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中國(guó)給水排水2025年污水處理廠提標(biāo)改造(污水處理提質(zhì)增效)高級(jí)研討會(huì)(第九屆)邀請(qǐng)函暨征稿啟事
 
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原創(chuàng)論文︱TMDL管理模式用于農(nóng)村小流域水環(huán)境治理 中國(guó)給水排水 · 2024-07-22 早報(bào) 水環(huán)境 摘要:為了改善巢湖水質(zhì),選取巢湖流域典型農(nóng)村小流域——石茨河流域作為研究對(duì)象,在對(duì)該流域進(jìn)行水

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2024-07-24  來(lái)源:原創(chuàng)論文︱TMDL管理模式用于農(nóng)村小流域水環(huán)境治理 中國(guó)給水  瀏覽次數(shù):97
核心提示:原創(chuàng)論文︱TMDL管理模式用于農(nóng)村小流域水環(huán)境治理 中國(guó)給水排水 · 2024-07-22 早報(bào) 水環(huán)境 摘要:為了改善巢湖水質(zhì),選取巢湖流域典型農(nóng)村小流域——石茨河流域作為研究對(duì)象,在對(duì)該流域進(jìn)行水文和水污染分析的基礎(chǔ)上,構(gòu)建HSPF流域模型對(duì)其負(fù)荷和水質(zhì)進(jìn)行計(jì)算
中國(guó)給水排水2025年污水處理廠提標(biāo)改造(污水處理提質(zhì)增效)高級(jí)研討會(huì)(第九屆)邀請(qǐng)函暨征稿啟事

中國(guó)給水排水2025年污水處理廠提標(biāo)改造(污水處理提質(zhì)增效)高級(jí)研討會(huì)(第九屆)邀請(qǐng)函暨征稿啟事
 



原創(chuàng)論文︱TMDL管理模式用于農(nóng)村小流域水環(huán)境治理
中國(guó)給水排水
·
2024-07-22
早報(bào)
水環(huán)境
摘要:為了改善巢湖水質(zhì),選取巢湖流域典型農(nóng)村小流域——石茨河流域作為研究對(duì)象,在對(duì)該流域進(jìn)行水文和水污染分析的基礎(chǔ)上,構(gòu)建HSPF流域模型對(duì)其負(fù)荷和水質(zhì)進(jìn)行計(jì)算



 

 

摘要:為了改善巢湖水質(zhì),選取巢湖流域典型農(nóng)村小流域——石茨河流域作為研究對(duì)象,在對(duì)該流域進(jìn)行水文和水污染分析的基礎(chǔ)上,構(gòu)建HSPF流域模型對(duì)其負(fù)荷和水質(zhì)進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)確立的污染分配原則對(duì)負(fù)荷進(jìn)行削減,以滿足考核斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)要求,并計(jì)算得到石茨河流域最大日負(fù)荷總量(TMDL),同時(shí)提出流域水質(zhì)管理建議。結(jié)果表明,石茨河干流各水質(zhì)指標(biāo)(COD、NH3-NTP)均超出考核標(biāo)準(zhǔn)(地表水類(lèi)標(biāo)準(zhǔn));流域污染源中點(diǎn)源除明確排口管控外,還需重點(diǎn)關(guān)注鎮(zhèn)區(qū)難以收集的散排點(diǎn)源,面源需重點(diǎn)關(guān)注集鎮(zhèn)、村莊、工業(yè)用地與稻田等地塊單元。經(jīng)計(jì)算,在滿足石茨河考核斷面水質(zhì)達(dá)到地表水類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),COD、NH3-NTP允許排放的污染物量分別為1196.31、30.252.43kg/d;同時(shí),從空間和時(shí)間角度提出分區(qū)和分階段管理模式,以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

 

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劉田欣,碩士,助理工程師,主要研究方向?yàn)樗h(huán)境模型模擬與流域TMDL管理。

 

