左劍惡：解析、削減、預(yù)警、智能管控 為北京城市副中心面源污染控制提供全面科技支撐

水處理網(wǎng)訊:近年來，城市及近郊農(nóng)村農(nóng)田面源污染正日益成為城市水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的頭號(hào)挑戰(zhàn)。作為北京市副中心建設(shè)基礎(chǔ)的通州，城鎮(zhèn)面源污染已經(jīng)成為雨季河道水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的主要影響因素，是構(gòu)建“高標(biāo)準(zhǔn)、高品質(zhì)”城市水生態(tài)環(huán)境急需解決的問題。

為構(gòu)建“高標(biāo)準(zhǔn)、高品質(zhì)”的水生態(tài)環(huán)境，項(xiàng)目針對(duì)通州境內(nèi)突出的城市面源污染問題，從源解析技術(shù)到針對(duì)性地開發(fā)與應(yīng)用面源污染控制技術(shù)，從區(qū)域廠網(wǎng)聯(lián)動(dòng)智能化管控技術(shù)到基于區(qū)域水量與水系水質(zhì)預(yù)警的水質(zhì)提升技術(shù)開展了相關(guān)的研究，形成涵蓋源解析、削減、預(yù)警以及智能管控的集成技術(shù)，為北京城市副中心面源污染控制提供全面的科技支撐。

城鎮(zhèn)面源污染已成通州區(qū)雨季河道水質(zhì)不達(dá)標(biāo)主因

通州境內(nèi)多河富水，是北京市水系最豐富、河網(wǎng)最密集的區(qū)域，享有“九河末梢”之稱。通州區(qū)處于北京的下游地區(qū)，上游的城市污水處理廠排水會(huì)通過各種河道最終匯集至通州區(qū)，并通過北運(yùn)河再排出北京地界。

根據(jù)規(guī)劃，北京城市副中心在原通州主城區(qū)基礎(chǔ)上建設(shè)，大量的混流管網(wǎng)、農(nóng)村合流排水區(qū)域，雨季溢流污染依然存在，每年4-10月水質(zhì)顯著變差，污染物濃度增加50~100%。城鎮(zhèn)面源污染成為雨季河道水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的主要影響因素。北運(yùn)河流域經(jīng)過北京市第一個(gè)“三年行動(dòng)計(jì)劃”，點(diǎn)源污染得到了有效控制，主要支流及干流水質(zhì)明顯趨好，但總磷和氨氮在降雨情況下仍存在不達(dá)標(biāo)情況。

目前，通州區(qū)生活點(diǎn)源污染負(fù)荷與面源污染負(fù)荷比例大致為1:1，核心區(qū)污染源以城鎮(zhèn)面源和生活源污染為主，北運(yùn)河下游及兩河水網(wǎng)片區(qū)污染源以農(nóng)村面源污染為主；農(nóng)田面源污染是TP污染負(fù)荷的主要來源，且分布面積廣，給北運(yùn)河下游及兩河水網(wǎng)水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)造成很大壓力。

針對(duì)城鎮(zhèn)面源污染治理的集成技術(shù)及應(yīng)用

1. 面源污染物識(shí)別與源解析技術(shù)

為了識(shí)別通州區(qū)水污染的關(guān)鍵因素，項(xiàng)目通過構(gòu)建集成區(qū)域土地利用、徑流產(chǎn)流過程與人類活動(dòng)于一體的綜合流域污染物計(jì)量模型，分析區(qū)域面源污染特征，源頭解析污染物產(chǎn)生情況。

應(yīng)用面源污染解析模型，解析各尺度面源污染特征。其中包括副中心超100km2區(qū)域的污染負(fù)荷分析，兩河水網(wǎng)等重點(diǎn)片區(qū)的城鎮(zhèn)與農(nóng)村面源污染總量、構(gòu)成比例及空間分布特征，重點(diǎn)流域入河面源污染負(fù)荷總量及構(gòu)成分析，典型河道不同降雨強(qiáng)度下入河面源污染中各污染物濃度變化分析等。

2. 農(nóng)村小流域基于新型排水體制的精準(zhǔn)面源污染控制技術(shù)

