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北極星水處理網訊:近年來，城市及近郊農村農田面源汙染正日益成為城市水生態環境質量改善的頭號挑戰。作為北京市副中心建設基礎的通州，城鎮面源汙染已經成為雨季河道水質不達標的主要影響因素，是構建“高標準、高品質”城市水生態環境急需解決的問題。
為構建“高標準、高品質”的水生態環境，項目針對通州境內突出的城市面源汙染問題，從源解析技術到針對性地開發與應用面源汙染控制技術，從區域廠網聯動智能化管控技術到基於區域水量與水系水質預警的水質提升技術開展了相關的研究，形成涵蓋源解析、削減、預警以及智能管控的集成技術，為北京城市副中心面源汙染控制提供全面的科技支撐。
城鎮面源汙染已成通州區雨季河道水質不達標主因
通州境內多河富水，是北京市水系最豐富、河網最密集的區域，享有“九河末梢”之稱。通州區處於北京的下游地區，上游的城市汙水處理廠排水會通過各種河道最終彙集至通州區，並通過北運河再排出北京地界。
根據規劃，北京城市副中心在原通州主城區基礎上建設，大量的混流管網、農村合流排水區域，雨季溢流汙染依然存在，每年4-10月水質顯著變差，汙染物濃度增加50~100%。城鎮面源汙染成為雨季河道水質不達標的主要影響因素。北運河流域經過北京市第一個“三年行動計劃”，點源汙染得到了有效控制，主要支流及幹流水質明顯趨好，但總磷和氨氮在降雨情況下仍存在不達標情況。
目前，通州區生活點源汙染負荷與面源汙染負荷比例大致為1:1，核心區汙染源以城鎮面源和生活源汙染為主，北運河下游及兩河水網片區汙染源以農村面源汙染為主；農田面源汙染是TP汙染負荷的主要來源，且分佈面積廣，給北運河下游及兩河水網水質穩定達標造成很大壓力。
針對城鎮面源汙染治理的集成技術及應用
1. 面源汙染物識別與源解析技術
為了識別通州區水汙染的關鍵因素，項目通過構建集成區域土地利用、徑流產流過程與人類活動於一體的綜合流域汙染物計量模型，分析區域面源汙染特徵，源頭解析汙染物產生情況。
應用面源汙染解析模型，解析各尺度面源汙染特徵。其中包括副中心超100km2區域的汙染負荷分析，兩河水網等重點片區的城鎮與農村面源汙染總量、構成比例及空間分佈特徵，重點流域入河面源汙染負荷總量及構成分析，典型河道不同降雨強度下入河面源汙染中各汙染物濃度變化分析等。
2. 農村小流域基於新型排水體制的精準面源汙染控制技術
通州常被認為是城市區域，但是近年課題在相關工作中發現，在通州區仍存在比較多的農村小流域，農村汙水體制比較混亂。針對農村小流域面源汙染的控制，項目開發了農村小流域新型排水體制，以實現村鎮汙水分散處理與村鎮雨水分片管控。包含新型排水體制、智能分流井、汙水汙染物膜分離一體化反應器等的一體化解決方案，目前已在通州瓜廠村、北寺村等工程中示範應用。
3. 息壤雨水調蓄與面源汙染控制技術
息壤雨水調蓄技術是一種特殊的海綿城市技術。其中的息壤是一種特殊生態多孔纖維棉材料，具有高的吸水率和保水率，通過結合海綿設施的建設，把生態多孔纖維棉埋在地下。經過前端沉砂池初步處理的雨水進入息壤並儲存在地下，實現徑流量、面源汙染負荷的削減，在通州的海綿設施的建設工作中已經得到了很好的應用。
4. 岸邊帶汙染淨化技術
針對岸邊帶道路雨水的入河問題，項目利用喬木、灌木、草本，結合岸邊帶的坡度和坡長，通過水力負荷的計算，設計淨化模塊等，能夠控制道路雨水直接進入河道，完成汙染負荷和徑流量的削減。在通州七級村河，項目組利用上述岸邊帶進行了技術示範，發現能夠對含氮類汙染物截留20%以上，對含磷類的汙染物截留30%以上，能夠減少道路雨水徑流直接入河造成的汙染，而且對周邊的河道水生態環境有一定提升功能。
5. 雨汙管道溢流汙染物控制技術
