鄱陽湖水質(zhì)突發(fā)性污染應急處理系統(tǒng)的研究和設(shè)計
摘要：針對水質(zhì)突發(fā)性污染頻發(fā)的現(xiàn)狀，研究和設(shè)計了鄱陽湖水質(zhì)突發(fā)性污染應急處理系統(tǒng)。在對鄱陽湖及鄱陽湖流域進行調(diào)查分析并確定目標污染物的基礎(chǔ)上，研究了目標污染物的應急去除技術(shù)，研究和設(shè)計了鄱陽湖水質(zhì)突發(fā)性污染預警子系統(tǒng)、鄱陽湖及鄱陽湖流域危險源調(diào)查數(shù)據(jù)庫支持子系統(tǒng)、各類化學品基本特性數(shù)據(jù)庫支持子系統(tǒng)、鄱陽湖及鄱陽湖流域水質(zhì)突發(fā)性污染應急專家支持子系統(tǒng)。項目將采用粉末活性炭投加、其它藥劑的選擇性投加等強化應急處理設(shè)備，降解水污染對水質(zhì)的影響，提高鄱陽湖及鄱陽湖流域應對突發(fā)性污染的能力。
關(guān)鍵詞：水質(zhì)突發(fā)性污染；應急去除技術(shù)；預警；危險源；數(shù)據(jù)庫；專家系統(tǒng)
一、前言
江西省鄱湖低碳環(huán)保股份有限公司是由江西省發(fā)改委與上海贛商集團聯(lián)合組建，由上海贛商科技股份有限公司與江西省城鎮(zhèn)建設(shè)投資有限公司投資成立，是江西全省工業(yè)園區(qū)BOT特許運營商，集工業(yè)園區(qū)工業(yè)污水治理技術(shù)研發(fā)、污水廠建設(shè)、運營，以及生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品生產(chǎn)為一體，致力工業(yè)污水治理的低碳環(huán)保企業(yè)。 公司致力于在吸收國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上培養(yǎng)自己的研發(fā)團隊，目前已經(jīng)擁有國內(nèi)一流的專家顧問團隊，以及一批優(yōu)秀的中青年科技骨干，在水質(zhì)研究、供水處理、污水處理等方面有著較強的技術(shù)優(yōu)勢。
國務(wù)院近日正式批復《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》(下稱《規(guī)劃》)，這是中國第一個“十二五”專項規(guī)劃！兑(guī)劃》涉及5大重點防控行業(yè)的砷、鉛、汞、鉻、鎘等重金屬污染。我公司肩負江西全省的工業(yè)園區(qū)近百家工業(yè)污水處理廠的建設(shè)和對重金屬污染綜合防治的重任，我公司在百家工業(yè)園工業(yè)污水處理廠的建設(shè)和營運中，將加大對重金屬污染綜合防治的研究，為科學地建立起比較完善的重金屬污染防治體系、事故應急體系和環(huán)境與健康風險評估體系奠定基礎(chǔ)。
中國第一大淡水湖——鄱陽湖。位于江西省北部，距南昌市東北部50km。鄱陽湖具吞吐型通江湖泊和季節(jié)性湖泊特點，在長江流域中發(fā)揮著巨大的調(diào)蓄洪水和保護生物多樣性等特殊生態(tài)功能，是我國十大生態(tài)功能保護區(qū)之一。也是江西重要的飲用水源地之一。
近年來,國內(nèi)接連發(fā)生多起重大突發(fā)性水污染事故：2002年12月發(fā)生了珠江流域柳江支流上的20噸砒霜入河事件；2004年1月發(fā)生了左江越南入境河流的跨國境水污染事件;2004 年3月和5月沱江接連發(fā)生兩起特大水污染事件;2005年11月13日, 中石油吉化雙苯廠發(fā)生爆炸,苯類污染物流入松花江, 造成重大水污染事件；2006年9月，湖南岳陽飲用水源遭污染事件，排污單位超標排放含砷廢水，導致岳陽縣八萬居民飲水困難；2010年，位于福建上杭縣的紫金礦業(yè)集團紫金山銅礦濕法廠發(fā)生污水滲漏事故，引發(fā)福建汀江流域局部污染，造成沿江上杭、永定出現(xiàn)魚類死亡和水質(zhì)污染現(xiàn)象。許多重大的突發(fā)性水污染事故給生態(tài)環(huán)境及人類的生存帶來了極大的災難,并且已經(jīng)成為中國用水安全和水環(huán)境質(zhì)量的一個潛在威脅。
針對這一問題，公司決定開展對鄱陽湖水質(zhì)突發(fā)性污染應急處理的研究設(shè)計，立項題為《鄱陽湖水質(zhì)突發(fā)性污染應急處理系統(tǒng)的研究和設(shè)計》。項目主要包括六方面內(nèi)容：
