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杭州日报:宏观、中观和围观 临安科技治水的N种治法
发布时间:2018-08-03

    临安山高水长,草木峥嵘,境内有两座国家级自然保护区。全域河道总长3700公里,有大小山塘水库1264余座。它还是国家级生态市、国家森林城市、国家园林城市,是太湖、钱塘江两大水系的源头。

  水的好坏,不光关乎这座城市的颜值和业有的荣誉,关乎55万百姓的生产生活安全,更关乎作为水系源头的环保担当。

  面对保护与发展的“悖论”,面对“绿水青山就是金山银山”的时代召唤,临安治水人从项目设计、专家服务、信息平台建设等入手,着眼于宏观、中观、微观三个尺度,着力于苦干、巧干、精干,做深做透科技治水文章,使科技力量在工业废水治理、生活污水处置、农业面源污染、抗洪防汛等各领域大显身手。 

  宏观尺度:无人机+物联网

  无人机遥感

  尽管放暑假,但浙江农林大学信息工程学院副教授夏凯仍坚持每天到校。最近几个月里,他带领学生正在开展一个用无人机遥感监测水环境的课题。如今,这个课题已经有了初步的成果,论文正在统稿,即将公开发表。

  夏凯主持的是一个与临安治水办合作开展的科研项目——无人机遥感监测青山湖水质。

  夏凯介绍,遥感监测水质的核心部件是一台多光谱相机。这种相机能敏锐辨别、捕捉红色、绿色、蓝色光波和人眼不可见的红边、近红外线等光波,根据水中污染物反射的光波,来分析污染物的浓度和分布情况。

  为了建立计算模型,在过去几个月里,夏凯团队的无人机已多次飞临农林大校园内的东湖上空,采集了大量影像光谱数据,成功建立了影像数据和水质指标的函数对应关系。“我们的目标是计算出东湖里总磷、总氮、叶绿素、浊度、悬浮物五个参数。目前已算出了其中3个参数,另外2个参数也很快会有结果。”夏凯说,“计算模型一旦建立,我们就可以飞到青山湖遥测水质了。”

  传统的水质监测方式,需要工作人员到实地采样。不光周期长,还要耗费大量人力物力,且难以实现实时和大范围的监测。无人机遥感,用时短,精度高,覆盖范围大,同步性好。“八点钟起飞,八点半数据就能传到手机和电脑”。而且还能利用多时相的遥感数据,观察同一水域在不同时期的水质变化,从而对水污染的趋势进行分析和预判。

  “与卫星遥感相比,无人机遥感更适合在小微水体使用,将来,它会成为临安乃至浙江水质监测的一大利器。”

  农林大的无人机还没有正式“服役”青山湖,天目山镇的无人机已经开展“智慧治水”了。借助每周一次的无人机巡河,天目山镇对全镇范围内14条主要河道是否有垃圾、涉水违建、污水直排,以及非法捕鱼、采砂作业等情况了如指掌,连以往不易巡查的盲区,都尽在掌握之中,而且还可借助视频和照片实时取证。

  农村治污“千里眼”

  午休时间,蔡小文的手机突然响起急促的“嘀嘀”声,原来是农村生活污水治理监管系统报警,他立刻查寻报警源。一看,是天目山镇闽坞村的污水处理系统出现异常,处理池的排水量过低。

  蔡小文立马联系闽坞村村书记,不一会儿,传来消息,原来村里在修路,挖掘机不慎挖破了污水管,导致污水外泄。傍晚,破损管网被更换,污水池的排水量又恢复到正常水平,报警解除。

  蔡小文是临安丹靓环境工程有限公司的技术总监,他们公司大厅的LED显示器、办公室电脑和手机里,同步连接着临安农村生活污水治理监管系统,可对临安全区各村311个农村生活污水处理终端和96家养殖场的污水运维情况实时遥测监管。

  点击该系统,所有被纳入监管的污水处理终端和所在的村,以及该村污水管网的布局、线路、走向、终端的位置、污水处理模式,运维单位、联系人、电话等,都能一一呈现。借助流量计和物联网技术,平台还能精确监测并自动储存每个终端每天、每周、每月、全年的尾水流量,以及污染物排放指标。一旦偏离系统允许的阈值,就会报警,并且以短信的形式,实时通知相关责任人介入。

