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索引号:  HB0230000/2017-04744 文号:  
发布机构:  科技标准处 生成日期  2017年09月21日
名称:  水专项“松花江傍河取水水质安全保障关键技术及示范”课题实施进展

水专项“松花江傍河取水水质安全保障关键技术及示范”课题实施进展

发布日期:2017-09-21

技术研发进展

1、结合松花江及其典型支流沿岸地区地形地貌、水文气象和水文地质条件,从水量、水质、地表水与地下水的交互作用强度以及地下水开采条件等四个方面,建立了松花江及其典型支流沿岸地区傍河取水适宜性评价指标体系和评价方法体系。

2、在调查和分析松花江干流及其典型支流沿岸地质、水文地质以及地下水开发利用现状等资料的基础上,在详细分析傍河水源地河水-地下水补排关系、补排强度及其影响范围,研发了河漫滩型、阶地型和洪积扇型等三种主要类型傍河水源地的布井方案设计和优化技术,建立了井群的傍河距离、空间分布、建井深度、取水量等技术指标的确定方法,并给出了河漫滩型和阶地型傍河水源地的具体技术参数。

3、结合松花江沿岸地区傍河取水水质中铁、锰和氨氮超标的实际问题,研发了适宜于本地区地下水水源水质特点(铁、锰和氨氮)的地下原位铁、锰和氨氮去除工艺和关键材料。

4、傍河取水水质安全保障信息集成平台。通过开展傍河取水水质安全保障与管理集成技术研究,提出了基于信息平台的平台集成技术框架,建立了相应的数据集与专题数据库,利用多语言多组件多模态数据交互技术以及C/C++/FORTRAN联合编程技术,开发了基于GIS的傍河水源地水质监控及评价预警系统、水源地水质污染特征识别与环境风险评估系统、基于ME2/PMF的污染源解析软件、基于MODFLOW/MT3DMS的网络式地下水水流及溶质模拟系统等水质安全保障与管理的专题模块,接入了突发污染事件应急管理等功能接口,初步形成了傍河水源水质安全管理的辅助决策能力,达到了国内先进水平。

5、形成了一套水质安全评价方法技术体系。该方法是结合傍河地下水取水位置、地下水埋深、供水情况、居民饮用水消费习惯调查,采用USEPA健康风险评价模型与Benchmark Dose SoftwareBMDs)结合,以典型污染物的健康风险度作为评价指标,定量描述水源地水中典型污染物对人体产生健康危害的风险程度;并以健康风险评价结果为依据,筛选水源水可能对人体健康产生危害的污染组分。综合常规水质指标、生物毒性指标以及健康风险评价指标,形成傍河水源地水质安全性评价的综合技术方法。

6、建立了傍河取水水质风险识别诊断技术体系。傍河取水水质风险识别诊断技术的研究主要研究目标为:在典型污染组分甄别的基础上,建立一套适用于水源水中典型污染物的富集、分离与分析方法及质量保证和质量控制体系,建立傍河水源水中未知有毒物质生物效应标记物测试方法。采用健康风险评价模型方法,以典型污染物的健康风险度作为评价指标,定量描述水源水中典型污染组分对人体产生健康危害的风险程度。在已有常规水质指标、优先控制污染物、生物毒性指标以及健康风险评价指标的基础上,建立傍河水源地水质安全性评价的综合指标,形成傍河水源地水质安全综合评价方法。目前已建立一套适用于傍河水源水中微量/痕量典型污染物的富集、分离方法及质量保证和质量控制体系,可应用于傍河水源水成组生物毒性测试;同时建立了无需复杂样品前处理的内分泌干扰效应快速生物毒性方法。最终形成能够用于傍河水源水样品水质安全检测的成套生物毒性测试技术体系。利用成组生物毒性测试方法对示范区水样的遗传毒性、急性毒性及内分泌干扰效应开展检测;目前已完成对五常市地表水/傍河地下水丰水期、枯水期、冻融期三个季节水样的采集、前处理和生物毒性效应的检测工作;完成对五常市新水厂不同工艺出水样品的采集、前处理和生物毒性效应的检测工作。