1.對鄱陽湖及鄱陽湖流域存在污染物進行調(diào)查分析，確定目標污染物；
2.研究目標污染物的應急去除技術(shù)；
3.鄱陽湖水質(zhì)突發(fā)性污染應急預警子系統(tǒng)設(shè)計；
4.鄱陽湖及鄱陽湖流域危險源調(diào)查數(shù)據(jù)庫支持子系統(tǒng)研究；
5.各類化學品基本特性數(shù)據(jù)庫支持子系統(tǒng)研究；
6.鄱陽湖及鄱陽湖流域水質(zhì)突發(fā)性污染應急專家支持子系統(tǒng)研究。
二、對鄱陽湖及鄱陽湖流域存在污染物進行調(diào)查分析，確定目標污染物
以往發(fā)生的突發(fā)性水源污染事故，工業(yè)生產(chǎn)活動是主要風險源，紫金礦業(yè)集團紫金山銅礦發(fā)生污水滲漏事故就是一個慘痛的教訓，而且事故具有發(fā)生的突然性、危害的嚴重性、處理的艱巨性、風險的時變性等特點，針對這些特點，從鄱陽湖及鄱陽湖流域的主要工業(yè)、礦業(yè)入手，通過調(diào)查分析工業(yè)、礦業(yè)的生產(chǎn)工藝、排污特點，找出可能發(fā)生的污染，確定可能導致突發(fā)性污染的主要污染物。
根據(jù)最近一次鄱陽湖湖濱污染源調(diào)查數(shù)據(jù)分析，主要排入點源為九江地區(qū)石化、廬山區(qū)化纖、化工企業(yè)。鄱陽湖承納江西省境內(nèi)的贛江、撫河、信江、饒河、修河來水，調(diào)蓄后經(jīng)湖口流入長江。鄱陽湖流域內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，包括樂安河中下游的我國最大的銅礦、信江中游的銅基地、贛南稀土和鎢采礦區(qū)、九江地區(qū)的幾個銅礦及撫河上游的鈾礦某礦開采，伴隨著大量的重金屬酸性廢水的排放，重金屬酸性廢水的排放已造成流域內(nèi)部分地區(qū)的環(huán)境污染。調(diào)查表明：鄱陽湖水體重金屬污染中Cu、Zn、Pb、Cd比較突出。
通過對鄱陽湖及鄱陽湖流域沿岸工業(yè)企業(yè)的調(diào)查，將這些企業(yè)分為冶煉、礦山、水泥、發(fā)電、造紙、釀酒、制藥、化纖、化工、石化十大類。鄱陽湖及鄱陽湖流域水質(zhì)監(jiān)測站歷年的水質(zhì)檢測發(fā)現(xiàn)Cu、Zn、Pb、Cr6+、石油類、揮發(fā)酚、高錳酸鹽指數(shù)、溶解氧、陰離子合成洗滌劑、糞大腸菌群、硝酸鹽、總磷、氯化物、等指標偏高，因此，確立該項目研究的目標污染物為：Cu、Zn、Pb、Cr6+、石油類、揮發(fā)性酚、苯類等。
三、研究目標污染物的應急去除技術(shù)
通過實驗室試驗和中試，研究各種預設(shè)污染物的去除技術(shù)：
1、用氧化還原法技術(shù)去除含Cu污染物
通過藥劑與污染物的氧化還原反應，把被污染水中的含Cu污染物可通過還原法去除。被污染水處理中最常采用的氧化劑是空氣、臭氧、氯氣、次氯酸鈉及漂白粉；常用的還原劑有硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉、硼氫化鈉。
2.在堿性條件下，用強化混凝去除技術(shù)去除Pb、Zn、石油類污染物。
PH是影響Pb、Zn去除率的主要因素，通過調(diào)節(jié)PH值，強化混凝過程，從而達到去除Pb、Zn污染的目的。油難溶于水，會漂浮在水面，石灰破乳后，用強化混凝的方法去除。
3、用化學沉淀去除技術(shù)去除含Cr6+污染物
化學沉淀法是指向被污染水中投加某些化學藥劑(沉淀劑)，使之與被污染水中溶解態(tài)的污染物直接發(fā)生化學反應，形成難溶的固體生成物，然后進行固液分離，從而除去水中污染物的一種處理方法。被污染水中Cr6+可溶于水，但是Cr3+難溶于水。FeSO4 與Cr6+還原反應，生成Cr3+，然后把PH值調(diào)節(jié)至堿性，Cr3+以氫氧化物沉淀析出。再投加混凝劑對沉淀物進行凝聚，然后進行固液分離，從而去除水中Cr6+。
4、粉末活性炭吸附去除技術(shù)去除揮發(fā)酚、苯及苯系污染物
我國近年來給水廠在預處理中采用粉末活性炭提高出水水質(zhì)，并己在水源突發(fā)性污染應急處理中作為一種主要的應對技術(shù)。
活性炭吸附法活性炭是一種多孔性物質(zhì)，對水量、水質(zhì)、水溫變化適應性強，可有效地去除臭、重金屬、揮發(fā)酚、氯化有機物、農(nóng)藥、放射性有機物、苯及苯系污染物。
5、臭氧、臭氧-光催化技術(shù)對被污染水中重金屬去除技術(shù)研究。
