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水源水质污染与富营养化控制关键技术研发与应用
发布人:开发部             发布时间:2015-11-04            点击次数:

该项目所属科学技术领域为城市供水工程领域。水库作为城市主要供水水源,近年来,水质污染事件频繁发生,内源污染和富营养化不断加剧,藻类大量繁殖,氮、磷、FeMn、嗅味、硫化物季节性和周期性超标严重,长春、太原、深圳、枣庄、延安等多个城市因水库污染而终止供水。如何有效实现水库水质污染与富营养化原位控制已成为供水领域的国际性难题。课题组结合主持的国家基金重点项目、国家863计划项目、国家水专项、科技部国际合作项目等课题的研究攻关,形成了从理论研究、关键技术研发、装备研制到工程应用的系列创新性研究成果。成果应用效果和效益显著,保障了城市的供水安全和社会稳定。

1)技术基础理论研究:①建立了扬水曝气混合充氧与结构优化数学模型,解决了技术定量分析、性能优化和结构设计的理论计算问题,弥补了国外技术的缺失和不足。②揭示了扬水曝气技术控制污染物释放的机理,建立了控制条件;③建立了混合流场/藻类控制/循环充氧/分层演变的CFD模拟技术方法、设备优化布置计算方法,揭示了混合抑藻机制和条件,解决了技术应用中的理论分析与计算问题;④首次发现并分离驯化出了好氧反硝化脱氮微生物,在国内外首次提出了混合充氧强化好氧反硝化脱氮技术原理与方法。发表论文304篇(52SCI),20篇主要论著他引322次;出版专著2部。

2)关键技术研发:①研发出了扬水曝气混合充氧技术,实现了技术集成创新,有效解决了水库内源污染和藻类大量繁殖的同步控制问题;②研发了全层混合充氧、分层混合充氧、强化底层循环充氧等系列混合充氧技术,实现了技术创新、功能增强与节能增效,有效解决了水库不同水深和污染特征的技术适用性问题;③研发了适于不同类型水库的混合充氧强化贫营养好氧反硝化脱氮、污染沉积物生物修复等关键技术;④研发了适用于水库阶段性高负荷/突发性高强度水质污染应急处理的扬水曝气强化化学/物化原位除污染技术等。研发的22项核心技术获得国家发明专利授权。建立的混合充氧强化生物好氧反硝化脱氮技术为国内外首次报道,美国 NewsRx 科技新闻周报对该成果作了热点专题报道。

3)关键技术装备研制:结合关键技术研发,研制出了适于不同条件水库水质污染与富营养化控制的9种关键技术装备。主要包括①多功能扬水曝气设备、分层混合充氧水质改善设备、复合材质扬水曝气设备等第1代至第3代设备32台套;②水体原位修复的生物菌剂培养及投加设备、脉冲曝气强化生物水质改善设备、扬水曝气强化化学除磷无动力自动定量投加设备;③原位反应器和高压多界面模拟反应器等。

4)技术成果的推广应用:研发的关键技术装备应用于4座水库的水质污染控制,取得显著效果和效益。①黑河金盆水库:应用第1代扬水曝气设备8台套,更新第3代设备8台套。削减效果:总磷74%,铁80%Chl-a和藻类85%72%;混合充氧强化生物净化效果显著,TN削减>20%TOC削减>30%。除TN外,水质由IV类提高至II-III类标准。②石砭峪水库削减效果:藻类83-90%VOCs 86-97%,氨氮69%,总磷97%,铁、锰67%86%。③周村水库削减效果:FeMn、硫化物分别削减73.9%75.9%95.0%;总氮去除45.4-66.7%。④汾河水库:应用11套第1代扬水曝气设备。氨氮削减95%以上,FeMn未检出。近3年产生的累计经济效益为19,950万元。

目前,已批复实施中的深圳西丽水库和延安红庄水库水质改善工程,概算投资为1867.67万元和454万元,设备18台套和5台套,已完成初步设计和施工图设计。

 

 

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