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【吉林日报】科学治水护航老工业基地新一轮振兴
2017-08-23

——“水专项”为辽河源头区水污染综合防治提供技术支撑

科技需求与研究内容

短产品链粮食深加工废水回用集成技术 

氯碱化工行业废水处理技术(2016-发明专利证书-同时去除氨氮和硫化物)

岸边生态防护与污染物截留技术示范区

农村面源地表径流河道湿地处理技术示范区

    辽河,中国东北地区南部河流。汉代以前称句骊河,汉代称大辽河,五代以后称辽河,是中国七大河流之一。辽河源头区位于吉林省西南部,流域面积11283平方公里,占全省总土地面积的6.02%。辽河源头区属水资源贫乏区,人口密度高,人均水资源占有量仅为619立方米,约为全国人均占有量的四分之一。东辽河源于辽源市萨哈岭,全长406公里,吉林省境内长321公里,流域面积10136平方公里,多年平均径流量5.61亿立方米。东辽河在辽宁省康平县山东屯乡附近与西辽河汇合,称为辽河。东辽河出吉林省断面为四双大桥。招苏台河源于梨树县三家子乡土们岭,吉林省境内长103公里,流域面积1147平方公里,多年平均径流量0.455亿立方米,在辽宁省昌图县通江口乡附近汇入辽河,出吉林省断面为六家子。条子河源于吉林省梨树县石岭镇兰家沟,吉林省境内河长58.3公里,流域面积463平方公里,在辽宁省昌图县曲家店乡境内汇入昭苏太河,出吉林省断面为林家。

    “辽河源头区水污染综合治理技术及示范研究”是水体污染控制与治理科技重大专项“辽河流域水体污染综合治理技术集成与工程示范项目”的第九课题。2012年3月,国家水专项办正式下达《关于水体污染控制与治理科技重大专项2012年立项项目(课题)的批复》文件,课题(编号:2012ZX07202-009)于2012年正式立项并组织实施,由吉林大学、中国环境科学研究院、吉林省环境科学研究院、长春工程学院、中国农科院农业环境与可持续发展研究所承担。

    根据水专项对辽河项目控源减排、生态修复与管理水平提升等方面提出的目标和任务要求,结合辽河源头区水资源短缺、点源和面源污染物排放强度大、河流水污染严重、出境断面水质严重超标等问题和水环境治理的技术需求,课题主要研究内容有:辽河源头区典型行业水污染控制与中水回用技术的研究与示范,辽河源头区农村面源污染防治技术研究与示范,辽河源头区生态保障技术研究与示范,辽河源头区水环境综合管理技术体系研究。并在地方和企业拟建设短产品链玉米深加工行业废水处理与中水回用示范工程、氯碱化工行业废水减排与中水回用示范工程、农村面源污染控制示范区和岸边污染物截留修复示范区,开展技术研发与示范,为研究区域控源减排、生态修复和综合管理水平的提升提供技术支撑,为辽河项目目标的实现和地方水质的改善贡献力量。

    课题实施以来,课题的研究工作在流域重要点源污染控制、农村面源污染防治、生态保障技术和水环境综合管理技术体系等的研究方面均取得了明显进展,取得了多项关键技术突破和系列研究成果,各示范工程均已落实建设方案,配套经费已基本落实,大部分工程已开工建设、部分工程内容已完成。

    其中,关于短产品链粮食深加工清洁生产与节水减排技术以及前端蛋白质强化回收生物处理技术已经应用于典型企业示范工程,工程建成后大大降低了污水处理负荷,减少了废水中的污染物排放总量,年COD减排量约75.5吨,年氨氮减排量约56.9吨,有利于受纳水体条子河的水质改善;所回收的蛋白等经济物质可产生年经济效益约316万元,可实现企业环境效益和经济效益的双赢;关于氯碱化工行业氨氮来源解析结果和处理对策于2013年初已被示范企业采所纳,仅乙炔洗脱液的直接回用已实现每小时节省生产水40立方米、全年节省生产成本约150万元,同时,实现氨氮的大幅减排和达标排放,对氯碱化工行业的氨氮污染控制具有非常重要的推广价值。此外,课题研究的简易农村生活污水处理装置可广泛应用于环境相对敏感区域的农户、小型饭店及办公场所等,有一定的推广空间。