6、金剛石薄膜電極技術(shù)對被污染水中重金屬去除技術(shù)研究。
5、6二項主要針對高危排污口的出水進行初級處理。
四 、鄱陽湖水質(zhì)突發(fā)性污染應急預警子系統(tǒng)設(shè)計
水質(zhì)預警包括水質(zhì)現(xiàn)狀調(diào)查、水質(zhì)監(jiān)測、水質(zhì)評價及變化趨勢的預測，確定預警指標、預警模型及預警級別和建立預警信息系統(tǒng)。在西方發(fā)達國家，自20世紀70年代以來，隨著突發(fā)性水污染事故的增加，水質(zhì)預警預報方法的研究得到了廣泛的重視，并且發(fā)揮了巨大的社會、經(jīng)濟效益。
鄱陽湖水質(zhì)監(jiān)測與污染預警系統(tǒng)，主要針對鄱陽湖及鄱陽湖流域水質(zhì)特點，構(gòu)建面向流域的水質(zhì)監(jiān)測與預警系統(tǒng)，建立監(jiān)測信息平臺和數(shù)學模型。在全面掌握整個鄱陽湖及鄱陽湖流域水質(zhì)情況下，同時預測發(fā)生突發(fā)性水質(zhì)污染后，實時發(fā)出預警，采用GIS技術(shù)模擬計算污染物分布、擴散及其濃度等對鄱陽湖及鄱陽湖流域影響，使之能夠及時采取應急措施。
江西省水文局已建立江西五河與鄱陽湖水情、雨情、地下水監(jiān)測站網(wǎng)，制定飲用水水源地保護、重要污染源區(qū)、以及流域水質(zhì)水量監(jiān)測規(guī)劃。實施江西五河與鄱陽湖“河湖監(jiān)測百大哨口工程”，在重要水質(zhì)水量監(jiān)測斷面水質(zhì)自動監(jiān)測子系統(tǒng)，引進了一些國外先進監(jiān)測設(shè)備和技術(shù)，使監(jiān)測站點具備多功能性，監(jiān)測信息具有代表性、科學性、可靠性。在江西省水文局的監(jiān)測站的基礎(chǔ)上，增加幾個監(jiān)測站，并設(shè)立移動監(jiān)測站點，增加遙控遙測設(shè)備，形成一個功能強大的水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)。
結(jié)合考慮預設(shè)突發(fā)性污染物，參考已建成的在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息和當?shù)毓まr(nóng)漁業(yè)發(fā)展水平，基本確立了15項在線監(jiān)測水質(zhì)指標：Cu、Zn、Pb、Cr6+、水溫、PH、電導率、濁度、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、揮發(fā)酚、總氰化物、砷化物、氟化物。
根據(jù)確立的監(jiān)測指標，在一些重要監(jiān)測站點，安裝的儀器有：在線重金屬（Cu、Zn、Pb、Cr6+）測定儀、總氮/總磷分析儀、電導率分析儀、在線高錳酸鉀鹽指數(shù)分析儀、總砷分析儀、酚分析儀、氟化物分析儀、氰化物分析儀等。
五 、鄱陽湖及鄱陽湖流域污染水質(zhì)的危險源調(diào)查數(shù)據(jù)庫支持子系統(tǒng)研究
鄱陽湖及鄱陽湖流域沿岸工業(yè)企業(yè)有冶煉、礦山、水泥、發(fā)電、造紙、釀酒、制藥、化纖、化工、石化企業(yè)十大類。針對這十大類企業(yè)進行污染水質(zhì)的危險源調(diào)查，重點對冶煉、礦山的尾礦庫、污水處理池、對化纖、化工、石化企業(yè)的污水處理及排放的調(diào)查，建立危險源調(diào)查數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫包括：企業(yè)名稱、企業(yè)類別、企業(yè)法人、地點、電話、污水處理、污水排放監(jiān)測點編號、監(jiān)測點類別、危險源等級等等。
六 、各類化學品基本特性數(shù)據(jù)庫支持子系統(tǒng)研究
中科院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心承擔建設(shè)的化學物質(zhì)毒性數(shù)據(jù)庫 ，是綜合科技信息數(shù)據(jù)庫的重要組成部分；瘜W品已經(jīng)深入到人類生活，深入到社會經(jīng)濟活動中各個環(huán)節(jié)。化學物質(zhì)毒性數(shù)據(jù)庫涵括的是關(guān)于化學物質(zhì)的安全管理、化學事故的預防和化學災害的緊急響應等物理、化學的特性數(shù)據(jù)。
本項目可使用這個數(shù)據(jù)庫。