巢湖是全國(guó)五大淡水湖之一,近年來(lái)受地形、降水、江湖關(guān)系和人類(lèi)活動(dòng)等影響,巢湖流域水旱災(zāi)害、水質(zhì)污染、岸線崩塌、河道淤積、水系萎縮、濕地消失、生態(tài)退化等問(wèn)題較為突出,是全國(guó)水污染重點(diǎn)防治的湖泊之一。匯入巢湖的河流有33條,各河道水質(zhì)情況對(duì)巢湖水環(huán)境狀況有著直接且重要的影響。由于河道污染時(shí)空分布不均,且大部分河流流經(jīng)區(qū)域?yàn)檗r(nóng)業(yè)農(nóng)村區(qū),因此削減入湖污染物,加強(qiáng)沿湖農(nóng)村小流域的水質(zhì)管理,是改善巢湖水質(zhì)的重要任務(wù)之一。由于巢湖流域水體交換頻繁,河道之間存在相互影響、相互作用,導(dǎo)致該地區(qū)水質(zhì)管理難度大,單純的濃度控制和點(diǎn)源控制難以使水質(zhì)達(dá)標(biāo)。因此,建立有效的水質(zhì)管理模式是河網(wǎng)地區(qū)水質(zhì)改善的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。最大日負(fù)荷總量(Total Maximum Daily LoadsTMDL)水質(zhì)管理模式是一種比較成功的水質(zhì)管理模式,已在美國(guó)各地廣泛開(kāi)展應(yīng)用,為改善水環(huán)境質(zhì)量作出了重要貢獻(xiàn)。TMDL研究往往以流域?yàn)閱卧阅P蜑楣ぞ,由于巢湖地區(qū)農(nóng)村小流域受非點(diǎn)源污染影響較大,因此選擇HSPFHydrologic Simulate Program-FORTRAN)模型,該模型集水文、水力、水質(zhì)模擬于一體,能對(duì)透水地面、不透水地面及河流水庫(kù)的水文和水質(zhì)過(guò)程進(jìn)行模擬,對(duì)流域非點(diǎn)源污染的模擬效果尤其突出。
 
選取巢湖流域農(nóng)村小流域——石茨河流域?yàn)檠芯繉?duì)象,基于HSPF模型開(kāi)展流域COD、NH3-NTP允許排放量研究,并基于TMDL提出該流域水質(zhì)管理對(duì)策,以期為環(huán)境管理部門(mén)進(jìn)行水污染控制和流域水環(huán)境管理提供依據(jù)。
01

研究區(qū)域概況

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1.1 流域概況
石茨河為巢湖南岸支流,南北流向。上游為干流與武山支渠交口處以南,中游為干流與武山支渠交口以北至支流南大圩排洪溝入口處,下游為支流南大圩排洪溝入口以北至巢湖入口處。區(qū)域位置圖和水系分布見(jiàn)圖1。流域面積約32.47km2,干流長(zhǎng)約7km。流域?qū)儆趤啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候區(qū),氣候溫和濕潤(rùn),降雨多集中在夏季。多年平均降水量1 032 mm,最大年降雨量1450mm,最小年降雨量630mm,汛期(6— 9月)降水量一般占全年的60%。流域地勢(shì)西南高東北低,地面高程為1.7~221.9m。上游東側(cè)與西南側(cè)主要為山區(qū)和林地,坡度較大;中游為丘陵區(qū)過(guò)渡帶和槐林鎮(zhèn)建成區(qū);下游為圩區(qū),坡度平緩。

 

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1 石茨河流域地理位置及水系分布

 

基于《土地利用現(xiàn)狀分類(lèi)》(GB/T 21010—2017)中土地利用類(lèi)型定義及模型需求,對(duì)石茨河流域土地利用類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi),共劃分為12種,分別為稻田、藕塘、旱地、園地、林地、草地、裸地、工業(yè)用地、集鎮(zhèn)、村莊、交通用地和水域。各土地利用類(lèi)型具體分布見(jiàn)圖2。流域范圍內(nèi)上游為低山區(qū)與農(nóng)業(yè)區(qū),土地利用類(lèi)型以林地與稻田為主;中間過(guò)渡區(qū),以居民聚集區(qū)與農(nóng)田為主,土地利用類(lèi)型主要為集鎮(zhèn)、村莊與稻田;下游為圩區(qū),主要土地利用類(lèi)型為稻田。

 

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2 石茨河流域土地利用劃分

 

1.2 產(chǎn)匯流路徑分析
為系統(tǒng)梳理流域產(chǎn)匯流傳輸關(guān)系和污染物輸移路徑,根據(jù)DEM和高清影像數(shù)據(jù),借助ArcGIS工具分析石茨河自然匯流過(guò)程,并通過(guò)踏勘調(diào)研驗(yàn)證核實(shí),將石茨河流域劃分為41個(gè)子匯水區(qū),并梳理出陸域-水體之間的拓?fù)渎?lián)系。
02

研究方法

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2.1 TMDL管理模式
TMDL定義為在水體水質(zhì)滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,水體能夠容納的某污染物的最大日負(fù)荷量,定義公式如下:
 

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式中:WLA為點(diǎn)源允許排放的污染負(fù)荷量;LA為非點(diǎn)源允許排放的污染負(fù)荷量;MOS為安全余量。
 