由於在通州目前有很多混流制管道以及一些單獨的分流制雨水管道，在暴雨情況下，存在大量溢流現象，造成河道嚴重汙染。對此，項目從三個方面開展了工作，一是對溢流口進行原位旋流沉砂分離，通過控制水流速度和流態實現初期雨水中大顆粒、高密度物質的快速離心分離和沉澱，減輕後續處理汙染負荷；二是對暗涵的出口進行反衝，防止沉積物累積；三是對初期雨水進行調蓄，主要通過改造原有合流箱涵截流井的結構改善管網水力條件，降低箱涵旱季水位，增雨季調蓄容積。與廠網實現聯動以後，雨水進一步得到處理，以減少溢流汙染對河道的影響。
6. 區域廠網聯動智能化管控技術
為實現對初期雨水一定的調蓄和儲藏和最終的處理，項目開發了區域廠網聯動智能化管控技術。主要包含以下內容：
第一，對管網進行在線監測和智能診斷，研究汙水處理廠初期雨水快速處理技術，實現對汙水廠全流程智能調控。第二，通過廠網一體動態優化調控，提升初期雨水快速消納處理能力，在降雨時將汙水處理廠的運行切換至能夠適應初期雨水的處理狀態，並對管道系統進行調控，將管道的調蓄容量利用起來進行調蓄，實現廠網一體化運行。
該技術在通州碧水廠進行了技術的示範和應用，對其匯水區域整個管網內的數據進行實時採集與模型分析，開展排水系統廠、網、泵站的智能聯動調度控制研究，建立排水系統智能調度管理平臺，覆蓋通州城市汙水廠上游主要管網區域，管網覆蓋面積30多平方公里。
7. 基於區域水量與水系水質預警的水質提升技術
主要分為三部分工作，第一，構建精細化洪澇模型，對整個區域易澇點進行模擬計算，並與實際情況進行對照；第二，構建精細化水系水質模型，在整個區域範圍內，根據河道的特徵，進行水量水質的模擬計算，確定敏感地區，對其提出針對性維護措施。第三，構建通州區域水質敏感地圖，為此開發能夠快速或者高密度、高頻度進行監測水質的預警技術，研發無人遙控的水質多參數船，對河道能夠進行實時監測，能夠快速上傳水質水量信息。同時開展與德國技術方合作，將其管道內多方位、多參數的監測技術、監測設備應用至通州管網中。
城市面源汙染控制的思考與展望
1. 還需更加深入長期的研究示範:
•城市面源汙染源的解析不夠清晰
•面源汙染控制新的技術、新的材料開發還有一定的欠缺
•對於城市面源汙染負荷削減的一些材料、技術，它的長期運行穩定性能及維護需要跟蹤研究
•對於城市面源來說，面對北方或者南方有不同的情景，如針對高含鹽量、高地下水，對不同的情景我們需要開展多方面不同的研究
對於中國的城市面源，在不同的城市，在不同的地區還需要有相對較長時期的研究示範，最終形成規範化的工藝技術、產品設備，才有可能真正解決面源汙染的問題。
2. 關注新指標、新思路、新技術、新興汙染物
（1）新的指標
目前關於海綿城市設施建設，它的評價指標主要包括徑流量的削減和以SS為代表的汙染負荷削減，可能需要引入一些新的評價指標。
德國多年研究發現城市雨水徑流中汙染物大部分存在於小於63微米的顆粒物質中，而大於63微米的顆粒中所含汙染物較少，因此即將在雨水徑流的處理過程中引入一個新的指標—FS63，定義為雨水中的可過濾的物質，指的是粒徑大於0.45微米，小於63微米的顆粒性物質。在中國是否需要提出新的指標值得思考研究。
（2）新的技術
城市面源的控制需要新的思路和新的技術，如深邃工程。
（3）新興汙染物
城市面源汙染物種類多，成分複雜，不僅包括常規的汙染物，還需要考慮其他新興汙染物，如PPCPs、耐藥菌及耐藥基因、環境激素和微塑料等，這些汙染物和顆粒物的相關性值得研究。
原標題:水專項研討會｜左劍惡：解析、削減、預警、智能管控 為北京城市副中心面源汙染控制提供全面科技支撐
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