹽及特征毒害污染物等風(fēng)險(xiǎn)管控問(wèn)題，構(gòu)建了流域風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別、水污染應(yīng)急決策、水質(zhì)安全保障管理等風(fēng)險(xiǎn)管理體系，集成了調(diào)水工程的水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)與生態(tài)保障防控技術(shù)，研發(fā)了污水處理廠點(diǎn)源、鄉(xiāng)村面源、工業(yè)園區(qū)及河道水系等污染控制技術(shù)，突破了南方地區(qū)高速發(fā)展城市人工濕地群水質(zhì)改善關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)行10項(xiàng)工程示范，為實(shí)現(xiàn)供水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到地表水Ⅱ類目標(biāo)提供了技術(shù)支持和效果示范。  

水質(zhì)安全保障管理體系  

在全面調(diào)查分析供水工程流域內(nèi)污染源、道路交通、工程布局、水文特征等方面基礎(chǔ)上，通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)源診斷與系統(tǒng)評(píng)估，確定了流域污染源風(fēng)險(xiǎn)由大至小依次為污水溢流、垃圾填埋場(chǎng)、污水處理廠和工業(yè)企業(yè)，水庫(kù)流域污染源風(fēng)險(xiǎn)由大至小依次為交通事故、截污工程溢流和工業(yè)企業(yè)，形成了流域風(fēng)險(xiǎn)源動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。優(yōu)化了供水工程水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面，調(diào)整水質(zhì)監(jiān)測(cè)參數(shù)，建立供水工程水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并編寫了供水水質(zhì)管理實(shí)施方案、供水水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行管理方案等。  

針對(duì)流域水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)和藻華風(fēng)險(xiǎn)，在GIS的空間數(shù)據(jù)管理和模型分析功能的基礎(chǔ)上，研發(fā)了供水工程水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)預(yù)警模型、水庫(kù)藻華時(shí)空分布的短期和長(zhǎng)期預(yù)測(cè)模型，開發(fā)出了供水工程水質(zhì)管理信息與風(fēng)險(xiǎn)控制輔助決策系統(tǒng)。制定了供水工程水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)控制等管理策略，實(shí)現(xiàn)供水工程水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的有效管控，減輕水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的機(jī)率。  

水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)集成  

針對(duì)供水工程來(lái)水有機(jī)物和氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽偏高、水庫(kù)存在發(fā)生藻華的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，研發(fā)了調(diào)水工程多級(jí)快濾吸附氧化水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急技術(shù)、水庫(kù)富藻區(qū)營(yíng)養(yǎng)鹽攫取與生態(tài)系統(tǒng)原位修復(fù)技術(shù)等兩項(xiàng)水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)，有效削除供水工程水庫(kù)水質(zhì)存在的水質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)。  

1.調(diào)水工程多級(jí)快濾吸附氧化水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急技術(shù)  

針對(duì)供水工程來(lái)水有機(jī)物、氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽及藻類密度偏高引起的潛在突發(fā)性水華風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，開發(fā)了快濾、吸附和氧化的三級(jí)去藻組合工藝方案。研制出精度范圍為0.5~20μm的多級(jí)袋式過(guò)濾系統(tǒng)，高效、快速、持久地對(duì)來(lái)水中不同粒徑范圍的懸浮顆粒物、膠體和藻細(xì)胞分級(jí)去除；研發(fā)了具有高效脫氮除磷去藻效果的自然曝氣內(nèi)循環(huán)濾式生物模塊反應(yīng)器，進(jìn)一步削減水體氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽含量；優(yōu)化了臭氧工藝反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，提高了水氣接觸面積和臭氧反應(yīng)效率，強(qiáng)化了臭氧對(duì)有機(jī)污染物、氨氮的降解能力；形成了“多級(jí)快濾+強(qiáng)化氧化+深度吸附”水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急處理集成技術(shù)，出水水質(zhì)CODMn≤4mg/L、BOD5≤3mg/L、NH3-N≤0.5mg/L、葉綠素≤10μg/L，主要指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到地表水Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，綜合富營(yíng)養(yǎng)指數(shù)控制在Ⅱ類中營(yíng)養(yǎng)水平，實(shí)現(xiàn)了調(diào)水工程水華風(fēng)險(xiǎn)高效、快速控制及水質(zhì)達(dá)到地表水Ⅱ類的目標(biāo)。  

這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于水庫(kù)來(lái)水風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急處理示范工程，處理規(guī)模2000m3/d，出水CODMn、BOD5、NH3-N、DO、pH等指標(biāo)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）》Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，較傳統(tǒng)技術(shù)占地面積減少30%~40%、建設(shè)成本降低15%~20%。  