TMDL管理模式根據(jù)一個(gè)流域的水環(huán)境現(xiàn)狀和自凈能力,考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,科學(xué)合理地提出不同時(shí)期的水環(huán)境目標(biāo),依據(jù)目標(biāo)計(jì)算出研究范圍所允許的各類(lèi)污染物的最大排放量,通過(guò)對(duì)污染源治理能力的經(jīng)濟(jì)與技術(shù)可行性分析和排污控制方案優(yōu)選,將各總量指標(biāo)分配至各區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)源和非點(diǎn)源,進(jìn)一步提出有效的工程或非工程措施實(shí)現(xiàn)負(fù)荷削減,從而實(shí)現(xiàn)階段性水環(huán)境目標(biāo)的一種水環(huán)境管理理念。本研究是在對(duì)石茨河河道、沿河點(diǎn)源與重點(diǎn)非點(diǎn)源水質(zhì)監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行分析、得出污染源類(lèi)型及地理位置的基礎(chǔ)上,建立石茨河流域模型,定量計(jì)算出點(diǎn)源與非點(diǎn)源的現(xiàn)狀負(fù)荷量及TMDL值,進(jìn)而依據(jù)TMDL結(jié)果提出石茨河流域水環(huán)境管理建議。
 
2.2 HSPF流域模型
采用HSPF流域模型。HSPF模型是由美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局開(kāi)發(fā),用于較大流域范圍內(nèi)的水文水質(zhì)過(guò)程的連續(xù)模擬。HSPF模型是集水量和水質(zhì)連續(xù)模擬為一體的模型。它以氣象數(shù)據(jù)、土地利用狀態(tài)、土壤特點(diǎn)和植被覆蓋情況作為基本輸入資料,模擬流域內(nèi)的水、顆粒物及其他物質(zhì)隨時(shí)間的變化情況。通過(guò)HSPF模型可以了解從地表經(jīng)過(guò)不同土壤層到地下水的傳輸狀況,模擬河道內(nèi)水量及水質(zhì)的變化,計(jì)算各土地利用地塊入河負(fù)荷量。

 

03

流域水環(huán)境現(xiàn)狀問(wèn)題分析

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3.1 河道水體現(xiàn)狀水質(zhì)分析

為了解石茨河流域污染特征、鎖定污染區(qū)域,在河道上游至下游設(shè)置了H1~H66個(gè)河道監(jiān)測(cè)點(diǎn)位,監(jiān)測(cè)點(diǎn)位設(shè)置原則見(jiàn)表1,具體位置見(jiàn)圖3。

 

1 河道監(jiān)測(cè)點(diǎn)位設(shè)置原則

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3 石茨河河道考核斷面及監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分布

 

20214—6月對(duì)這6個(gè)點(diǎn)位的水質(zhì)分別進(jìn)行晴天及雨天密集采樣監(jiān)測(cè),以COD、NH3-NTP為主要評(píng)價(jià)指標(biāo),監(jiān)測(cè)結(jié)果如表2所示。

 

2 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位晴雨天水質(zhì)指標(biāo)濃度范圍

mg·L-1

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根據(jù)降雨情況將這批監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)按照晴天及雨天分別分析。晴天數(shù)據(jù)顯示:COD在各點(diǎn)位變化不大,水質(zhì)為地表水Ⅳ~(yú)Ⅴ類(lèi)。NH3-NTP變化趨勢(shì)類(lèi)似,H1~H4點(diǎn)位水質(zhì)較為穩(wěn)定,變化幅度不大,NH3-N為地表水Ⅲ~類(lèi),TP為地表水Ⅳ~(yú)類(lèi),而在H5即南大圩排洪溝段濃度出現(xiàn)陡增,可以看出南大圩排洪溝接收的農(nóng)村散排污水與鎮(zhèn)區(qū)點(diǎn)源污染對(duì)石茨河的水質(zhì)影響較大。在H6入湖點(diǎn)處各水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)值明顯下降,可以看出石茨河下游會(huì)受到巢湖頂托影響。雨天數(shù)據(jù)顯示各點(diǎn)位的污染指標(biāo)濃度變化趨勢(shì)與晴天一致,但濃度值略高于晴天監(jiān)測(cè)值,且NH3-NH4存在部分?jǐn)?shù)據(jù)較大現(xiàn)象,可能與鎮(zhèn)區(qū)段降雨期間合流制溢流污染(CSOS)排口出水濃度較高有關(guān)。各指標(biāo)在H5濃度明顯增大,說(shuō)明南大圩排洪溝接收的農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源與鎮(zhèn)區(qū)非點(diǎn)源污染對(duì)石茨河水質(zhì)影響較大。
 
