鄱阳湖水质突发性污染应急处理系统的研究和设计
摘要：针对水质突发性污染频发的现状，研究和设计了鄱阳湖水质突发性污染应急处理系统。在对鄱阳湖及鄱阳湖流域进行调查分析并确定目标污染物的基础上，研究了目标污染物的应急去除技术，研究和设计了鄱阳湖水质突发性污染预警子系统、鄱阳湖及鄱阳湖流域危险源调查数据库支持子系统、各类化学品基本特性数据库支持子系统、鄱阳湖及鄱阳湖流域水质突发性污染应急专家支持子系统。项目将采用粉末活性炭投加、其它药剂的选择性投加等强化应急处理设备，降解水污染对水质的影响，提高鄱阳湖及鄱阳湖流域应对突发性污染的能力。
关键词：水质突发性污染；应急去除技术；预警；危险源；数据库；专家系统
一、前言
江西省鄱湖低碳环保股份有限公司是由江西省发改委与上海赣商集团联合组建，由上海赣商科技股份有限公司与江西省城镇建设投资有限公司投资成立，是江西全省工业园区BOT特许运营商，集工业园区工业污水治理技术研发、污水厂建设、运营，以及生产环保产品生产为一体，致力工业污水治理的低碳环保企业。 公司致力于在吸收国外先进技术的基础上培养自己的研发团队，目前已经拥有国内一流的专家顾问团队，以及一批优秀的中青年科技骨干，在水质研究、供水处理、污水处理等方面有着较强的技术优势。
国务院近日正式批复《重金属污染综合防治“十二五”规划》(下称《规划》)，这是中国第一个“十二五”专项规划。《规划》涉及5大重点防控行业的砷、铅、汞、铬、镉等重金属污染。我公司肩负江西全省的工业园区近百家工业污水处理厂的建设和对重金属污染综合防治的重任，我公司在百家工业园工业污水处理厂的建设和营运中，将加大对重金属污染综合防治的研究，为科学地建立起比较完善的重金属污染防治体系、事故应急体系和环境与健康风险评估体系奠定基础。
中国第一大淡水湖——鄱阳湖。位于江西省北部，距南昌市东北部50km。鄱阳湖具吞吐型通江湖泊和季节性湖泊特点，在长江流域中发挥着巨大的调蓄洪水和保护生物多样性等特殊生态功能，是我国十大生态功能保护区之一。也是江西重要的饮用水源地之一。
近年来,国内接连发生多起重大突发性水污染事故：2002年12月发生了珠江流域柳江支流上的20吨砒霜入河事件；2004年1月发生了左江越南入境河流的跨国境水污染事件;2004 年3月和5月沱江接连发生两起特大水污染事件;2005年11月13日, 中石油吉化双苯厂发生爆炸,苯类污染物流入松花江, 造成重大水污染事件；2006年9月，湖南岳阳饮用水源遭污染事件，排污单位超标排放含砷废水，导致岳阳县八万居民饮水困难；2010年，位于福建上杭县的紫金矿业集团紫金山铜矿湿法厂发生污水渗漏事故，引发福建汀江流域局部污染，造成沿江上杭、永定出现鱼类死亡和水质污染现象。许多重大的突发性水污染事故给生态环境及人类的生存带来了极大的灾难,并且已经成为中国用水安全和水环境质量的一个潜在威胁。
针对这一问题，公司决定开展对鄱阳湖水质突发性污染应急处理的研究设计，立项题为《鄱阳湖水质突发性污染应急处理系统的研究和设计》。项目主要包括六方面内容：
1.对鄱阳湖及鄱阳湖流域存在污染物进行调查分析，确定目标污染物；
2.研究目标污染物的应急去除技术；
3.鄱阳湖水质突发性污染应急预警子系统设计；
4.鄱阳湖及鄱阳湖流域危险源调查数据库支持子系统研究；
5.各类化学品基本特性数据库支持子系统研究；
6.鄱阳湖及鄱阳湖流域水质突发性污染应急专家支持子系统研究。
二、对鄱阳湖及鄱阳湖流域存在污染物进行调查分析，确定目标污染物
以往发生的突发性水源污染事故，工业生产活动是主要风险源，紫金矿业集团紫金山铜矿发生污水渗漏事故就是一个惨痛的教训，而且事故具有发生的突然性、危害的严重性、处理的艰巨性、风险的时变性等特点，针对这些特点，从鄱阳湖及鄱阳湖流域的主要工业、矿业入手，通过调查分析工业、矿业的生产工艺、排污特点，找出可能发生的污染，确定可能导致突发性污染的主要污染物。
根据最近一次鄱阳湖湖滨污染源调查数据分析，主要排入点源为九江地区石化、庐山区化纤、化工企业。鄱阳湖承纳江西省境内的赣江、抚河、信江、饶河、修河来水，调蓄后经湖口流入长江。鄱阳湖流域内矿产资源丰富，包括乐安河中下游的我国最大的铜矿、信江中游的铜基地、赣南稀土和钨采矿区、九江地区的几个铜矿及抚河上游的铀矿某矿开采，伴随着大量的重金属酸性废水的排放，重金属酸性废水的排放已造成流域内部分地区的环境污染。调查表明：鄱阳湖水体重金属污染中Cu、Zn、Pb、Cd比较突出。