2.水庫(kù)富藻區(qū)營(yíng)養(yǎng)鹽攫取與生態(tài)系統(tǒng)原位修復(fù)技術(shù)  

針對(duì)水庫(kù)營(yíng)養(yǎng)鹽偏高、藻華易發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，研發(fā)了活性覆蓋材料、水生植物修復(fù)專利技術(shù)，結(jié)合生態(tài)軟隔離帶專利技術(shù)，集成“邊坡營(yíng)養(yǎng)鹽攔截——底質(zhì)內(nèi)源覆蓋——水生植物攫取——食物網(wǎng)調(diào)控”的水質(zhì)改善與生態(tài)原位修復(fù)技術(shù)。通過(guò)在庫(kù)岸區(qū)構(gòu)建有隔離槽和植物帶的生態(tài)軟隔離坡面，利用軟性骨料和植物根系固土護(hù)坡，實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡面源污染的攔截；設(shè)計(jì)“多介質(zhì)立體化”原位處理工藝，研究不同覆蓋材料對(duì)底質(zhì)氮磷釋放及重金屬吸收的影響，篩選出危害小、再生率高的環(huán)境協(xié)調(diào)型覆蓋材料（沸石、椰殼活性炭、沙礫）；挑選具有強(qiáng)效吸收能力的水生植物物種，重建以沉水、挺水、浮葉植物及復(fù)合生態(tài)浮床為核心的植物群落，削減水體氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽含量，抑制藻類光合作用，降低藻華暴發(fā)風(fēng)險(xiǎn)；利用食物網(wǎng)生態(tài)調(diào)控技術(shù)，構(gòu)建以浮游動(dòng)物、大型底棲動(dòng)物、肉食性魚類為核心的動(dòng)物群落，對(duì)富藻區(qū)水生食物網(wǎng)進(jìn)行生物操縱，達(dá)到改善水質(zhì)、維持生態(tài)穩(wěn)定、增加生物多樣性的效果。  

這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于水庫(kù)富藻區(qū)氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽攫取與水質(zhì)改善技術(shù)示范工程，建設(shè)面積1萬(wàn)平方米。經(jīng)過(guò)生態(tài)修復(fù)的水體CODMn、BOD5、NH3-N、TN、TP等主要指標(biāo)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）》Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，沉水植物覆蓋率達(dá)90%，有效地降低了水體中藻類（尤其是藍(lán)藻）和藻毒素含量，魚類和大型底棲動(dòng)物的多樣性增加，修復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)模式（ECOPATH軟件模擬）向成熟方向發(fā)展，食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)趨于完善，原位生態(tài)修復(fù)效果顯著。這項(xiàng)技術(shù)解決了水庫(kù)藻華易發(fā)、內(nèi)源釋放難控、水質(zhì)多變等問(wèn)題。  

水質(zhì)改善技術(shù)集成  

供水工程流域徑污比小，即使污水處理廠尾水全部達(dá)標(biāo)處理后排入水體，河流水體中氮磷濃度仍然超標(biāo)，尾水必須深度處理，而且工業(yè)園區(qū)排水導(dǎo)致尾水中特征污染物濃度升高，不能滿足高品質(zhì)飲用水水質(zhì)要求；流域降水集中，初雨污染負(fù)荷高，是雨季污染負(fù)荷的重要來(lái)源；鄉(xiāng)村面源污染空間上較為分散，給污染控制帶來(lái)了困難；流域還分布有較多的垃圾填埋場(chǎng)，垃圾滲濾液對(duì)河流水質(zhì)造成威脅。針對(duì)上述問(wèn)題，研發(fā)了低碳尾水生態(tài)礫間濕地脫氮除磷集成技術(shù)、受污染河道生態(tài)塘渠旁路水質(zhì)修復(fù)技術(shù)、鄉(xiāng)村面源污染控制與庫(kù)塘修復(fù)技術(shù)、氣膜吸收介孔炭吸附垃圾滲濾液處理技術(shù)、工業(yè)園區(qū)尾水優(yōu)先控制污染物高級(jí)氧化控制技術(shù)等5項(xiàng)水質(zhì)改善技術(shù)。  

1.低碳尾水生態(tài)礫間濕地脫氮除磷集成技術(shù)  