3.2 污染源評(píng)估與分析
通過(guò)對(duì)石茨河流域建設(shè)項(xiàng)目工程污染源調(diào)查報(bào)告內(nèi)容及數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析,得出石茨河流域主要污染源,包括點(diǎn)源與面源(見(jiàn)圖4)。點(diǎn)源包括城鎮(zhèn)生活源、農(nóng)村生活源與工業(yè)區(qū)污染源等晴天通過(guò)管網(wǎng)入河的污染源,面源包括農(nóng)業(yè)面源、農(nóng)村面源與城鎮(zhèn)面源等通過(guò)降雨徑流入河的污染源。該區(qū)域污染源分布不均,城鎮(zhèn)地表徑流、城鎮(zhèn)生活污染主要集中在槐林鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū),農(nóng)村生活污染、農(nóng)田地表徑流主要分布在石茨河上游農(nóng)業(yè)區(qū)及下游圩區(qū),工業(yè)企業(yè)主要分布在鎮(zhèn)區(qū)。依據(jù)實(shí)地調(diào)研及污染源分析,對(duì)流域內(nèi)的典型點(diǎn)源與面源進(jìn)行了監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分布如圖4所示。

 

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4 流域污染源及監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分布

 

污染源監(jiān)測(cè)點(diǎn)位設(shè)置情況如表3所示。

 

3 污染源監(jiān)測(cè)點(diǎn)位設(shè)置情況

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3.2.1 點(diǎn)源
經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn),槐林鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)段存在兩個(gè)晴天有出流的點(diǎn)源排口,并在20216月晴天對(duì)這兩個(gè)排口D1、D2進(jìn)行連續(xù)性監(jiān)測(cè)。從監(jiān)測(cè)獲得的流量與水質(zhì)數(shù)據(jù)來(lái)看,這兩個(gè)排口對(duì)石茨河水質(zhì)影響不大。但是從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研來(lái)看,槐林鎮(zhèn)屬于正快速發(fā)展的鎮(zhèn)區(qū),除了沿河直排污水點(diǎn)源和CSOs排口,還包括沿河岸邊的散排點(diǎn)源,這些點(diǎn)源具有很明顯的特征,即排口較多、間斷性排水、難以收集采樣監(jiān)測(cè)等。
 
3.2.2 非點(diǎn)源
石茨河流域各種污染源中占比較大的還有非點(diǎn)源污染,由于石茨河河道雨天鎮(zhèn)區(qū)段污染嚴(yán)重,通過(guò)對(duì)雨天合流制溢流管網(wǎng)排水水質(zhì)進(jìn)行分析以了解非點(diǎn)源對(duì)石茨河水質(zhì)的影響十分必要。為了解非點(diǎn)源對(duì)石茨河流域水質(zhì)的影響,選取了2個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)M1(鎮(zhèn)區(qū)面源)與M2(工業(yè)企業(yè)面源),在20216月的兩場(chǎng)降雨中對(duì)雨水管道進(jìn)行了采樣監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)結(jié)果如表4所示?梢钥闯觯涤炅枯^小時(shí),槐林鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)合流制溢流管網(wǎng)排水對(duì)石茨河河道的水質(zhì)影響較大。

4 非點(diǎn)源監(jiān)測(cè)點(diǎn)位監(jiān)測(cè)結(jié)果

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04

模型建立及最大日負(fù)荷值計(jì)算

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4.1 水環(huán)境目標(biāo)的確定
按照石茨河出口考核斷面2020年、2030年水質(zhì)目標(biāo)考核要求,達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)的類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),考核指標(biāo)為COD、NH3-NTP?己宋恢镁喑埠s1km。
 
4.2 流域模型建立
模型中需先輸入背景數(shù)據(jù)(子流域特征、水文響應(yīng)單元的確定、河道形狀和河道的上下游關(guān)系等)與驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)(點(diǎn)源污染時(shí)間序列輸入、降雨時(shí)間序列輸入文件)搭建初步框架。模型率定以2021年河道監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為主,包括水位、水溫、DO以及其他水質(zhì)指標(biāo)率定。其中,以模擬-實(shí)測(cè)對(duì)比曲線圖為參考,水位、水溫和DO率定模擬和監(jiān)測(cè)之間的偏差約10%,CODNH3-N、TP率定模擬和監(jiān)測(cè)之間的平均偏差約20%,模型驗(yàn)證以2018—2020年河長(zhǎng)制數(shù)據(jù)為主,與模型率定偏差值基本相符。總量控制制定時(shí)間選取201811—20201231日,模型結(jié)果輸出頻率按每日輸出水質(zhì)濃度,按年均值輸出負(fù)荷質(zhì)量。
 
4.3 流域現(xiàn)狀負(fù)荷計(jì)算
基于模型對(duì)流域現(xiàn)狀的模擬情況,計(jì)算得出流域內(nèi)各點(diǎn)源與非點(diǎn)源的現(xiàn)狀年平均負(fù)荷量見(jiàn)表5。按照地表類(lèi)水考核標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)年平均超標(biāo)天數(shù)占比評(píng)估出COD、NH3-NTP指標(biāo)年平均超標(biāo)率分別為60.77%91.70%99.64%。

 

