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伊通河流域水污染综合治理技术及工程示范研究课题成果展示

来源:吉林生态环境 作者: 人气: 发布时间:2018-12-01 17:13:11


伊通河俯瞰图景 新文化报·ZAKER吉林记者摄

自主研发的生物活性复合填料

生物活性复合填料分散型生活污水处理设备

农村环境连片整治示范村—林家村

人工强化生态活性水岸

湿地园建设平面布置与工艺流程图

生物—生态工程净化城区蓄水水质示范河道

伊通河流域水环境评估及风险预警决策系统界面图

成果简介

伊通河是松花江的二级支流,流经伊通县、长春市、德惠市、农安县,被当地居民亲切称为“母亲河”。随着流域社会经济发展和水资源开发利用强度的增加,伊通河面临严重的水污染和水资源匮乏问题。近年来,长春市政府投入了大量的财力和物力来进行伊通河综合整治,但水质改善不明显。支流污染依然严重,多为劣V类;农村生活污水散排,大量未被利用的畜禽粪便和生活垃圾入河,相关研究成果表明,非点源污染对伊通河流域的污染贡献率约占30%左右;受新立城水库截流和城区橡胶坝雍高水位影响,城区河段呈缓流和滞流状态,水体复氧低,自净能力下降;城区河道补水基本上为城市地表径流和城市污水处理厂尾水,缺乏清洁水源补给;伊通河流域精细化和智能化的水环境管理和预警决策能力不足等。

基于此背景,国家水体污染控制与治理科技重大专项河流主题的松花江水污染综合防治与水生态恢复关键技术及综合示范项目设置了《伊通河流域水污染综合治理技术及工程示范研究》课题(2012ZX07201-001),由吉林省环境科学研究院承担,参与单位包括东北师范大学、吉林建筑大学、吉林大学、吉林省水利科学研究院。课题按照源到汇的过程,围绕流域非点源污染控制与治理、纳污支流水体净化、水体生态修复和水环境管理需求,通过技术研发、工程示范、推广应用和技术规范制定,在技术团队建设、流域系统治理理念提出、技术路线和实用技术筛选、管理平台和技术规范支持等方面,有力支撑了伊通河流域综合整治工作。

课题形成关键技术2项,主要技术10项,建成伊通河综合治理示范区1个,包括示范工程3处,构建流域水环境评估及风险预警决策支持系统1套,申请专利22项,发表论文35篇,获软件著作权4项,培养研究生26名,形成技术指南及技术规范3项。培养北方寒冷地区重污染城市河流污染防治技术领域的高水平科研团队1支。

课题组围绕伊通河水污染治理与水生态功能提升的技术和管理需求,按照“水岸同治、近自然—多功能—高效益—可持续、智慧水务、系统治理”的理念,提出了基于点—线—面的北方地区重污染支流综合治理技术路线,主要形成以下三方面成果———

A 寒区农村生活污水治理与废弃物资源化技术集成

围绕伊通河流域沿岸中小城镇和农村生活污水分散排放,畜禽粪污资源化利用率低等问题,课题组分别研发了生物活性复合填料分散型生活污水强化处理技术和农村废弃物综合治理及资源化技术,形成了寒区农村生活污水治理与废弃物资源化技术集成,弥补了传统污水治理技术因冬季水温较低,污水处理效果差及低温条件下畜禽粪便资源化率低的突出短板。

改良了传统污水处理工艺流程,在好氧池和污泥回流过程中添加生物活性复合填料反应装置,对生物复合填料开展最佳配比研究及温度调试,在冬季低温条件下对氨氮和总磷去除率较传统污水处理工艺分别提高7%、5%。以该技术为核心工艺,研制了生物活性复合填料分散型生活污水强化处理设备,该设备可以根据实际处理需求调整规模大小,即适用于村落污水集中收集处理又可用于单户收集处理。

另外,研发了无动力污水处理装置,将村落分散污水集中引入厌氧型无动力污水处理装置中,处理后的污水进入氧化塘(浮水植物区)、表流湿地(挺水植物区)进一步净化,达到污染物去除目的。该集成处理系统在低温条件下以厌氧型污水处理装置为主,生态集成系统为辅,保障了寒区农村生活污水处理系统全年候的稳定运行。