通过对鄱阳湖及鄱阳湖流域沿岸工业企业的调查，将这些企业分为冶炼、矿山、水泥、发电、造纸、酿酒、制药、化纤、化工、石化十大类。鄱阳湖及鄱阳湖流域水质监测站历年的水质检测发现Cu、Zn、Pb、Cr6+、石油类、挥发酚、高锰酸盐指数、溶解氧、阴离子合成洗涤剂、粪大肠菌群、硝酸盐、总磷、氯化物、等指标偏高，因此，确立该项目研究的目标污染物为：Cu、Zn、Pb、Cr6+、石油类、挥发性酚、苯类等。
三、研究目标污染物的应急去除技术
通过实验室试验和中试，研究各种预设污染物的去除技术：
1、用氧化还原法技术去除含Cu污染物
通过药剂与污染物的氧化还原反应，把被污染水中的含Cu污染物可通过还原法去除。被污染水处理中最常采用的氧化剂是空气、臭氧、氯气、次氯酸钠及漂白粉；常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠。
2.在碱性条件下，用强化混凝去除技术去除Pb、Zn、石油类污染物。
PH是影响Pb、Zn去除率的主要因素，通过调节PH值，强化混凝过程，从而达到去除Pb、Zn污染的目的。油难溶于水，会漂浮在水面，石灰破乳后，用强化混凝的方法去除。
3、用化学沉淀去除技术去除含Cr6+污染物
化学沉淀法是指向被污染水中投加某些化学药剂(沉淀剂)，使之与被污染水中溶解态的污染物直接发生化学反应，形成难溶的固体生成物，然后进行固液分离，从而除去水中污染物的一种处理方法。被污染水中Cr6+可溶于水，但是Cr3+难溶于水。FeSO4 与Cr6+还原反应，生成Cr3+，然后把PH值调节至碱性，Cr3+以氢氧化物沉淀析出。再投加混凝剂对沉淀物进行凝聚，然后进行固液分离，从而去除水中Cr6+。
4、粉末活性炭吸附去除技术去除挥发酚、苯及苯系污染物
我国近年来给水厂在预处理中采用粉末活性炭提高出水水质，并己在水源突发性污染应急处理中作为一种主要的应对技术。
活性炭吸附法活性炭是一种多孔性物质，对水量、水质、水温变化适应性强，可有效地去除臭、重金属、挥发酚、氯化有机物、农药、放射性有机物、苯及苯系污染物。
5、臭氧、臭氧-光催化技术对被污染水中重金属去除技术研究。
6、金刚石薄膜电极技术对被污染水中重金属去除技术研究。
5、6二项主要针对高危排污口的出水进行初级处理。
四 、鄱阳湖水质突发性污染应急预警子系统设计
水质预警包括水质现状调查、水质监测、水质评价及变化趋势的预测，确定预警指标、预警模型及预警级别和建立预警信息系统。在西方发达国家，自20世纪70年代以来，随着突发性水污染事故的增加，水质预警预报方法的研究得到了广泛的重视，并且发挥了巨大的社会、经济效益。
鄱阳湖水质监测与污染预警系统，主要针对鄱阳湖及鄱阳湖流域水质特点，构建面向流域的水质监测与预警系统，建立监测信息平台和数学模型。在全面掌握整个鄱阳湖及鄱阳湖流域水质情况下，同时预测发生突发性水质污染后，实时发出预警，采用GIS技术模拟计算污染物分布、扩散及其浓度等对鄱阳湖及鄱阳湖流域影响，使之能够及时采取应急措施。
江西省水文局已建立江西五河与鄱阳湖水情、雨情、地下水监测站网，制定饮用水水源地保护、重要污染源区、以及流域水质水量监测规划。实施江西五河与鄱阳湖“河湖监测百大哨口工程”，在重要水质水量监测断面水质自动监测子系统，引进了一些国外先进监测设备和技术，使监测站点具备多功能性，监测信息具有代表性、科学性、可靠性。在江西省水文局的监测站的基础上，增加几个监测站，并设立移动监测站点，增加遥控遥测设备，形成一个功能强大的水质监测网。
结合考虑预设突发性污染物，参考已建成的在线监测系统的数据信息和当地工农渔业发展水平，基本确立了15项在线监测水质指标：Cu、Zn、Pb、Cr6+、水温、PH、电导率、浊度、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、挥发酚、总氰化物、砷化物、氟化物。
根据确立的监测指标，在一些重要监测站点，安装的仪器有：在线重金属（Cu、Zn、Pb、Cr6+）测定仪、总氮/总磷分析仪、电导率分析仪、在线高锰酸钾盐指数分析仪、总砷分析仪、酚分析仪、氟化物分析仪、氰化物分析仪等。