5 石茨河流域現(xiàn)狀年平均負(fù)荷量

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其中,點(diǎn)源負(fù)荷與各土地利用地塊非點(diǎn)源負(fù)荷占比如圖5所示。

 

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5 現(xiàn)狀負(fù)荷中點(diǎn)源與不同土地利用類(lèi)型非點(diǎn)源負(fù)荷占比

 

4.4 污染物負(fù)荷削減
4.4.1 污染物分配原則
在分配原則上以污染源對(duì)水體受損貢獻(xiàn)程度為主導(dǎo),污染源負(fù)荷削減的優(yōu)先級(jí)為:優(yōu)先管控點(diǎn)源執(zhí)行《巢湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》(DB 34—2710—2016)排放標(biāo)準(zhǔn);其次考慮非點(diǎn)源污染削減,即根據(jù)負(fù)荷和源強(qiáng)大小,按照誰(shuí)污染重,削減誰(shuí)的原則對(duì)各非點(diǎn)源類(lèi)型負(fù)荷進(jìn)行削減,以滿足水質(zhì)達(dá)標(biāo)。
 
4.4.2 負(fù)荷削減量計(jì)算
在總量控制方案實(shí)施的過(guò)程中,有效控制污染源的負(fù)荷排放量是關(guān)鍵。依據(jù)上述分配原則,結(jié)合各污染源現(xiàn)狀污染排放特征,將COD、NH3-NTP待削減負(fù)荷量分解至現(xiàn)狀點(diǎn)源、非點(diǎn)源,以實(shí)現(xiàn)考核斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)。在考核斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上,流域內(nèi)入河允許排放總量是一定的,但存在多種污染源負(fù)荷分配方案,使得各污染源削減比例也存在多種組合。
 
根據(jù)污染物分配原則,得到各指標(biāo)點(diǎn)源與非點(diǎn)源負(fù)荷削減量及總削減率如表6所示。

6 污染物負(fù)荷年平均削減量與削減率

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在削減過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)行點(diǎn)源排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)NH3-N進(jìn)行削減后,將非點(diǎn)源負(fù)荷100%進(jìn)行削減都無(wú)法實(shí)現(xiàn)考核斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo),因此,建議將石茨河流域內(nèi)現(xiàn)有調(diào)查點(diǎn)源排放標(biāo)準(zhǔn)提高至NH3-N≤1.5mg/L。COD、TP在點(diǎn)源削減后,COD還需重點(diǎn)關(guān)注集鎮(zhèn)、稻田的非點(diǎn)源負(fù)荷,TP還需重點(diǎn)關(guān)注水域、集鎮(zhèn)的非點(diǎn)源負(fù)荷。
 
4.5 最大日負(fù)荷總量計(jì)算
為確保水質(zhì)達(dá)標(biāo),在制定流域總量控制計(jì)劃時(shí)需包括安全余量,以作為關(guān)于非點(diǎn)源負(fù)荷和點(diǎn)源負(fù)荷分配與水質(zhì)之間缺失的聯(lián)系性信息。國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料說(shuō)明,安全余量可以是隱式的(即在分析過(guò)程中融入總量控制中的保守假設(shè)),也可以是顯式的(即在總量控制中預(yù)留一定的負(fù)荷),本研究選擇顯式。目前較為普遍的是選取TMDL5%~10%作為安全余量,本研究選取10%作為安全余量。
 
以石茨河水環(huán)境目標(biāo)為基準(zhǔn),通過(guò)模型不斷迭代計(jì)算,在滿足考核斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)的前提下,流域內(nèi)的點(diǎn)源和非點(diǎn)源各自允許排放的污染物量如表7所示。

 

7 各水質(zhì)指標(biāo)TMDL值計(jì)算結(jié)果

kg·d-1

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其中,點(diǎn)源排放NH3-N指標(biāo)建議由現(xiàn)有排放標(biāo)準(zhǔn)(2mg/L)提升至1.5mg/L。
 
經(jīng)過(guò)負(fù)荷總量控制后,模型模擬2018—2020年石茨河考核斷面水質(zhì)指標(biāo)COD、NH3-NTP濃度變化情況如圖6所示。由圖6可見(jiàn),COD、NH3-NTP指標(biāo)均可達(dá)到石茨河考核水環(huán)境目標(biāo)。

 

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6 2018—2020年水質(zhì)現(xiàn)狀與總量控制后濃度變化模擬情況

 

05

基于TMDL的流域管理建議

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5.1 總量控制分區(qū)管理模式
為滿足TMDL流域管理模式的實(shí)施,便于有針對(duì)性地制定各區(qū)污染物總量控制計(jì)劃和污染物削減方案,基于流域內(nèi)陸域水文特征、河道水體受損情況、污染源分布和貢獻(xiàn)程度及行政區(qū)劃等因素,可將石茨河流域劃分為AG7個(gè)總量控制單元,并識(shí)別劃定三級(jí)重點(diǎn)管控區(qū)域,不同的總量控制單元具有各自污染特征,其中級(jí)管控區(qū)為污染嚴(yán)重區(qū)域,在進(jìn)行區(qū)域總量控制管理時(shí)應(yīng)列為首要管控單元。
 
