第第頁伊通河流域水污染綜合治理技術(shù)及工程示范研究課題成果展示

伊通河俯瞰圖景新文化報·ZAKER吉林記者攝

自主研發(fā)的生物活性復合填料

生物活性復合填料分散型生活污水處理設(shè)備

農(nóng)村環(huán)境連片整治示范村—林家村

人工強化生態(tài)活性水岸

濕地園建設(shè)平面布置與工藝流程圖

生物—生態(tài)工程凈化城區(qū)蓄水水質(zhì)示范河道

伊通河流域水環(huán)境評估及風險預警決策系統(tǒng)界面圖

成果簡介

伊通河是松花江的二級支流，流經(jīng)伊通縣、長春市、德惠市、農(nóng)安縣，被當?shù)鼐用裼H切稱為“母親河”。隨著流域社會經(jīng)濟發(fā)展和水資源開發(fā)利用強度的增加，伊通河面臨嚴重的水污染和水資源匱乏問題。近年來，長春市政府投入了大量的財力和物力來進行伊通河綜合整治，但水質(zhì)改善不明顯。支流污染依然嚴重，多為劣V類；農(nóng)村生活污水散排，大量未被利用的畜禽糞便和生活垃圾入河，相關(guān)研究成果表明，非點源污染對伊通河流域的污染貢獻率約占30%左右；受新立城水庫截流和城區(qū)橡膠壩雍高水位影響，城區(qū)河段呈緩流和滯流狀態(tài)，水體復氧低，自凈能力下降；城區(qū)河道補水基本上為城市地表徑流和城市污水處理廠尾水，缺乏清潔水源補給；伊通河流域精細化和智能化的水環(huán)境管理和預警決策能力不足等。

基于此背景，國家水體污染控制與治理科技重大專項河流主題的松花江水污染綜合防治與水生態(tài)恢復關(guān)鍵技術(shù)及綜合示范項目設(shè)置了《伊通河流域水污染綜合治理技術(shù)及工程示范研究》課題（2023ZX07201-001），由吉林省環(huán)境科學研究院承擔，參與單位包括東北師范大學、吉林建筑大學、吉林大學、吉林省水利科學研究院。課題按照源到匯的過程，圍繞流域非點源污染控制與治理、納污支流水體凈化、水體生態(tài)修復和水環(huán)境管理需求，通過技術(shù)研發(fā)、工程示范、推廣應用和技術(shù)規(guī)范制定，在技術(shù)團隊建設(shè)、流域系統(tǒng)治理理念提出、技術(shù)路線和實用技術(shù)篩選、管理平臺和技術(shù)規(guī)范支持等方面，有力支撐了伊通河流域綜合整治工作。

課題形成關(guān)鍵技術(shù)2項，主要技術(shù)10項，建成伊通河綜合治理示范區(qū)1個，包括示范工程3處，構(gòu)建流域水環(huán)境評估及風險預警決策支持系統(tǒng)1套，申請專利22項，發(fā)表論文35篇，獲軟件著作權(quán)4項，培養(yǎng)研究生26名，形成技術(shù)指南及技術(shù)規(guī)范3項。培養(yǎng)北方寒冷地區(qū)重污染城市河流污染防治技術(shù)領(lǐng)域的高水平科研團隊1支。

課題組圍繞伊通河水污染治理與水生態(tài)功能提升的技術(shù)和管理需求，按照“水岸同治、近自然—多功能—高效益—可持續(xù)、智慧水務、系統(tǒng)治理”的理念，提出了基于點—線—面的北方地區(qū)重污染支流綜合治理技術(shù)路線，主要形成以下三方面成果———

A寒區(qū)農(nóng)村生活污水治理與廢棄物資源化技術(shù)集成

圍繞伊通河流域沿岸中小城鎮(zhèn)和農(nóng)村生活污水分散排放，畜禽糞污資源化利用率低等問題，課題組分別研發(fā)了生物活性復合填料分散型生活污水強化處理技術(shù)和農(nóng)村廢棄物綜合治理及資源化技術(shù)，形成了寒區(qū)農(nóng)村生活污水治理與廢棄物資源化技術(shù)集成，彌補了傳統(tǒng)污水治理技術(shù)因冬季水溫較低，污水處理效果差及低溫條件下畜禽糞便資源化率低的突出短板。

改良了傳統(tǒng)污水處理工藝流程，在好氧池和污泥回流過程中添加生物活性復合填料反應裝置，對生物復合填料開展最佳配比研究及溫度調(diào)試，在冬季低溫條件下對氨氮和總磷去除率較傳統(tǒng)污水處理工藝分別提高7%、5%。以該技術(shù)為核心工藝，研制了生物活性復合填料分散型生活污水強化處理設(shè)備，該設(shè)備可以根據(jù)實際處理需求調(diào)整規(guī)模大小，即適用于村落污水集中收集處理又可用于單戶收集處理。

另外，研發(fā)了無動力污水處理裝置，將村落分散污水集中引入?yún)捬跣蜔o動力污水處理裝置中，處理后的污水進入氧化塘（浮水植物區(qū)）、表流濕地（挺水植物區(qū)）進一步凈化，達到污染物去除目的。該集成處理系統(tǒng)在低溫條件下以厭氧型污水處理裝置為主，生態(tài)集成系統(tǒng)為輔，保障了寒區(qū)農(nóng)村生活污水處理系統(tǒng)全年候的穩(wěn)定運行。