通州常被認(rèn)為是城市區(qū)域，但是近年課題在相關(guān)工作中發(fā)現(xiàn)，在通州區(qū)仍存在比較多的農(nóng)村小流域，農(nóng)村污水體制比較混亂。針對(duì)農(nóng)村小流域面源污染的控制，項(xiàng)目開發(fā)了農(nóng)村小流域新型排水體制，以實(shí)現(xiàn)村鎮(zhèn)污水分散處理與村鎮(zhèn)雨水分片管控。包含新型排水體制、智能分流井、污水污染物膜分離一體化反應(yīng)器等的一體化解決方案，目前已在通州瓜廠村、北寺村等工程中示范應(yīng)用。

3. 息壤雨水調(diào)蓄與面源污染控制技術(shù)

息壤雨水調(diào)蓄技術(shù)是一種特殊的海綿城市技術(shù)。其中的息壤是一種特殊生態(tài)多孔纖維棉材料，具有高的吸水率和保水率，通過結(jié)合海綿設(shè)施的建設(shè)，把生態(tài)多孔纖維棉埋在地下。經(jīng)過前端沉砂池初步處理的雨水進(jìn)入息壤并儲(chǔ)存在地下，實(shí)現(xiàn)徑流量、面源污染負(fù)荷的削減，在通州的海綿設(shè)施的建設(shè)工作中已經(jīng)得到了很好的應(yīng)用。

4. 岸邊帶污染凈化技術(shù)

針對(duì)岸邊帶道路雨水的入河問題，項(xiàng)目利用喬木、灌木、草本，結(jié)合岸邊帶的坡度和坡長，通過水力負(fù)荷的計(jì)算，設(shè)計(jì)凈化模塊等，能夠控制道路雨水直接進(jìn)入河道，完成污染負(fù)荷和徑流量的削減。在通州七級(jí)村河，項(xiàng)目組利用上述岸邊帶進(jìn)行了技術(shù)示范，發(fā)現(xiàn)能夠?qū)愇廴疚锝亓?0%以上，對(duì)含磷類的污染物截留30%以上，能夠減少道路雨水徑流直接入河造成的污染，而且對(duì)周邊的河道水生態(tài)環(huán)境有一定提升功能。

5. 雨污管道溢流污染物控制技術(shù)

由于在通州目前有很多混流制管道以及一些單獨(dú)的分流制雨水管道，在暴雨情況下，存在大量溢流現(xiàn)象，造成河道嚴(yán)重污染。對(duì)此，項(xiàng)目從三個(gè)方面開展了工作，一是對(duì)溢流口進(jìn)行原位旋流沉砂分離，通過控制水流速度和流態(tài)實(shí)現(xiàn)初期雨水中大顆粒、高密度物質(zhì)的快速離心分離和沉淀，減輕后續(xù)處理污染負(fù)荷；二是對(duì)暗涵的出口進(jìn)行反沖，防止沉積物累積；三是對(duì)初期雨水進(jìn)行調(diào)蓄，主要通過改造原有合流箱涵截流井的結(jié)構(gòu)改善管網(wǎng)水力條件，降低箱涵旱季水位，增雨季調(diào)蓄容積。與廠網(wǎng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)以后，雨水進(jìn)一步得到處理，以減少溢流污染對(duì)河道的影響。

6. 區(qū)域廠網(wǎng)聯(lián)動(dòng)智能化管控技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)初期雨水一定的調(diào)蓄和儲(chǔ)藏和最終的處理，項(xiàng)目開發(fā)了區(qū)域廠網(wǎng)聯(lián)動(dòng)智能化管控技術(shù)。主要包含以下內(nèi)容：

第一，對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和智能診斷，研究污水處理廠初期雨水快速處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水廠全流程智能調(diào)控。第二，通過廠網(wǎng)一體動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)控，提升初期雨水快速消納處理能力，在降雨時(shí)將污水處理廠的運(yùn)行切換至能夠適應(yīng)初期雨水的處理狀態(tài)，并對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控，將管道的調(diào)蓄容量利用起來進(jìn)行調(diào)蓄，實(shí)現(xiàn)廠網(wǎng)一體化運(yùn)行。