    据课题负责人介绍,课题形成了短产品链粮食深加工行业清洁生产技术、氨氮高效强化去除及脱氮技术、废水深度处理及回用的技术集成;形成了氯碱化工行业氨氮污染控制技术和中水深度处理与回用技术集成;研发低温条件下以植物秸秆作为调理剂的好氧微生物处理技术,进行畜禽养殖粪便无害化、减量化、资源化的技术集成,形成北方畜禽养殖污染防治技术体系;形成辽河源头区流域生态保障技术集成;提出辽河源头区水环境综合管理方案等,包括辽河源头区的水资源优化配置方案,构建工业集中区循环经济链接技术与模式,形成粮食深加工和畜禽养殖的行业污染防治技术规范,完善了辽河源头区水环境监控技术体系。课题的研究目标和内容涵盖了典型行业污染控制技术、农村面源污染控制技术、区域水环境改善与水生态修复技术和综合管理技术体系等方面,与项目对辽河源头区的技术研究定位相符,能够为项目目标的实现提供基础。

    课题各项研究成果在辽河流域的推广应用,将有利于工业点源污染物排放量的削减控制,有利于完善农业面源污染控制和生态保障修复技术体系,以科技示范带动相关技术水平的整体提升和环境治理的跨越式发展,实现辽河源头区水环境质量的根本改善,解决水资源瓶颈问题,为东北老工业基地的全面振兴保驾护航。

    课题产出成果情况展示:

    短产品链粮食深加工废水减排处理与中水回用组合技术

    针对短产品链粮食深加工行业废水中污染物浓度水平以及排放规律的研究与分析,以节水减排为宗旨,开展了典型企业清洁生产与节水减排技术、前端蛋白质强化回收生物处理技术以及废水深度处理中水回用技术的研究与开发。在现场调研和资料收集的基础上,形成了《短产品链粮食(玉米)深加工行业废水物排特征和减排技术方案》和《短产品链粮食(玉米)深加工行业水污染物排放标准文本》。目前,清洁生产与节水减排技术和前端蛋白质强化回收生物处理技术已经应用于企业示范工程,工程建成后大大降低了污水处理负荷,减少了废水中的污染物排放总量,年COD减排量约75.5t,年氨氮减排量约56.9t,有利于受纳水体条子河的水质改善;与此同时,提高了废水中蛋白质等经济物质的回收量,增加了企业的经济效益。在废水深度处理中水回用技术中,提出了外置式UF与RO组合工艺,该工艺出水水质稳定,水质标准达到间冷敞开式系统循环冷却水回用标准,目前已完成中水回用示范工程可研报告。

    畜禽养殖粪便无害化和资源化处理技术

    随着畜禽养殖业的发展,辽河源头区畜禽养殖场、养殖专业户产生的废弃物所占比例不断上升。畜禽粪便含有大量有机质及氮、磷、钾等植物必需营养元素,是宝贵的肥料资源。如何合理利用达到既防治污染,又能为现代有机农业生产提供大量优质的有机肥料,成为当前需要解决的关键问题。针对畜禽粪便环境污染及不合理利用方式,研发了畜禽粪便减量化、无害化及资源化利用技术。通过对辽河源头区畜禽养殖的养殖情况及粪便处理方式详细调查,相关研究资料收集,利用畜禽粪便进行高温堆肥是目前最常用的实现养殖废弃物无害化、减量化、资源化的有效途径。

    本研究从畜禽粪便堆肥技术工艺研究的薄弱环节入手,以堆肥微生物菌剂的研制为突破口,研制出一种用于畜禽粪便堆肥的高效微生物复合菌剂,以优化堆肥过程,加速堆肥效率,提高腐熟化程度和堆肥产品质量。选择容易获得且排放量大的猪粪、牛粪和鸡粪以及玉米秸秆按一定比例混合堆置,调节含水率、碳氮比等理化性质,添加配置的复合微生物菌剂(复合菌剂中含有一定比例的米曲霉、毛霉、里氏木霉、枯草芽孢杆菌几种现成菌种)进行自然堆肥处理。通过对不同复合菌剂的应用与空白试验效果分析,筛选出最佳不同畜禽粪便的复合菌剂。结果表明,在畜禽粪便好氧堆肥过程中添加复合菌剂可以优化堆肥过程,加速堆肥效率,提高腐熟化程度和堆肥产品质量。腐熟的粪肥减重至少在50%以上,粪大肠菌群数对比初始降低70%左右,有机质、总养分、水分、pH值等指标均符合国家农业行业有机肥料(NY525-2012)中的规定限值。

    添加微生物复合菌剂进行的好氧堆肥处理,堆置后物料的无害化、减量化和资源化程度均有较好的提升。该技术方法可大大减少畜禽养殖污染物的排放,并使畜禽粪便的资源价值得到充分的利用,同时,为畜禽养殖业粪便处理处置提供了有益的技术。