五 、鄱阳湖及鄱阳湖流域污染水质的危险源调查数据库支持子系统研究
鄱阳湖及鄱阳湖流域沿岸工业企业有冶炼、矿山、水泥、发电、造纸、酿酒、制药、化纤、化工、石化企业十大类。针对这十大类企业进行污染水质的危险源调查，重点对冶炼、矿山的尾矿库、污水处理池、对化纤、化工、石化企业的污水处理及排放的调查，建立危险源调查数据库，数据库包括：企业名称、企业类别、企业法人、地点、电话、污水处理、污水排放监测点编号、监测点类别、危险源等级等等。
六 、各类化学品基本特性数据库支持子系统研究
中科院计算机网络信息中心承担建设的化学物质毒性数据库 ，是综合科技信息数据库的重要组成部分。化学品已经深入到人类生活，深入到社会经济活动中各个环节。化学物质毒性数据库涵括的是关于化学物质的安全管理、化学事故的预防和化学灾害的紧急响应等物理、化学的特性数据。
本项目可使用这个数据库。
七 、鄱阳湖及鄱阳湖流域水质突发性污染应急专家支持子系统研究
专家系统是一个智能计算机程序系统，其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。
水质突发性污染事件发生时，相关部门将根据事生安排好的处理流程（即预案），结合实际情况进行决策、指挥、调度。这个过程实际涉及多方面内容：预案、事件相关信息的快速准确获取，指挥调动，上传下达。鄱阳湖及鄱阳湖流域水质突发性污染应急专家支持子系统包括以下三个方面：
1.建立相关的预案处理模式库
根据突发性水污染事件和处理程序，分别建立相关的预案处理模式库。通过分析各种预案的处理模式，把已存有的预案资料处理成具有计算机语义的信息，从而快速提取出事件发生地点、性质，案情简要等重要关键信息，供辅助决策系统进行快速查询及调用。将已发生过、处理完毕的历史事件存档，可待将来处理类似事件时参考。
2. GIS技术的应用
鄱阳湖及鄱阳湖流域地域广阔，GIS技术的应用，为建立鄱阳湖及鄱阳湖流域数字化专家系统提供了一个很好的工具。根据水污染源的类型、污染物质的种类、浓度和数量以及对人、畜等危害性等，在污染团扩散模拟基础上，利用GIS技术获得从污染源开始到扩散完成的影响的信息。
GIS技术利用其强大的空间组织能力，空间的分析能力和动态预测能力，按照水污染扩散模型的计算分析，进行灾害预估和应急予案的科学分析。
3.水污染事件影响评估
突发性水污染事件发生之后，如何确保鄱阳湖及鄱阳湖流域的供水安全、农业生产安全、渔业生产安全、保障社会稳定，迫切需要对重大水污染事件所产生的短期和长期环境生态影响开展科学系统的评估，并制定切实可行的环境修复方案。
鄱阳湖及鄱阳湖流域水质突发性污染应急专家支持子系统研究和建立，对发生水质污染事件的决策处理有重要的科学的支持作用。
八 、结束语
项目通过对鄱阳湖及鄱阳湖流域污染情况的调查分析，确立了15项在线监测水质指标：水温、PH、电导率、浊度、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、挥发酚、总氰化物、砷化物、氟化物、Cu、Zn、Pb、Cr6+。项目将采用粉末活性炭投加、其它药剂的选择性投加等强化应急处理成套设备，降解水污染对水质的影响，提高鄱阳湖水质应对突发性污染的能力，建设好鄱阳湖生态经济区，永远使鄱阳湖保持“一湖清水”。
参考文献：
1、中华人民共和国国家环境保护标准《突发环境事件应急监测技术规范》HJ 589-2010
2、《突发性水污染事故预警应急系统构思》 何进朝 李嘉 《水利水电技术》2005年10期
3、《GIS技术在突发性水污染事件应急响应系统中的应用研究》 陈蓓青谭德宝 宋丽 《长江学院院报》 2010年第1期
4、《鄱阳湖生态经济区水质污染现状调研》 百度文库
5、《鄱阳湖流域水体重金属污染物健康风险评价》 李鸣 刘琪景 周文斌 《安徽农业科学》 2010 38（32）
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
如果需要了解更加详细的内容，请点击下载 
关于鄱阳湖突发性水质污染应处理系统研究和设计.pdf
下载该附件请登录，如果还不是本网会员，请先注册