該技術(shù)在通州碧水廠進(jìn)行了技術(shù)的示范和應(yīng)用，對(duì)其匯水區(qū)域整個(gè)管網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與模型分析，開展排水系統(tǒng)廠、網(wǎng)、泵站的智能聯(lián)動(dòng)調(diào)度控制研究，建立排水系統(tǒng)智能調(diào)度管理平臺(tái)，覆蓋通州城市污水廠上游主要管網(wǎng)區(qū)域，管網(wǎng)覆蓋面積30多平方公里。

7. 基于區(qū)域水量與水系水質(zhì)預(yù)警的水質(zhì)提升技術(shù)

主要分為三部分工作，第一，構(gòu)建精細(xì)化洪澇模型，對(duì)整個(gè)區(qū)域易澇點(diǎn)進(jìn)行模擬計(jì)算，并與實(shí)際情況進(jìn)行對(duì)照；第二，構(gòu)建精細(xì)化水系水質(zhì)模型，在整個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)，根據(jù)河道的特征，進(jìn)行水量水質(zhì)的模擬計(jì)算，確定敏感地區(qū)，對(duì)其提出針對(duì)性維護(hù)措施。第三，構(gòu)建通州區(qū)域水質(zhì)敏感地圖，為此開發(fā)能夠快速或者高密度、高頻度進(jìn)行監(jiān)測(cè)水質(zhì)的預(yù)警技術(shù)，研發(fā)無人遙控的水質(zhì)多參數(shù)船，對(duì)河道能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠快速上傳水質(zhì)水量信息。同時(shí)開展與德國技術(shù)方合作，將其管道內(nèi)多方位、多參數(shù)的監(jiān)測(cè)技術(shù)、監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)用至通州管網(wǎng)中。

城市面源污染控制的思考與展望

1. 還需更加深入長期的研究示范:

•城市面源污染源的解析不夠清晰

•面源污染控制新的技術(shù)、新的材料開發(fā)還有一定的欠缺

•對(duì)于城市面源污染負(fù)荷削減的一些材料、技術(shù)，它的長期運(yùn)行穩(wěn)定性能及維護(hù)需要跟蹤研究

•對(duì)于城市面源來說，面對(duì)北方或者南方有不同的情景，如針對(duì)高含鹽量、高地下水，對(duì)不同的情景我們需要開展多方面不同的研究

對(duì)于中國的城市面源，在不同的城市，在不同的地區(qū)還需要有相對(duì)較長時(shí)期的研究示范，最終形成規(guī)范化的工藝技術(shù)、產(chǎn)品設(shè)備，才有可能真正解決面源污染的問題。

2. 關(guān)注新指標(biāo)、新思路、新技術(shù)、新興污染物

（1）新的指標(biāo)

目前關(guān)于海綿城市設(shè)施建設(shè)，它的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括徑流量的削減和以SS為代表的污染負(fù)荷削減，可能需要引入一些新的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

德國多年研究發(fā)現(xiàn)城市雨水徑流中污染物大部分存在于小于63微米的顆粒物質(zhì)中，而大于63微米的顆粒中所含污染物較少，因此即將在雨水徑流的處理過程中引入一個(gè)新的指標(biāo)—FS63，定義為雨水中的可過濾的物質(zhì)，指的是粒徑大于0.45微米，小于63微米的顆粒性物質(zhì)。在中國是否需要提出新的指標(biāo)值得思考研究。

（2）新的技術(shù)

城市面源的控制需要新的思路和新的技術(shù)，如深邃工程。

（3）新興污染物

城市面源污染物種類多，成分復(fù)雜，不僅包括常規(guī)的污染物，還需要考慮其他新興污染物，如PPCPs、耐藥菌及耐藥基因、環(huán)境激素和微塑料等，這些污染物和顆粒物的相關(guān)性值得研究。

原標(biāo)題:水專項(xiàng)研討會(huì)｜左劍惡：解析、削減、預(yù)警、智能管控 為北京城市副中心面源污染控制提供全面科技支撐