  丹靓环境只是临安农村生活污水治理运维商之一。

  临安开展“五水共治”以来,对农村生活污水治理的建设和升级改造的力度逐年持续加大。目前,临安全区287个行政村共建有1482个治污终端,其中262处为微动力终端。

  为确保终端的常态化运行,临安委托3家第三方运维商开展运维管理。对设计日处理30吨以上、受益农户100户以上和位于水环境功能要求较高区域的共计311个终端站点,实施24小时全天候运行监管。除此之外,临安还对全区15个污水处理厂、114家重点废水废气排放企业、96家规模养殖场,实施省、市、区三级联网监控。 

  中观尺度:电视巡河+CT扫描

  石斑鱼的守护神

  晚上11点,正在看电视的临安高虹镇石门村村民盛连义,像往常一样退出了电视界面,回到主菜单,点击进入“平安乡村”,挨个儿翻看装在猷溪边的几个监控探头。当看到第六个的时候,他突然发现有两小年轻正打着手电在溪里电鱼。他马上打电话给村委支委陈日红和汪连方,三人火速赶往监控点,把两个正在电鱼的年轻人抓了个正着。

  盛连义和汪连方是石门村保洁员兼河长,日常里,他们除了为村庄保洁,还负责维护猷溪的河道环境卫生和禁渔护鱼。猷溪是临安第三自来水厂的水源地点。为了把猷溪管护好,去年7月,石门村借助华数“智慧农村”平台,在猷溪两岸安装了22只高清探头,并把监控终端共享到每户村民家的电视机中。村民在家看电视,只要按按遥控器,就能实时监看到猷溪的一举一动。

  村主任程文忠说:“监控装好以后,已抓了5起盗鱼事件,现在大家都知道我们村装了监控,都不敢来偷鱼了。”除了电视机,石门村的村干部和两位河长还把监控终端连到自己的手机里。“现在我们随时随地都能监看猷溪。”汪连方说。

  临安区治水办有关负责人说,石门村把巡河制度“搬到”了电视机和手机上,巡河的事,由河长“专属”,扩大到每家每户,这种做法很有推广价值。在短短不到两年时间,“石门模式”在临安迅速推广,华数临安公司有关负责人介绍,目前临安已有60个村共计安装了1760个治水探头,越来越多的村民实现了“电视巡河”。

  “CT”扫描悬顶之患

  时下,正值汛期,临安境内的山塘水库安不安全,是大家都很关心的事。因为临安境内有山塘水库1264座,有不少村民傍库而居甚至“顶”塘而居,水库大坝的安全是汛期的头等大事。

  现在,有一种“神器”就是为这“头等大事”量身打造的,而且已开始在临安山塘水库的“体检”和除险上屡建奇功。

  这种“神器”很小巧,能耐却很大。它类似于心电图感应吸球,吸附在水库大坝上,外加一台笔记本电脑,就可以给水库大坝做“体检”。据介绍,这种设备整合了高密度电阻率法、地震映像法和瑞雷波法,可对水库大坝的安全状况进行综合分析,重点查找坝体的渗漏情况,为水库行汛安全提供第一手资料。

  以前坝体“体检”用的是地质勘探法。即在坝体上随机钻几个孔,提取大坝深处的土芯,观察其湿润度。干燥的说明安全,水含量高的说明有渗漏。由于打孔取样的样本所限,这种方法难以窥探大坝的全貌,一些肉眼不易察觉的隐蔽渗漏点,可能成为“漏网之鱼”。何况,这种带有破坏性的勘探法,对大坝本身也是一种伤害。新的勘探法,可以像做“CT”那样,对大坝进行全坝体、无死角的扫描,并以图像形式呈现。有了这样一台“CT”扫描仪,对水库大坝的除险加固,就可以实施局部“微创”维修,不必像以往那样,需要整体拆除重建。据临安区水利局相关人员介绍,借助“CT”扫描仪,临安已在4座水库大坝上成功查找到了以往一直无法排查的“疑难杂症”。