具體分區(qū)分布見(jiàn)圖7,分區(qū)依據(jù)見(jiàn)表8。

 

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7 總量控制單元?jiǎng)澏ê椭攸c(diǎn)管控區(qū)域識(shí)別

 

8 總量控制單元?jiǎng)澐旨胺旨?jí)依據(jù)

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5.2 污染源分階段治理模式
從污染物排放的空間復(fù)雜性、污染負(fù)荷的強(qiáng)度、管控的難易度、治理的可操作性等方面綜合考慮,按照優(yōu)先治理點(diǎn)源,其次治理非點(diǎn)源的原則,分析在通過(guò)不同階段不同污染對(duì)象治理后,水質(zhì)的變化特征情況。以石茨河水質(zhì)指標(biāo)TP為例,考慮到非點(diǎn)源對(duì)考核斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)的貢獻(xiàn)率,即需要削減的TP非點(diǎn)源負(fù)荷占總TP負(fù)荷削減量的比例為63.91%,因此,在滿足水質(zhì)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上,除點(diǎn)源執(zhí)行現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)外,還需結(jié)合工程措施和管理措施加強(qiáng)對(duì)非點(diǎn)源污染物產(chǎn)生、過(guò)程、末端的梯級(jí)管控和治理。表9列出了經(jīng)過(guò)模型計(jì)算,針對(duì)不同治理對(duì)象采取措施需要削減的TP負(fù)荷在總削減負(fù)荷的占比,各階段治理后與現(xiàn)狀濃度和負(fù)荷的變化對(duì)比見(jiàn)圖8。

 

9 針對(duì)不同治理對(duì)象的削減TP負(fù)荷措施的貢獻(xiàn)率對(duì)比

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各階段措施實(shí)施后TP負(fù)荷與濃度變化情況

 

結(jié)合石茨河流域總量控制分區(qū)針對(duì)不同治理對(duì)象,對(duì)流域內(nèi)污染物削減提出以下措施建議:① 南大圩范圍需加強(qiáng)農(nóng)村生活污水收集處理能力,嚴(yán)防偷排散排;② 石茨河干流中下游槐林鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)范圍需加強(qiáng)對(duì)排口的管控能力,防止生活污水或工業(yè)廢水直排入河;③ 工業(yè)廠區(qū)加強(qiáng)內(nèi)部雨水管理,加強(qiáng)廠區(qū)內(nèi)廢水收集和出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo);鎮(zhèn)區(qū)要完善管網(wǎng),雨污分流,對(duì)初期雨水進(jìn)行收集調(diào)蓄處理,就近利用自然濕地系統(tǒng)或建造人工濕地,同時(shí)加強(qiáng)散排點(diǎn)源的收集或就近處理;對(duì)于農(nóng)村散戶,綜合污水資源化利用、污水統(tǒng)一管網(wǎng)收集、構(gòu)建河岸緩沖帶等措施,防止生活污水直接入河;④ 旱地、園地、稻田等農(nóng)業(yè)用地需減控施肥,調(diào)整種植結(jié)構(gòu),充分利用自然溝塘渠的自然凈化能力減少污染,圩區(qū)需加強(qiáng)泵站調(diào)控,強(qiáng)化圩區(qū)內(nèi)部污染物滯蓄凈化;裸地增加植被覆蓋,增強(qiáng)土壤有機(jī)質(zhì)抗蝕力;流域內(nèi)水體(溝塘渠等)需加強(qiáng)定期管理,如定期清淤、強(qiáng)化曝氣等。

 

06

結(jié)論

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 基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),石茨河上游至下游水質(zhì)都較差,各指標(biāo)水質(zhì)狀況均為地表水Ⅳ~(yú)類(lèi),支流南大圩排洪溝水質(zhì)尤其差,各水質(zhì)指標(biāo)均為地表水劣類(lèi),需要重點(diǎn)關(guān)注該流域的污染源。點(diǎn)源需要關(guān)注難以收集的散排點(diǎn)源,面源需要關(guān)注集鎮(zhèn)(槐林鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)和南大圩排洪溝沿岸鎮(zhèn)區(qū))、村莊、工業(yè)用地、稻田等土地利用類(lèi)型。

 

