1 引言(Introduction)

　　渾河是國家水污染防治重點(diǎn)流域遼河流域的主要河流之一, 渾河中游坐落著以裝備制造業(yè)為主的重工業(yè)基地、東北地區(qū)重要中心城市沈陽市.工業(yè)結(jié)構(gòu)性污染和城市化快速發(fā)展對(duì)渾河水環(huán)境造成了巨大壓力.持續(xù)削減污染排放, 整治河流水環(huán)境, 是近年來沈陽區(qū)域水污染控制與治理的基本策略和現(xiàn)實(shí)需求(環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院, 2017).國家科技重大水專項(xiàng)“十二五”“渾河中游水污染控制與水環(huán)境綜合整治技術(shù)集成與示范”課題(簡稱“渾河中游課題”)針對(duì)難生物降解工業(yè)園區(qū)制藥廢水處理、污泥處理處置、城市河流水環(huán)境的濕地凈化, 以及水環(huán)境評(píng)價(jià)和污染源解析等開展了大量科學(xué)調(diào)查和技術(shù)研發(fā)工作, 不僅獲得了豐富的科研成果, 也反映出當(dāng)前流域水污染控制與治理的難點(diǎn)科技問題和關(guān)鍵技術(shù)需求.

　　2 制藥工業(yè)園區(qū)難降解廢水處理(Refractory wastewater treatment of pharmaceutical industrial park)

　　制藥園區(qū)廢水是沈陽市區(qū)域水污染治理的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一.制藥廢水成分復(fù)雜、生物毒性高、具有“三致”風(fēng)險(xiǎn)(Cabrita et al., 2010);制藥廢水在園區(qū)經(jīng)過分質(zhì)處理和綜合處理, 出水(尾水)COD達(dá)到300 mg·L-1標(biāo)準(zhǔn)(Gobel et al., 2007)后, 排入城市綜合污水處理廠進(jìn)一步處理.對(duì)沈陽制藥園區(qū)尾水進(jìn)行成分分析, 檢測(cè)出近50種有機(jī)物, 主要包括烷烴類、苯胺類、吡啶類以及其它雜環(huán)類化合物, 多為生物難降解物質(zhì)(Chelliapan et al., 2007; Yuan et al. 2013);這種園區(qū)尾水可生化性極低, 給城市綜合污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行和達(dá)標(biāo)排放造成困難.如何提高制藥園區(qū)尾水的可生化性、降低其生物毒性, 成為制藥園區(qū)尾水處理的難點(diǎn)問題之一(Long et al., 2013).物化預(yù)處理是降低廢水生物毒性、提高其可生化性的有效手段;高級(jí)氧化技術(shù)(AOPs)在處理藥物污染物方面應(yīng)用較多(Kim et al., 2009;Trovó et al., 2012), 常見的AOPs主要包括Fenton氧化法、臭氧氧化法、UV/H2O2光化學(xué)氧化法等(Amin et al., 2006; Esplugas et al., 2007;Deegan et al., 2011; 張薛等, 2015), 并取得較好效果.渾河中游課題針對(duì)沈陽制藥園區(qū)尾水預(yù)處理開展了大量技術(shù)研究, 在物化預(yù)處理技術(shù)方面, 主要有UV/H2O2光化學(xué)氧化法和臭氧氧化法.選取典型污染物作為處理對(duì)象, 研究其物化預(yù)處理過程中的轉(zhuǎn)化規(guī)律, 闡釋反應(yīng)機(jī)理, 對(duì)于優(yōu)化工藝、提高處理效率具有重要指導(dǎo)意義.研究中選取了苯胺類化合物對(duì)乙酰氨基酚(AAP), 研究了UV/H2O2的降解動(dòng)力學(xué)及反應(yīng)途徑, 考察了反應(yīng)要素對(duì)AAP降解效果的影響, 根據(jù)反應(yīng)中間產(chǎn)物分析, 提出UV/H2O2降解AAP的途徑;還對(duì)UV/H2O2工藝的電能利用效率進(jìn)行了評(píng)價(jià).這些研究對(duì)優(yōu)化AAP降解工藝技術(shù)具有參考意義, 也可為制藥廢水處理技術(shù)研發(fā)提供借鑒.