课题组设计了畜禽粪便废弃物发酵设施,将畜禽粪便转化为肥料,通过调整添加剂投放比例缩短堆肥腐熟的时间,消除恶臭气体,实现了快速简易堆肥的目的。上述技术成果在吉林省自然村和长春净月高新技术产业开发区林家村开展了工程示范,实现自然村污水处理站的出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准;林家村综合利用率达到89.4%,林家村作为吉林省第一批农村环境整治的示范项目,采用的各种处理技术在后续的吉林省各流域的多个行政村的农村环境连片整治项目的申报、设计中被广泛采纳,为伊通河流域乃至全省非点源污染控制提供技术支撑,促进了流域水环境的改善。

B 面向寒区河流生态廊道健康的多塘系统构建技术集成

针对伊通河流域支流污染重、城市缓流景观段水体自净能力差、底泥淤积内源污染严重等问题,以源头生态阻断-多级人工湿地处理技术-水利调控技术为核心思想,研发了面向寒区河流生态廊道健康的多塘系统构建技术。通过实施旁路人工湿地处理系统,引部分干流水进入旁路系统,实现源头生态阻断;研发集成悬浮型人工湿地技术、潜流人工湿地技术和河湖底泥就地处理技术的多塘系统的构建技术,克服单一类型湿地处理重污染水体效率不高问题;在此基础上集成人工生态活性水岸技术、仿拟根系技术、生态混凝土技术和通透性墙式护岸技术等生态廊道建设技术,实现岸上岸下、底质与水质的协同净化。针对目前河流治理主要依靠底泥疏浚、补水等传统处理方法的单一性问题,构建了以寒区河流生态廊道健康为主要手段的生态治理体系。

课题突破了传统悬浮湿地单纯依靠植物吸收水中污染物净化水质的技术瓶颈,研发水生植物、多孔基质、生物膜协同净化体系,该技术方法耐低温、不易堵塞,对化学需氧量、氨氮去除率超过30%;在此基础上,开展潜流人工湿地水力调控技术研究,克服传统人工湿地氧传输速率低的缺点,对化学需氧量和氨氮的去除效果较传统人工湿地提高20%;同时提出构建沉淀池、厌氧消化池等湿地系统前处理设备及在冬季定期清理淤泥等建议,预防河道阻塞,解决了目前人工湿地系统易堵塞,使用寿命短,维护费用高等问题。

此外,首次提出河湖底泥就地处理与生态护岸相结合,集成了成本低廉的柳桩、柳编和石笼材料应用到城市河湖岸边构建生态护岸系统,将河湖底泥作为填充基质供岸边水生植物生长,减少淤泥运输处理成本,实现淤泥和水体中污染物的同步消减,解决河道硬质护岸,水体失活、景观单一等问题,实现了河(湖)岸带的景观美化和生境多样性。该技术适应北方寒冷气候,其造价(约700元/米)比传统硬质化护岸低(1200元/米~1500元/米),具有创新性和推广价值。

上述技术成果依托伊通河支流小河沿子河和伊通河流域水环境综合治理工程中开展了技术应用,形成了纳污支流及排污沟渠水质净化示范区和水体生态修复示范区,第三方监测结果表明:纳污支流及排污沟渠水质净化示范区水污染物平均削减率达30%以上,水体生态修复示范区内水污染物平均削减率达20%以上。

C 伊通河流域水环境评估及预警决策支持系统

针对伊通河流域缺乏全流域、全过程水环境评估与预警管理平台等问题,课题构建了集信息采集、数据分析、数值模拟、时空预警分析和网络信息发布等功能于一体的伊通河流域水环境评估及风险预警决策支持系统。

基于伊通河流域实际情况,构建了伊通河干流长春城市段二维、伊通河干流农安段一维以及新立城水库二维水动力水质模型,完成了模型参数的本土化率定,实现了对流域水质变化的模拟和预测。在此基础上,从简单、实用、易学、易用的角度出发,将本土化的水动力水质模型与GIS(地理信息系统)底层技术进行了紧密集成,实现了水污染事故预警预报功能和可视化动态展示功能。

分布式计算模式可实现不同的客户端同时运行多个污染事故模拟方案,大大缩短了模型运行时间,提升了模型模拟效率。该系统在水质监视预警预报、污染事故模拟、水功能区达标分析、风险源管理、智能报表等方面取得了良好的应用效果,极大的提升了伊通河流域水环境管理精细化和风险预警预报的智能化水平。

综上,对于解决北方河流普遍存在的水污染控制及水环境管理问题,课题的研究成果具有极其重要的参考价值,随着成果在我省更多地区的推广和应用,将获得显著的社会环境效益,会极大地推动我省的水污染防治及水环境管理工作。

(编辑:Nicola)

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