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东江构建“减负修复”水环境风险管控技术体系

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     淡水河是东江的二级支流,也是目前影响东江水质的最大污染源。受区域人口密度和产业布局等因素影响,淡水河水质长期劣于Ⅴ类,且水体中检出多种持久性有机污染物、内分泌干扰物及重金属,水生态风险大。

    为解决以上问题,“控制与治理科技重大专项”(以下简称“水专项”)立项“东江流域水质与水生态风险控制技术集成与综合示范”项目,以广东省深圳市龙岗区龙岗河、坪山河以及惠阳区的淡水河流域(以下简称“三河”流域)为研究区域,设置了“工业区排水对水源型河流风险控制技术集成与综合示范(2012ZX07206002)”课题。生态环境部华南环境科学研究所作为课题承担单位。

    开发了流域水环境风险管理决策支持系统,为饮用水源型河流保护提供环境管理支撑

    “”至“十二五”期间,“三河”流域的常规污染物呈逐年下降的趋势,COD指标已达到地表水Ⅲ类水标准,但受营养盐指标影响,水质总体仍属于劣Ⅴ类。另外,受区域产业特征影响,水环境还存在一定的重金属、持久性有机污染物及内分泌干扰物等风险。我国目前尚未将环境痕量污染物列入监测例行项目,但它的潜在威胁不容忽视,实施科学的风险管控措施迫在眉睫。

    课题组对全流域开展了全面、系统的综合研究,提出了水质水生态风险评价熵值法评估模式,构建了风险源评估指标体系。在流域河流矢量数据、水质监测数据、风险源数据和社会经济发展等相关数据资料基础上,开发了“三河”流域水环境风险管理决策支持系统,并提出了基于区域风险特征污染物的工业废水和集中式城镇以及城市面源的工程减排方案及风险控制策略,为跨界水环境保护提供管理决策支撑。

    突破典型行业排水特征污染物脱除成套技术,确保区域支柱产业的绿色可持续发展

    基于工业废水排水的水生态风险,课题选取了流域内典型先进制造业为研究对象,建立了行业特征污染物控制减排关键技术体系。

    针对先进制造业生产过程中产生的高浓度、多形态含磷废水难于稳定运行达标问题,课题研发了“两段式高级氧化次/亚磷酸盐去除技术”“浓缩+高级氧化联用技术”,这一技术具有出水稳定达标,停留时间短,pH适应能力强,处理成本大幅度下降等优势。在废水资源化方面解决了膜浓液处理等特征有机污染物影响水安全回用等难题。

    第三方监测结果表明,各特征污染物削减率均大于90%,生物毒性控制率大于80%,废水回用率达到70%~75%,获得良好的应用效果。这项成果推广应用将逐步实现东江典型行业排水双标准监管,控制排水生态风险。

    建立基于地表水Ⅳ类的尾水深度生态净化成套技术体系,改善坪山河流域水质

    尽管近年来龙岗河、坪山河流域治污力度空前,但受区域产业特征、水环境容量影响,尾水排水受纳水体一直存在氮磷难以稳定达标及铜、汞等重金属风险问题。

    课题组研究优化人工湿地结构类型、种类、生物带持续净化等关键环节,筛选吸附能力强的新型组合,强化人工湿地对氮磷及重金属铜、汞的去除效率。集成研发了“垂直流人工湿地+生态净化带深度处理集成技术”,并成功应用于深圳坪山区上洋污水处理厂7万m3/d尾水深度净化的聚龙山湿地生态园项目。公园占地面积64万平方米,深度处理后出水常规指标优于地表水Ⅳ类标准,重金属指标优于地表水Ⅲ类标准。项目不仅有效改善了坪山河水质,也为居民提供了休闲游憩场所。

    创新初期雨水面源污染控制技术,为区域水资源利用和生态基流维持提供工程技术支撑

    “三河”流域属于典型的高污染负荷雨源型河道,污径比大加上工业区点面源的影响,支流雨季初期水质较差。课题组考虑利用水库、小山塘、滩涂地等用于雨洪调蓄净化,研究了基于流域水质目标的工业区雨源型河道生态流量调控与补给技术,结合再生水利用、海绵城市建设和水库功能调度优化确保河道水质和生态基流。

    降雨时期通过“高效原位截污反应器+植物强化稳定塘”工艺将初雨快速处理后贮存至调蓄贮水塘。非降雨时期,为保持水质采取循环流“人工湿地+稳定塘”工艺,以碎石、细砂和粉煤灰陶粒作为载体,种植美人蕉、风车草等植物,通过调蓄贮水塘富氧、植物稳定塘和强化人工湿地的循环处理以达到水质保持的作用,并为雨源型河道补充生态流量。这一技术可去除初期雨水中50%以上的氮磷污染物、90%以上的悬浮物和COD,另外对壬基酚和双酚A等毒害性有机物也有高于40%的去除率。

    集成非达标水体旁路水质净化与生态修复成套技术,为河道水质风险和水质改善提供技术支撑

    淡水河(惠阳区)处于龙岗河和坪山河下游,这一区域存在较多重污染工业企业。河道承接上游工业区排水的同时,亦受纳本区域内工业、生活及面源排水,区域水环境复杂,水质呈现高氨氮低碳源、透明度低、DO低、特征污染物较明显、具有综合毒性风险等水质特点。

    考虑到阶段治污目标的紧迫性,课题提出因地制宜地利用淡水河现有的大量河湾,构建河湾型人工湿地净化系统,实现水质持续改善。成功研发了“组合式悬挂链曝气生物接触氧化+二级垂直流人工湿地”技术。

    这一技术可广泛应用于水质水量波动较大,水质呈高氨氮、低C/N比特征的雨源型河道,是一种高效、低耗的河道水质净化技术。这项成果应用于惠阳区新圩镇丁山河、屯梓河、黄沙河水环境综合整治工程,日处理规模为7万吨,可实现河道水质指标的跨级提升,壬基酚、双酚A和重金属等特征污染物削减70%以上,工程技术经济指标明显优于传统工艺,为河道水质风险的控制和水质改善提供有力技术支撑。

责任编辑:殷莹莹

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