7、建立傍河水源地水质监控及评价预警系统。该系统基于傍河取水水质安全保障与管理平台集成框架研发,能够实现傍河水源水质监控评价及预警管理,具备傍河水源地表水-地下水的监测展布、自动评价、GIS跟踪、专题图展示、自动预警管理、模型耦合等水质数据管理及协同分析功能,扩展接入了傍河水源污染特征识别、生态及健康风险评估、污染源解析、应急管理、地下水水流及溶质迁移模拟等模型接口,初步形成了傍河水源水质安全管理的辅助决策能力,达到了国内先进水平。

8、建立一套动态工艺的演示系统,即用合理、生动的HMI系统来模拟动态工艺系统,并在工艺系统演示的基础上,对所需采集的数据进行整理,生成相应数据曲线、报表等。该系统包括地下水专题数据库,傍河水源地水质安全保障软件模块,以及地下水在线监测数据接口。为保障工程示范效果,已开展平台基础设施的建设,包括中央控制(室)显示系统,网络系统建设,工控机及操作终端。

目前已申请专利41项,其中已授权1项,已公开41项;已发表(含接受待刊)学术论文71篇,其中SCI论文28篇,EI论文1篇,中文核心论文31篇,国际学术会议论文3篇,另有8SCI学术论文已;已出版专著2部;已获得软件著作权8项;已培养毕业硕士研究生12名。

示范工程进展

为持续保障五常市第二水源地的安全供水需求,课题组对先后建设的9眼水源抽水井及1眼实验抽水井进行了有效保养和维修,形成了优化的水源抽水井群,可以满足应急情况下的饮用水安全保障需要。

为有效监测和保障水源地和地下水水质安全,课题组技术成员将信息网络技术与傍河水源地水质安全评价、水质监控预警、水质模拟预测等水质安全保障与管理需求相结合,不断完善信息系统平台实验室的应用功能。到目前为止,信息系统平台实验室实现了在线检测系统的可视化,监控保障日常水源地和水厂的安全,在线监测课题组在水厂建设的两眼生产用井,并对国家地下水环境质量标准规定的39项常规监测指标进行分析检测,保障生产用井的水质安全。对水源地水质进行预警,当系统显示出现超标物质时以声音和闪烁警报的方式进行预警,并调取应急处置方案集为决策者进提供决策支持。

课题组在五常示范区二水厂内建设了水质水量过程实验室和信息系统平台实验室。水质水量过程实验室配置分光光度计一台,COD测定仪一台,压力传感器等装置,目前课题组正在实验室进行堵塞试验,研究堵塞作用对傍河取水的水质,水量影响,探究傍河取水堵塞机理(物理,化学,微生物三种类型),为减缓开采过程中堵塞现象提供理论支撑。此外,实验室也能够支持开展傍河取水相关的物理、化学、生物相关试验。

 

   1  示范基地                 水质水量过程模拟实验室

关键技术应用推广

伴随着水专项课题关键技术研究的不断深入,在傍河取水水质改善过程中取得的傍河取水适宜性评价技术等课题研究成果受到哈尔滨市、绥化市、方正县等供水单位的关注和认可。哈尔滨供水集团一行专家人员(集团研发中心、给水规划设计院、集团测试中心)考察了本课题示范基地—五常市傍河取水综合示范基地,并对课题研究的技术成果给予高度认可和赞赏。随后,哈尔滨供水集团代表与课题负责人滕彦国教授及其科研团队关于傍河取水适宜性技术等方面进行深入交流和探讨。双方就如何建设江北水源地等一系列问题双方详细地进行了探讨并达成战略合作共识。同时,课题组与绥化市、方正县等供水单位关于课题研究关键技术的应用推广合作也在有条不紊地进行中。

课题研究过程中所形成的关键技术学术成果满足完成项目的阶段任务需求,丰富课题学术研究成果。与哈尔滨供水集团的战略合作证明了傍河取水水质安全保障关键技术的研究成果切实适用于指导实践生产,理论与实践相结合,从而达到了保障水量和改善水质的效果。傍河取水研究关键技术具有成本低、见效快、同时兼顾经济效益和生态效益等特点,具有巨大的市场潜力和产业化前景。