    农村畜禽粪便资源化技术依托我省农村联片综合整治项目之一辽河源镇吉顺农民养殖专业合作社畜禽粪便处理项目示范。

    畜禽粪便处理示范项目位于辽河源镇任家村四社。

    氯碱化工水污染控制与资源化技术

    通过现场调研、实验室模拟研究、中试实验研究和文献资料调研,形成了氯碱化工典型企业水污染控制与资源化的技术集成,其中的关键内容包括:氯碱化工企业综合废水中氨氮的主要直接来源是电石渣上清液(含电石渣压滤液)和乙炔洗脱液等废水,最终来源是原料电石。电石渣上清液和乙炔洗脱液中的氨氮可以通过磷酸铵镁沉淀法、(催化)吹脱气提法和折点加氯法等简单廉价的方法(在最佳条件)进行高浓度氨氮的去除和回收。同时,还可以将电石渣上清液和乙炔洗脱液全部截留并直接回收用作乙炔发生用水的补充水,直接实现废水回用和氨氮与COD的减排,可直接导致氯碱化工企业氨氮的达标排放,更具技术经济合理性,环境效益显著。与含盐量较高的综合废水相比,作为氯碱化工企业主要废水之一的PVC离心母液废水因其为软水而更适合作为中水回用的原水。以PVC离心母液废水为原水时,其处理的关键是选择合适的前处理技术,去除影响后续膜处理工艺的水溶性高分子成分聚乙烯醇(PVA)等物质、并提高废水的可生化性。研究表明铁碳微电解、空气—芬顿、臭氧(催化)氧化等多种技术(最佳条件下)均可用于PVC离心母液废水的前处理。基于操作简便和不产生新污染物的考虑,选择臭氧(催化)氧化为前处理技术,构建了以臭氧(催化)氧化为核心,结合(微)絮凝、活性炭滤池、超滤与反渗透等的氯碱化工废水深度处理和回用的组合技术,出水可用于循环冷却水的补充水,经进一步处理后还可用于其他生产用途。与国内同类企业的技术相比,该组合技术具有明显的技术和成本优势,在当前经济形势下具有特别重要的现实意义。此外,氯碱化工企业的污水站出水也可以直接回用于乙炔发生,所产乙炔的品质与新鲜水无显著差异,实现进一步节水减排。由于氯碱化工企业废水中有机物总量相对较低且可生化性较差,因此,可以通过适当引入BOD和可生化性较高的生活污水以保证污水站的稳定运行。该成套技术涵盖典型氯碱化工企业的主要水环境问题,以相对简单、廉价和有效的方法解决氯碱化工行业的氨氮污染、达标排放和中水回用问题,具有非常重要的实际意义和示范价值。

    辽河源头区缓冲带污染物阻控人工强化综合技术

    在流域生态环境背景调查的基础上,运用多种技术手段,揭示了流域生态环境演变的驱动机制,针对研究区重污染支流较多,河岸缓冲带地形、地貌和植被覆盖情况差异较大,面源污染较重等特点,分别建立了辽河干流与支流缓冲带空间划定技术和高风险期面源入河途径模拟技术;在生态环境需水量和生态安全评估的基础上,结合社会经济发展状况及地理、气象等条件,分别建立了干流河岸缓冲带本土植物原址推广修复技术和重污染支流河岸缓冲带污染阻控人工强化技术。其中,重污染支流河岸缓冲带污染阻控人工强化技术又分别针对上游地区、城市段、人口集中分布的村镇等典型地区建立了重污染支流缓冲带污染阻截生物技术、污染支流城市段污染物阻控与生态景观耦合配置技术以及重污染支流面源污染高风险区污染物削减人工强化技术。预期截污效率达到70%以上。成果可以作为全流域推广的模式。

    流域水资源与水环境管理技术

    针对“构建高污径比河流的水污染综合管理的技术体系”的技术难点,研究提出基于社会经济协调发展的水环境承载限制方案和水资源优化配置方案,构建了工业集中区循环经济链接技术与模式,具有一定的先进性;同时,针对源头区的特殊地理条件和生态因子分布特征,结合主要污染物入河途径和污染源强,建立面向对象的流域生态环境要素空间数据库,提出水环境综合管理方案,完善相关行业技术规范、监管对策和管理办法,为推进辽河源头区的水环境综合管理技术体系的建立和健全提供技术支撑。

 

文章摘自《吉林日报》

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