基于HSPF流域模型對(duì)2018—2020年石茨河水質(zhì)的模擬,依據(jù)現(xiàn)狀污染負(fù)荷與水環(huán)境目標(biāo)進(jìn)行污染物削減分配計(jì)算,得出CODNH3-NTPTMDL值分別為1196.31、30.25、2.43kg/d。需要注意的是,對(duì)于點(diǎn)源NH3-N指標(biāo)的削減需要嚴(yán)于現(xiàn)有排放標(biāo)準(zhǔn)(≤2mg/L),建議執(zhí)行NH3-N≤1.5mg/L,才能保證考核斷面穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

 

 基于TMDL對(duì)石茨河流域污染源進(jìn)行管理,就空間管理而言,可以依據(jù)總量控制分區(qū)對(duì)流域重點(diǎn)污染區(qū)域進(jìn)行分區(qū)分級(jí)管理,治理優(yōu)先級(jí)可參考D區(qū)、E區(qū)>A區(qū)、F區(qū)>C區(qū);就污染源治理順序而言,可根據(jù)點(diǎn)源位置及不同土地利用類(lèi)型分別對(duì)污染源進(jìn)行治理,點(diǎn)源可先治理對(duì)石茨河水質(zhì)貢獻(xiàn)較大的南大圩點(diǎn)源,再治理石茨河干流點(diǎn)源,面源可先管理較易管控的集鎮(zhèn)、村莊、工業(yè)用地、交通用地等土地利用類(lèi)型,再對(duì)流域內(nèi)水域、稻田、旱地等土地利用類(lèi)型進(jìn)行管理。

 

 在巢湖流域入湖農(nóng)村小流域水環(huán)境治理工程中,在對(duì)流域產(chǎn)匯流分析及流域水環(huán)境現(xiàn)狀問(wèn)題識(shí)別的基礎(chǔ)上建立流域模型,計(jì)算TMDL值,依據(jù)計(jì)算得到的點(diǎn)源與非點(diǎn)源允許排放量對(duì)流域污染源實(shí)施精準(zhǔn)管控,可滿足石茨河考核斷面的水質(zhì)達(dá)標(biāo)要求。

本文的完整版刊登在《中國(guó)給水排水》2024年第4期,作者及單位如下:
TMDL管理模式用于農(nóng)村小流域水環(huán)境治理
劉田欣1,周曉平2,薛樹(shù)紅2,葉勇1,張維納2,馬凌超1,王淦1
1.安徽泛湖生態(tài)科技股份有限公司,安徽 合肥 2300882.中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,陜西 西安 710065

 

參考文獻(xiàn)引用的標(biāo)準(zhǔn)著錄格式:

劉田欣,周曉平,薛樹(shù)紅,.TMDL管理模式用于農(nóng)村小流域水環(huán)境治理[J].中國(guó)給水排水,2024,40(4):123-131.
LIU Tianxin,ZHOU Xiaoping,XUE Shuhong,et al.Application of TMDL management mode in water environment treatment of rural watersheds[J].China Water & Wastewater,2024,40(4):123-131(in Chinese).

編輯:衣春敏

制作:文   凱

審核:李德強(qiáng)