七 、鄱陽湖及鄱陽湖流域水質(zhì)突發(fā)性污染應急專家支持子系統(tǒng)研究
專家系統(tǒng)是一個智能計算機程序系統(tǒng)，其內(nèi)部含有大量的某個領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R與經(jīng)驗，能夠利用人類專家的知識和解決問題的方法來處理該領(lǐng)域問題。
水質(zhì)突發(fā)性污染事件發(fā)生時，相關(guān)部門將根據(jù)事生安排好的處理流程（即預案），結(jié)合實際情況進行決策、指揮、調(diào)度。這個過程實際涉及多方面內(nèi)容：預案、事件相關(guān)信息的快速準確獲取，指揮調(diào)動，上傳下達。鄱陽湖及鄱陽湖流域水質(zhì)突發(fā)性污染應急專家支持子系統(tǒng)包括以下三個方面：
1.建立相關(guān)的預案處理模式庫
根據(jù)突發(fā)性水污染事件和處理程序，分別建立相關(guān)的預案處理模式庫。通過分析各種預案的處理模式，把已存有的預案資料處理成具有計算機語義的信息，從而快速提取出事件發(fā)生地點、性質(zhì)，案情簡要等重要關(guān)鍵信息，供輔助決策系統(tǒng)進行快速查詢及調(diào)用。將已發(fā)生過、處理完畢的歷史事件存檔，可待將來處理類似事件時參考。
2. GIS技術(shù)的應用
鄱陽湖及鄱陽湖流域地域廣闊，GIS技術(shù)的應用，為建立鄱陽湖及鄱陽湖流域數(shù)字化專家系統(tǒng)提供了一個很好的工具。根據(jù)水污染源的類型、污染物質(zhì)的種類、濃度和數(shù)量以及對人、畜等危害性等，在污染團擴散模擬基礎(chǔ)上，利用GIS技術(shù)獲得從污染源開始到擴散完成的影響的信息。
GIS技術(shù)利用其強大的空間組織能力，空間的分析能力和動態(tài)預測能力，按照水污染擴散模型的計算分析，進行災害預估和應急予案的科學分析。
3.水污染事件影響評估
突發(fā)性水污染事件發(fā)生之后，如何確保鄱陽湖及鄱陽湖流域的供水安全、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全、漁業(yè)生產(chǎn)安全、保障社會穩(wěn)定，迫切需要對重大水污染事件所產(chǎn)生的短期和長期環(huán)境生態(tài)影響開展科學系統(tǒng)的評估，并制定切實可行的環(huán)境修復方案。
鄱陽湖及鄱陽湖流域水質(zhì)突發(fā)性污染應急專家支持子系統(tǒng)研究和建立，對發(fā)生水質(zhì)污染事件的決策處理有重要的科學的支持作用。
八 、結(jié)束語
項目通過對鄱陽湖及鄱陽湖流域污染情況的調(diào)查分析，確立了15項在線監(jiān)測水質(zhì)指標：水溫、PH、電導率、濁度、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、揮發(fā)酚、總氰化物、砷化物、氟化物、Cu、Zn、Pb、Cr6+。項目將采用粉末活性炭投加、其它藥劑的選擇性投加等強化應急處理成套設(shè)備，降解水污染對水質(zhì)的影響，提高鄱陽湖水質(zhì)應對突發(fā)性污染的能力，建設(shè)好鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)，永遠使鄱陽湖保持“一湖清水”。
參考文獻：
1、中華人民共和國國家環(huán)境保護標準《突發(fā)環(huán)境事件應急監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》HJ 589-2010
2、《突發(fā)性水污染事故預警應急系統(tǒng)構(gòu)思》 何進朝 李嘉 《水利水電技術(shù)》2005年10期
3、《GIS技術(shù)在突發(fā)性水污染事件應急響應系統(tǒng)中的應用研究》 陳蓓青譚德寶 宋麗 《長江學院院報》 2010年第1期
4、《鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)水質(zhì)污染現(xiàn)狀調(diào)研》 百度文庫
5、《鄱陽湖流域水體重金屬污染物健康風險評價》 李鳴 劉琪景 周文斌 《安徽農(nóng)業(yè)科學》 2010 38（32）
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