阿什河流域水污染综合治理技术及工程示范来源于国家水体污染控制与治理科技重大专项。主要针对寒区近城河流存在的上游面源轻污染、中游点源重污染及下游生态净化功能弱的问题，以沿河污染物负荷削减为目标，创新性提出“冰封期强化点源削减，非冰封期提高面源减量”为主的寒区小流域综合治理模式。完成了农业面源污染控制、城镇污水厂强化处理与优化运行、畜禽粪便低温发酵、水环境生态修复、无线远程水质监控等关键技术的研发，突破了寒区低温点源处理效率低、面源污染控制能力弱、生态功能恢复慢、单处理器无线传感可靠性差难等技术瓶颈，通过技术集成，构建了阿什河流域水污染综合治理技术体系。 课题组研发制备出具有污染物去除与作物增产等多重功能的微生物菌剂。提出适用于流域旱作农田的长残留有机污染原位生物修复技术；实现典型长残留有机污染物（阿特拉津）的去除率达96%，同时作物产量提高10%左右。课题组成功筛选并驯化出优良的土著功能菌，能够在湿生环境条件下与水稻形成互利共生关系。为保证水稻达到最佳资源利用效率和生长状态，采用响应面法定量解析生物肥与有机肥的交互效应，确定了复合添加配方，替代传统农用化学品。应用表明，可有效减少11.6%的化肥施用量。利用菌根技术可有效降低退水，田间实验表明，农田退水降低约38%。对农田退水渠进行改进设计，使其成为集“排-净-蓄”一体式高效净化农田退水的生态沟渠，从而降低退水入河的污染负荷，节省了后续治理的费用，同时所种植的水生植物具有一定的经济价值，因此具有较好的经济效益。示范区表明，退水中总氮降低38.8%，总磷降低72.0%。研究成果中低温城市污水处置技术通过缺氧停留时间的延长，可以实现颗粒性有机物的水溶溶性转化，相比于传统的缺氧池停留时间，总氮去除效能提升15-20%。应用碳源优化利用及低温季节生物强化脱氮结合化学除磷为基础的脱氮除磷技术，示范工程相比传统AAO工艺，可节省15-20%的能量消耗，且可以保障氮磷低温季节稳定达标。突破原有25℃下甲烷菌失去活性或不产气这一瓶颈，调整TS、CN比，pH等运行参数，获得低温厌氧工艺产甲烷调控参数，研究获得微量元素菌剂激活强化的生态调控方法，最优参数下的每立方米反应器的每日沼气产量可达到达到1.23立方米。针对阿什河流域缓坡缓冲带面积不足、植被覆盖度低、净化能力弱的特点，研发缓坡缓冲带空间优化配置技术和多级阶梯式生物多样性配置技术，提出流域上、中、下游缓冲带纵向布局重点区域及恢复目标，进行不同坡度缓坡缓冲带草多样性配置及垂直空间构建；结合菌根生物强化技术与功能周期延长技术等缓冲带人工强化技术，促进缓冲带功能性草本植物生长，延长生物功能周期，提高氮磷污染物的截留净化功能。应用该技术可实现径流污染中SS截留率50%以上，氮磷污染截留率20%以上。针对阿什河流域水生生态系统退化、水体自净功能低下等原因所导致的水体质量恶化问题，根据生态特征和污染情势的不同制定分区治理、技术链接的水体修复技术。在水生系统退化或受损区，通过水生优势植被系统的快速重建技术，实现污染去除与生态系统功能恢复，并通过植物根际促生菌对宿主的强化作用，有效缓解复建植被二次退化问题；在水体污染严重区域，构建立体式多功能生态浮岛净化系统，结合植物根系的过滤功能与水下多孔隙载体原位固定生物膜技术，实现水体污染的快速净化与去除。应用该技术可实现水体浊度净化率50%以上，水体氮磷污染去除率30%以上。针对阿什河水生系统退化或受损区，通过水生优势植被系统的快速重建技术，实现污染去除与生态系统功能恢复，构建立体式多功能生态浮岛净化系统，结合植物根系的过滤功能与水下多孔隙载体原位固定生物膜技术，实现水体污染的快速净化与去除。应用该技术可实现水体浊度净化率50%以上，水体氮磷污染去除率30%以上。采用多处理器冗余技术，构建水质传感器的数据采集模块，最终实现移动车辆的实时定位和管理。该系统体积小，可在温度范围为-30℃~80℃的条件下工作，实现对COD、氨氮、总氮、总磷和溶解氧等流域典型污染物的实时监测，提升了流域污染的管理水平和水环境安全的保障能力。针对阿什河流域污染排放管理手段粗放的状况，开发了阿什河流域水质综合信息管理系统，构建了水污染控制技术经济决策支持方法框架。实现对水环境相关空间及属性数据进行一体化管理。系统基于GIS与物联网技术，具备可视化的效果；对流域水质的时空变化和迁移转化，进行综合分析、评价及预测预警。 建成示范工程10项，全面提升了阿什河流域水环境综合治理的技术水平和水环境无线远程监控、预报、预警与事故应急处理能力。配合地方政府制定阿什河水污染防治规划和阿什河水质达标方案，全面支撑了阿什河的水质改善和生态恢复。为阿什河流域消灭劣Ⅴ类水质提供技术保障。 面源污染防治研究成果获2014年黑龙江省科学技术奖（自然科学类）一等奖 1 项。

哈尔滨工业大学

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