  除了“CT”扫描仪,临安还在主要山塘水库安装了百余个监控探头,全天候不间断监视大坝及水面情况,还为143座小二型以上水库配备“湖长”,落实水域管控、水资源保护、水污染防治、水生态修复及执法监管等职责。

  临安地处山区,局部小流域山洪易发。为精准监测各地降雨情况,临安还自主研发出了一体式雨量遥测系统。分布在全区的117个雨量监测点每15分钟可自动上传雨量数据。当某地降雨量达到或超过警戒值时,监控终端会自动报警,并向危险区内的访客和住户发布警示信息。此外,临安还在全省建立了首个泥沙在线监测站,对洪水浊度的分析时长由原来的10-15天,缩短到5分钟以内,为防洪抗灾快速决策赢得了时间。 

  微观尺度:铁离子+微生物

  铁离子洗“藻”

  2007年夏天的太湖蓝藻事件,一度举国关注,引发人们对水环境富营养化的强烈关注。之后,尽管太湖水质逐年向好,但作为太湖上游的居民,临安“一江清水奔下游”的环保担当始终没有松弛和懈怠。对青山湖库区水质的严格监管和严苛治理,就是临安彰显环保担当的一个缩影。

  近年来,临安在青山湖畔的城市污水处理厂尾水出口接连建设2座采用水生植物脱氮除磷的湿地公园,使排入青山湖的尾水由先前的一级B标准,升格为优于一级A标准。

  但作为两大水系的上游,临安人对青山湖水环境的关注、治理和提升,并没就此摁下“暂停键”。

  眼下,临安正在着手开展“不同价态的铁离子对青山湖水库藻类群落的影响及其生长机理的研究”,以期为青山湖藻类治理提供科研支持。

  该课题组有关负责人说,一直以来,人们关注和研究较多的是氮、磷对藻类生长的影响,但有关铁离子对水藻生长的影响却相对“冷门”。“实际上,不同价态铁离子的浓度也会对藻类生长产生影响。我们就想通过试验对比研究,搞清楚不同价态和浓度的铁离子,是如何对藻类光合作用产生促进或抑制的,希望能为青山湖藻类治理提供新的方法和路径。”

  尽管目前该课题尚未走出实验室,但我们有理由对这种全新的“离子治水”法心怀诸多期待。 

  微生物除臭

  随着“五水共治”的推进,污水纳管日益普及。唯独在一些养猪场,由于猪的排泄物产生的污水浓度过高,无法直接纳管处理,须经预处理降低污水浓度,方能排入污水管网处理。由于预处理成本较高,设备投资较大,成为制约畜禽养殖业发展的一大瓶颈。

  基于此,临安多方调研,去年引进浙江工业大学的科研力量,在文华牧场试点开展基于功能微生物技术的猪排泄物恶臭消除技术研究和试验,不光使猪场的作业环境得到了极大改善,也实现了动物福利化养殖,为养殖场污水治理提供了新出路。

  该技术从猪体内、体外两个渠道入手,从而降低排泄物的污水浓度,消除恶臭气味。通过在饲料中添加益生菌,促进猪的肠道健康,降低排泄物中氨、氮、硫化氢等含量,减少粪尿恶臭味。同时,对猪的粪便固渣和猪圈喷洒微生物菌剂,促进臭味快速分解,使养殖场粪污实现减量化、无害化和生态化处置。

  经测定,实施恶臭气味消除技术后,养殖场氨气浓度由原来50-100mg/m3降至20mg/m3以下,硫化氢浓度由原来15-25ug/m3降至5ug/m3以下,源头污水浓度的降低,大大减轻了污水净化压力。

  当年,大禹治水“三顾家门而不入”,成为千古美谈。在科技浪潮风起云涌的当下,治水仅凭埋头苦干是不够的,还需要科学治、巧妙治。显然,临安人正在努力践行,为了重拾大禹归息地诗人贺知章笔下的那一抹乡愁:惟有门前镜湖水,春风不改旧时波。

来源:杭州日报    作者:    编辑:钱弘
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