針對(duì)目前流域污水處理廠尾水氮磷濃度過(guò)高影響其生態(tài)回用的問(wèn)題，研發(fā)了以牡蠣殼、水廠污泥和粉煤灰等廢物為原料的Ca-Al-Fe活性組分的高效除磷功能填料（磷吸附容量＞3.0mg/g），這種填料能顯著地提高尾水中磷的去除效果；構(gòu)建以親水性能好、吸附能力強(qiáng)的內(nèi)置式陶粒填料為骨架的生態(tài)強(qiáng)化礫間床，發(fā)揮“多孔填料——微生物”協(xié)同攔截、降解、吸收污染物的作用，解決了低碳源條件下微生物成膜難、掛膜量低、運(yùn)行效果不穩(wěn)定等問(wèn)題；通過(guò)優(yōu)化流程和濕地池填料布局，形成了低碳尾水生態(tài)礫間濕地脫氮除磷集成技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)較傳統(tǒng)人工濕地水力負(fù)荷提高兩倍，建設(shè)成本降低約20%~25%，對(duì)尾水中CODCr、BOD5、NH3-N、TP的平均去除率分別達(dá)到65%、68%、65%、62%，滿足了生態(tài)回用水對(duì)污水處理廠出水水質(zhì)的要求。  

這個(gè)技術(shù)應(yīng)用于兩項(xiàng)示范工程：（1）污水處理廠低碳尾水強(qiáng)化脫氮除磷示范工程，處理規(guī)模為2.5萬(wàn)m3/d，出水水質(zhì)CODCr、BOD5、NH3-N、DO、TP等指標(biāo)達(dá)到地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，作為河道水質(zhì)改善的生態(tài)補(bǔ)水。  

（2）受污染河水深度處理集成技術(shù)示范工程，處理規(guī)模8000m3/d，出水CODCr、BOD5、NH3-N、TP等指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。  

2.受污染河道生態(tài)塘渠旁路水質(zhì)修復(fù)技術(shù)  

針對(duì)受污染河道初雨污染負(fù)荷高、河道環(huán)境容量小等問(wèn)題，提出了分散控制與就地處理相結(jié)合的河流初雨“集”、“蓄”、“滯”、“凈”的源頭控制污染模式。首先建立符合流域?qū)嶋H情況的河流初雨收集計(jì)算模型，確定初期降雨收集量；然后根據(jù)河流流向和沿岸地形構(gòu)建初雨沉淀塘和折流式旁路河道，實(shí)現(xiàn)塘“蓄”和河“滯”，并在塘河中和周邊空間分別種植多層級(jí)水生植物群落和陸生植物群落，對(duì)收集來(lái)的初期雨水進(jìn)行原位高效持續(xù)生態(tài)凈化。這樣，就形成了受污染河道前置滯留塘渠及旁路河道水質(zhì)修復(fù)技術(shù)，較之傳統(tǒng)治理技術(shù)建設(shè)成本降低約30%~40%，對(duì)初雨中CODCr、BOD5、NH3-N、TP的平均去除率分別達(dá)到52%、51%、85%、65%。  

這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于支流初雨收集、處置及河道原位修復(fù)綜合示范工程，處理入庫(kù)初期雨水，最大處理規(guī)模1.6萬(wàn)m3/d，并建成1.66公里的河道原位生態(tài)凈化系統(tǒng)，出水CODCr、BOD5、NH3-N、TP等指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。  

3.鄉(xiāng)村面源污染控制與庫(kù)塘修復(fù)技術(shù)  

針對(duì)鄉(xiāng)村面源污染物不同來(lái)源，研發(fā)了不同的處理工藝。對(duì)于鄉(xiāng)村家庭散排污水，采用強(qiáng)化化糞池——固定化微生物處理工藝，重點(diǎn)是突破了水廠污泥新型基質(zhì)填料的制備，這種填料能使污水中SS、CODCr、TN、TP去除率達(dá)80%以上，并且實(shí)現(xiàn)了水廠污泥的資源化；針對(duì)鄉(xiāng)村農(nóng)田、養(yǎng)殖等各類面源污染，采用立體化、多層次復(fù)合凈化生態(tài)浮床和庫(kù)塘水質(zhì)修復(fù)綜合處理工藝，最大程度發(fā)揮各要素之間的協(xié)同作用，形成“懸掛填料+水生植物+水生動(dòng)物”復(fù)合微型污染凈化處理單元，構(gòu)建了“生境再造——生態(tài)育養(yǎng)”的河湖生態(tài)恢復(fù)技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)區(qū)內(nèi)水系CODCr、BOD5、NH3-N等的污染負(fù)荷降低50％，庫(kù)塘物種數(shù)量、植被覆蓋情況均有較大幅度提高，提升了水體自凈能力，實(shí)現(xiàn)庫(kù)塘截污變清流的過(guò)程控制，使其逐步由納污湖轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂猩鷳B(tài)修復(fù)和調(diào)節(jié)功能的景觀湖，實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)可利用，流域面源“戶分散——村集中——塘停留——河湖凈化”的多尺度防控模式成效初顯。  

