[00132412]区域水环境质量改善综合调控系统与平台建设

“十二五”期间,特别是“五水共治”行动开展以来,嘉兴市共实施开展了6大任务460个项目环境治理项目。通过整治,环境风险大幅下降,水环境得到提升,但仍存在如下亟待解决的主要问题：污水系统运行不佳,雨天溢流污染严重;污水系统中工业废水比例高,排放水质水量波动影响污水处理厂稳定达标运行;闸泵调控方式单一,不能满足水质达标需求;污水管网入渗严重,污水厂进水浓度偏低;传统治水手段单一,缺乏水环境质量综合调控功能。针对这些问题,本课题以国家水污染防治目标责任书为导向,根据嘉兴市水环境特点和现状,在小尺度上进行污染物控源,通过嘉兴市城区污染源—污水管网—污水处理厂联合调度,实现污水处理设施稳定运行,控制进入河网的污染物总量;在中尺度上改善河网水动力,通过降雨径流—排水管网—城市内河闸泵联合调度,实现对平原河网水质水量的调控,提高河网自净能力;在大尺度上进行区域综合调控,通过集嘉兴市产业结构调整—水土资源利用—污染治理—生态修复和风险管理为一体的水环境质量综合调控方案。取得的标志性成果列述如下。 建立了多尺度多目标的区域水环境质量改善综合调控系统与平台,实现了区域出入境水量水质通量监测和预警预报等功能,建立了基于ARIMA 和BP 神经网络的联合水质预测模型,实现了对河流断面监测点未来三天水质监测指标进行预测。 研发了基于污水管网节点监测的工业废水冲击在线监控预警技术,在王江泾工业示范区内,分别布设了18 个重点工业污染源排放企业和7个污水泵站关键节点,通过在源网厂综合调控平台中的工业污染源在线溯源预警模块对在线电导率、ORP 等指标在线实时显示,结合源网厂综合调控平台的一体化运行,实现对王江泾示范区域内的工业污染排放的快速溯源定位和对下游污水处理厂冲击影响的实时预警。 基于污染源,污水管网GIS 系统,管网运行监测数据以及污水处理厂工艺运行数据,建立了污染源—污水管网—污水处理厂耦合的网厂联合调控数学模型,利用管网节点和污水处理厂实测数据对模型系统进行率定验证;模拟分析了中途泵站运行调控对管网节点和污水厂进水水量水质动态变化的影响,建立看不同情景下污水处理设施稳定运行的源—网—厂综合调控方案库,优化调度以减少对污水处理厂正常运行的影响,编制完成了《嘉兴市污染源-污水管网-污水处理设施联合调控技术准则》。 针对平原河网地区闸泵优化调度模型模块多、接口多、操作复杂、运算效率低的问题,并考虑模型基础数据多源、异构、多态的特点,研发模型模式匹配动态耦合接口技术以及基于响应面函数的复杂排水系统实时计算与动态预报技术,实现各类模型之间的无缝集成和动态边界耦合,并建立以降雨特征参数及管网特征参数为自变量的耦合排水系统响应面函数,提出以响应面函数为基础的复杂耦合排水系统的实时动态计算方法,从而提高复杂河网系统水量水质优化调度模型运算的效率和可靠性。 针对多闸泵复杂河网系统水量水质优化调度决策相关基础信息量大、目标多、决策过程复杂的特点,编制闸泵优化调度准则,构建离线调度方案数据库;研发基于分布式结构的信息融合技术和基于集合卡尔曼滤波的水量水质实时校正技术,构建基于在线水文水质信息、离线调度方案数据库与在线模型情景分析的水量水质实时调控优化技术,为多闸泵复杂河网系统的水量水质优化调度提供科学支撑。 成果取得的经济社会效益：嘉兴市污染源-污水管网-污水处理设施综合调控与监管平台实现了嘉兴市联合污水处理厂进水稳定运行率提高10%以上的目标,为实现污水管网的高标准运行奠定了基础,有力保障了嘉兴市联合污水处理厂出水的稳定达标排放,吨水电耗达到了0.2184 kWh/m3,吨水输送成本0.1462 元/m3。该成果还将直接应用于“嘉兴市污水管网智慧化平台”。受惠于本项目的实施,嘉兴市控断面三类水及以上占比,从2015年的7.5%上升到2020年的91.8%;国控断面三类水体比例和饮用水源地水质达标率,2020年均达到100%,实现历史性突破。本项目实施后,各有关方面深刻认识到环境治理除了硬件投入,智慧化的设备人员管理更加重要,其能保证治水基础设施的长效运行。