課題組設(shè)計了畜禽糞便廢棄物發(fā)酵設(shè)施，將畜禽糞便轉(zhuǎn)化為肥料，通過調(diào)整添加劑投放比例縮短堆肥腐熟的時間，消除惡臭氣體，實現(xiàn)了快速簡易堆肥的目的。上述技術(shù)成果在吉林省自然村和長春凈月高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)林家村開展了工程示范，實現(xiàn)自然村污水處理站的出水水質(zhì)達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2023）一級B標準；林家村綜合利用率達到89.4%，林家村作為吉林省第一批農(nóng)村環(huán)境整治的示范項目，采用的各種處理技術(shù)在后續(xù)的吉林省各流域的多個行政村的農(nóng)村環(huán)境連片整治項目的申報、設(shè)計中被廣泛采納，為伊通河流域乃至全省非點源污染控制提供技術(shù)支撐，促進了流域水環(huán)境的改善。

B面向寒區(qū)河流生態(tài)廊道健康的多塘系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)集成

針對伊通河流域支流污染重、城市緩流景觀段水體自凈能力差、底泥淤積內(nèi)源污染嚴重等問題，以源頭生態(tài)阻斷-多級人工濕地處理技術(shù)-水利調(diào)控技術(shù)為核心思想，研發(fā)了面向寒區(qū)河流生態(tài)廊道健康的多塘系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)。通過實施旁路人工濕地處理系統(tǒng)，引部分干流水進入旁路系統(tǒng)，實現(xiàn)源頭生態(tài)阻斷；研發(fā)集成懸浮型人工濕地技術(shù)、潛流人工濕地技術(shù)和河湖底泥就地處理技術(shù)的多塘系統(tǒng)的構(gòu)建技術(shù)，克服單一類型濕地處理重污染水體效率不高問題；在此基礎(chǔ)上集成人工生態(tài)活性水岸技術(shù)、仿擬根系技術(shù)、生態(tài)混凝土技術(shù)和通透性墻式護岸技術(shù)等生態(tài)廊道建設(shè)技術(shù)，實現(xiàn)岸上岸下、底質(zhì)與水質(zhì)的協(xié)同凈化。針對目前河流治理主要依靠底泥疏浚、補水等傳統(tǒng)處理方法的單一性問題，構(gòu)建了以寒區(qū)河流生態(tài)廊道健康為主要手段的生態(tài)治理體系。

課題突破了傳統(tǒng)懸浮濕地單純依靠植物吸收水中污染物凈化水質(zhì)的技術(shù)瓶頸，研發(fā)水生植物、多孔基質(zhì)、生物膜協(xié)同凈化體系，該技術(shù)方法耐低溫、不易堵塞，對化學需氧量、氨氮去除率超過30%；在此基礎(chǔ)上，開展?jié)摿魅斯竦厮φ{(diào)控技術(shù)研究，克服傳統(tǒng)人工濕地氧傳輸速率低的缺點，對化學需氧量和氨氮的去除效果較傳統(tǒng)人工濕地提高20%；同時提出構(gòu)建沉淀池、厭氧消化池等濕地系統(tǒng)前處理設(shè)備及在冬季定期清理淤泥等建議，預防河道阻塞，解決了目前人工濕地系統(tǒng)易堵塞，使用壽命短，維護費用高等問題。

此外，首次提出河湖底泥就地處理與生態(tài)護岸相結(jié)合，集成了成本低廉的柳樁、柳編和石籠材料應用到城市河湖岸邊構(gòu)建生態(tài)護岸系統(tǒng)，將河湖底泥作為填充基質(zhì)供岸邊水生植物生長，減少淤泥運輸處理成本，實現(xiàn)淤泥和水體中污染物的同步消減，解決河道硬質(zhì)護岸，水體失活、景觀單一等問題，實現(xiàn)了河（湖）岸帶的景觀美化和生境多樣性。該技術(shù)適應北方寒冷氣候，其造價（約700元/米）比傳統(tǒng)硬質(zhì)化護岸低（1200元/米~1500元/米），具有創(chuàng)新性和推廣價值。

上述技術(shù)成果依托伊通河支流小河沿子河和伊通河流域水環(huán)境綜合治理工程中開展了技術(shù)應用，形成了納污支流及排污溝渠水質(zhì)凈化示范區(qū)和水體生態(tài)修復示范區(qū)，第三方監(jiān)測結(jié)果表明：納污支流及排污溝渠水質(zhì)凈化示范區(qū)水污染物平均削減率達30%以上，水體生態(tài)修復示范區(qū)內(nèi)水污染物平均削減率達20%以上。

C伊通河流域水環(huán)境評估及預警決策支持系統(tǒng)

針對伊通河流域缺乏全流域、全過程水環(huán)境評估與預警管理平臺等問題，課題構(gòu)建了集信息采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)值模擬、時空預警分析和網(wǎng)絡信息發(fā)布等功能于一體的伊通河流域水環(huán)境評估及風險預警決策支持系統(tǒng)。

基于伊通河流域?qū)嶋H情況，構(gòu)建了伊通河干流長春城市段二維、伊通河干流農(nóng)安段一維以及新立城水庫二維水動力水質(zhì)模型，完成了模型參數(shù)的本土化率定，實現(xiàn)了對流域水質(zhì)變化的模擬和預測。在此基礎(chǔ)上，從簡單、實用、易學、易用的角度出發(fā)，將本土化的水動力水質(zhì)模型與GIS（地理信息系統(tǒng)）底層技術(shù)進行了緊密集成，實現(xiàn)了水污染事故預警預報功能和可視化動態(tài)展示功能。

分布式計算模式可實現(xiàn)不同的客戶端同時運行多個污染事故模擬方案，大大縮短了模型運行時間，提升了模型模擬效率。該系統(tǒng)在水質(zhì)監(jiān)視預警預報、污染事故模擬、水功能區(qū)達標分