這個(gè)技術(shù)應(yīng)用于兩項(xiàng)示范工程：（1）農(nóng)村污水深度處理示范工程，處理規(guī)模100m3/d，SS、CODCr、TN、TP去除率80%以上。  

（2）多功能生態(tài)塘河湖生態(tài)恢復(fù)工程示范區(qū)，建成的示范區(qū)面積5萬(wàn)m2，示范區(qū)內(nèi)水質(zhì)CODCr、BOD5、NH3-N等濃度降低50％，逐漸由納污湖轉(zhuǎn)變成為生態(tài)修復(fù)和調(diào)節(jié)功能的景觀湖。  

4.氣膜吸收介孔炭吸附垃圾滲濾液處理技術(shù)  

在“十一五”水專項(xiàng)垃圾滲濾液脫氮和提高可生化性研究的基礎(chǔ)上，采用基于疏水性聚四氟乙烯中空纖維膜的氣膜吸收技術(shù)，突破了垃圾滲濾液中高濃度氨氮的分離工藝，實(shí)現(xiàn)氨氮的資源化；采用介孔活性焦吸附方式，解決了有機(jī)物的深度去除的難題，避免了“雙膜法”處理垃圾滲濾液所帶來(lái)的濃水回灌問(wèn)題；進(jìn)一步優(yōu)化工藝流程，形成了基于膜吸收、多級(jí)A/O生化處理、介孔活性焦吸附的垃圾滲濾液處理集成技術(shù)。  

這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于垃圾滲濾液處理示范工程，處理規(guī)模50m3/d，已穩(wěn)定運(yùn)行兩年，出水水質(zhì)CODCr去除率高于95%，NH3-N去除率高于98%，TP去除率高于95%，達(dá)到了《生活垃圾填埋場(chǎng)污染物控制標(biāo)準(zhǔn)（GB16889-2008）》表2標(biāo)準(zhǔn)，其工程投資約為6萬(wàn)~7萬(wàn)元/t，運(yùn)行成本為40~50元/t。  

5.工業(yè)園區(qū)尾水優(yōu)先控制污染物高級(jí)氧化控制技術(shù)  

針對(duì)流域內(nèi)規(guī)?；墓I(yè)園區(qū)排水導(dǎo)致尾水中環(huán)境雌激素、多溴聯(lián)苯醚、壬基酚、雙酚A等特征污染物超標(biāo)問(wèn)題，開發(fā)出了工業(yè)園區(qū)尾水優(yōu)先控制污染物高級(jí)氧化控制技術(shù)。利用活性焦發(fā)達(dá)的中孔孔隙結(jié)構(gòu)及良好的吸附性能，并結(jié)合O3的強(qiáng)氧化性對(duì)尾水鄰苯二甲酸酯類環(huán)境雌激素進(jìn)行深度處理，實(shí)現(xiàn)鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二甲酯等去除率達(dá)到90%以上。組合并優(yōu)化H2O2/UV+H2O2/O3兩級(jí)高級(jí)氧化工藝，對(duì)尾水中四溴雙酚A、雙酚A、十溴聯(lián)苯醚等持久性污染物的去除率均達(dá)到80%以上；在園區(qū)尾水中持久性污染物水平突然升至很高的惡劣條件下，提出了用納米零價(jià)鐵復(fù)合材料（M）與H2O2/UV+H2O2/O3兩級(jí)高級(jí)氧化聯(lián)合應(yīng)急處理方案，更有效去除尾水中持久性污染物，降低其對(duì)生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。  

這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于兩項(xiàng)工程示范：（1）污水處理廠尾水內(nèi)分泌干擾物控制示范工程：處理規(guī)模為2000m3/d，出水水質(zhì)鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸（2-乙基己基）酯等指標(biāo)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）》的集中式生活飲用水地表水源地特定項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值。  

（2）工業(yè)園區(qū)污水處理廠尾水深度處理示范工程：工程規(guī)模500m3/d，出水水質(zhì)四溴雙酚A、雙酚A、十溴聯(lián)苯醚等特征污染物的去除率均達(dá)到80%以上。

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