　　3 污泥處理處置與過程污染控制(Sludge treatment and disposal and process pollution control)

　　隨著污水處理能力的提升, 污泥的處理處置成為一項(xiàng)重要任務(wù).相比于污水處理廠的建設(shè)速度, 污泥處理處置設(shè)施的建設(shè)滯后.“十一五”末, 沈陽市的污水處理能力已經(jīng)達(dá)到近200×104 t·d-1, 日產(chǎn)污泥近1000 t, 卻沒有正規(guī)的污泥處理處置設(shè)施, 基本采用簡易填埋堆存來處置, 造成嚴(yán)重的環(huán)境隱患(Steinle, 1993; Feng et al., 2015).在東北寒冷地區(qū), 如何有效地處理污水處理廠污泥, 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)安全處理、資源化利用是一個(gè)難題.渾河中游課題開展了污泥處理處置的大量技術(shù)研究, 除了基本的生物干化技術(shù), 還注重污泥處理過程中廢氣污染的控制和基于資源化目的的營養(yǎng)物質(zhì)的固定化, 以減少溫室氣體排放和氮素?fù)p失.通過堆肥反應(yīng)試驗(yàn), 考察沸石粉和硝化抑制劑DMPP投加對(duì)污泥堆肥過程的影響與過程機(jī)制, 明確了沸石粉的投加有利于污泥堆肥中有機(jī)物的降解, 并可減少37%的氨氣排放, 以及CH4和N2O的排放, 為污泥保氮堆肥處理處置、實(shí)現(xiàn)資源化利用提供了科學(xué)依據(jù)和應(yīng)用參考.具體聯(lián)系污水寶或參見http://wlmqsb.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　4 復(fù)合型人工濕地的微生物作用機(jī)制(Microbiological mechanisms of composite constructed wetland)

　　實(shí)現(xiàn)水環(huán)境質(zhì)量改善和水生態(tài)功能提升是水污染防治工作的根本目的.在控制工農(nóng)業(yè)和城市污染的基礎(chǔ)上, 整治河流水環(huán)境、尤其是城市水環(huán)境是當(dāng)前一項(xiàng)急迫的任務(wù)(Lake et al., 2007; Martinezpaz et al., 2014).在東北寒冷地區(qū), 如何利用人工濕地凈化低濃度污水和低污染河流水、提升水環(huán)境質(zhì)量, 是一個(gè)難題.近年來人工濕地技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用, 為水環(huán)境治理提供了多種選擇, 提高濕地效率和生態(tài)景觀效果是技術(shù)層面需要繼續(xù)突破的難題.渾河中游課題開展了濕地的構(gòu)型和運(yùn)行方式設(shè)計(jì)等大量技術(shù)研究, 其中針對(duì)國內(nèi)研究較少的潮汐流人工濕地, 運(yùn)用分子生物學(xué)技術(shù)對(duì)潮汐流-潛流組合工藝中微生物群落分布特征進(jìn)行深入分析, 應(yīng)用PCR-DGGE技術(shù)識(shí)別系統(tǒng)中微生物群落, 對(duì)比分析群落活性與功能, 分析微生物群落結(jié)構(gòu)與代謝特征變化, 明確潮汐流-潛流組合工藝系統(tǒng)中不同單元的菌群功能特征, 為進(jìn)一步闡明人工濕地強(qiáng)化生物脫氮除磷的生物學(xué)機(jī)制提供了理論參考.

　　5 基于治理技術(shù)對(duì)策的河流水環(huán)境研究方法(River water environment research method based on governance technical countermeasures)

　　流域水環(huán)境治理, 尤其是城市河流水環(huán)境整治是近年來國家水污染治理的重點(diǎn)領(lǐng)域(中國國務(wù)院, 2015).制定科學(xué)的河流水環(huán)境整治方案, 需要客觀評(píng)判水質(zhì)時(shí)空差異, 準(zhǔn)確地追溯污染源、識(shí)別關(guān)鍵污染因子, 進(jìn)而提出針對(duì)性技術(shù)對(duì)策和管理措施.然而, 由于流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)、自然環(huán)境、治理水平等千差萬別, 形成科學(xué)的治河方案并非易事.渾河中游課題開展了沈陽市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展重點(diǎn)區(qū)域渾南水系和蒲河小流域的治理技術(shù)和管理對(duì)策研究;在研究方法上, 采用了主成分分析、聚類分析、三維熒光光譜等方法(Borisover et al., 2009; Osburn et al., 2012), 形成了退化河流水環(huán)境和水生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)、污染源解析、污染要素識(shí)別的特色研究方法.這些方法不僅在課題研究中發(fā)揮了重要作用, 還被應(yīng)用于其他流域區(qū)域的河流水環(huán)境研究, 如珠江流域湖南省境內(nèi)河流武水河的研究中, 科學(xué)地評(píng)價(jià)了河流水質(zhì)時(shí)空差異, 準(zhǔn)確辨識(shí)了營養(yǎng)物和有機(jī)物污染來源, 形成了治理技術(shù)對(duì)策和建議.

　　本專欄報(bào)道的是“十二五”水專項(xiàng)渾河中游課題技術(shù)成果的一部分, 涵蓋了物化法強(qiáng)化廢水處理工藝、礦物材料在污泥處理處置中的運(yùn)用、濕地生態(tài)系統(tǒng)微生物生態(tài)學(xué)機(jī)理等科學(xué)問題的闡述和技術(shù)創(chuàng)新, 謹(jǐn)與水污染控制與治理方面的研究者交流分享, 供批評(píng)指正.(來源：環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào) 作者：宋永會(huì))