 
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2月23日|2024年“云學(xué)堂科技學(xué)習(xí)周”暨第一屆粵港澳大灣區(qū)青年設(shè)計(jì)師技術(shù)交流與分享論壇 直播時(shí)間:2024年2月23日(星期五)9:00—17:00 2024-02-23 09:00:00 開(kāi)始 2月22日|2024年“云學(xué)堂科技學(xué)習(xí)周”暨第一屆粵港澳大灣區(qū)青年設(shè)計(jì)師技術(shù)交流與分享論壇 直播時(shí)間:2024年2月22日(星期四)9:00—18:00 2024-02-22 09:00:00 開(kāi)始
2月21日|2024年“云學(xué)堂科技學(xué)習(xí)周”暨第一屆粵港澳大灣區(qū)青年設(shè)計(jì)師技術(shù)交流與分享論壇 直播時(shí)間:2024年2月21日(星期三)9:00—18:00 2024-02-21 09:00:00 開(kāi)始 大灣區(qū)青年設(shè)計(jì)師論壇直播預(yù)告(第一屆粵港澳大灣區(qū)青年設(shè)計(jì)師技術(shù)交流論壇)  “醒年盹、學(xué)好習(xí)、開(kāi)新篇”2024年“云學(xué)堂科技學(xué)習(xí)周”暨第一屆粵港澳大灣區(qū)青年設(shè)計(jì)師技術(shù)交流與分享論壇
山東日照:“鄉(xiāng)村之腎”監(jiān)管裝上“智慧芯”    日照市生態(tài)環(huán)境局農(nóng)村辦負(fù)責(zé)人時(shí)培石介紹,農(nóng)村生活污水處理系統(tǒng)被稱(chēng)為“鄉(xiāng)村之腎”,對(duì)于農(nóng)村水環(huán)境的改善發(fā)揮著重要作用 人工濕地國(guó)際大咖/西安理工大學(xué)趙亞乾教授:基于人工濕地技術(shù)的污水凈化之路 直播時(shí)間:2024年1月30日(星期二)19:00 2024-01-30 19:00:00 開(kāi)始
馬洪濤院長(zhǎng):城市黑臭水體治理與污水收集處理提質(zhì)增效統(tǒng)籌推進(jìn)的一些思考 直播時(shí)間:2024年1月25日 10:00 2024-01-25 10:00:00 開(kāi)始 2024年水務(wù)春晚 直播時(shí)間:2024年1月18日(周四)18:00—22:00 2024-01-18 18:00:00 開(kāi)始
《以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打造新型排水基礎(chǔ)設(shè)施》 直播時(shí)間:2024年1月11日(星期四)15:00 2024-01-11 15:00:00 開(kāi)始--劉樹(shù)模,湖南清源華建環(huán)境科技有限公司董事長(zhǎng),清華大學(xué)碩士研究生 WPE網(wǎng)絡(luò)報(bào)告:作者-審稿-編輯視野下的高水平論文 直播時(shí)間:2024年1月10日(星期三)19:00 2024-01-10 19:00:00 開(kāi)始
核心期刊:中國(guó)給水排水》繼續(xù)入編北大《中文核心期刊要目總覽》 中國(guó)給水排水核心科技期刊 直播丨《城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏損控制及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》宣貫會(huì) 直播時(shí)間:2023年12月27日 09:30—11:00 2023-12-27 12:00:00 開(kāi)始
【直播】【第五屆水利學(xué)科發(fā)展前沿學(xué)術(shù)研討會(huì)】王浩院士:從流域視角看城市洪澇治理與海綿城市建設(shè) 先進(jìn)水技術(shù)博覽(Part 13)|水回用安全保障的高效監(jiān)測(cè)技術(shù)
中國(guó)城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會(huì)城鎮(zhèn)水環(huán)境專(zhuān)業(yè)委員會(huì)2023年年會(huì)暨換屆大會(huì) 直播時(shí)間:2023年12月16日(周六)08:30—18:00 2023-12-16 08:30:00 開(kāi)始 第二屆歐洲華人生態(tài)與環(huán)境青年學(xué)者論壇-水環(huán)境專(zhuān)題 直播時(shí)間:2023年12月9日(周六)16:00—24:00 2023-12-09 16:00:00 開(kāi)始
JWPE網(wǎng)絡(luò)報(bào)告:綜述論文寫(xiě)作的一點(diǎn)體會(huì) 直播時(shí)間:2023年11月30日(星期四)19:00 2023-11-30 19:00:00 開(kāi)始 WaterInsight第9期丨強(qiáng)志民研究員:紫外線水消毒技術(shù) 再生水
水域生態(tài)學(xué)高端論壇(2023)熱帶亞熱帶水生態(tài)工程教育部工程研究中心技術(shù)委員會(huì)會(huì)議 直播時(shí)間:2023年11月29日(周三) 09:00—17:40 2023-11-29 09:00:00 開(kāi)始 中國(guó)給水排水直播:智慧水務(wù)與科技創(chuàng)新高峰論壇 直播時(shí)間:2023年11月25日(周六) 13:30 2023-11-25 13:30:00 開(kāi)始
中國(guó)水協(xié)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水資源與能源回收利用技術(shù)規(guī)程》宣貫會(huì)通知 中國(guó)城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會(huì) 2023年11月14日9:00線上舉行直播/JWPE網(wǎng)絡(luò)報(bào)告:提高飲用水安全性:應(yīng)對(duì)新的影響并識(shí)別重要的毒性因素
直播主題:“對(duì)癥下藥”解決工業(yè)園區(qū)污水處理難題   報(bào)告人:陳智  蘇伊士亞洲 技術(shù)推廣經(jīng)理 直播時(shí)間:2023年11月2日(周四)14:00—16:00 2023-11-02 14:00:00 開(kāi)始 10月29日·上海|市政環(huán)境治理與水環(huán)境可持續(xù)發(fā)展論壇
BEST第十五期|徐祖信 院士 :長(zhǎng)江水環(huán)境治理關(guān)鍵      直播時(shí)間:2023年10月26日(周四)20:00—22:00 2023-10-26 20:00:00 開(kāi)始 《水工藝工程雜志》系列網(wǎng)絡(luò)報(bào)告|學(xué)術(shù)論文寫(xiě)作之我見(jiàn) 直播時(shí)間:2023年10月19日(周四)19:00 2023-10-19 19:00:00 開(kāi)始
污水處理廠污泥減量技術(shù)研討會(huì) 直播時(shí)間:2023年10月20日13:30-17:30 2023-10-20 13:30:00 開(kāi)始 技術(shù)沙龍 | 先進(jìn)水技術(shù)博覽(Part 12) 直播時(shí)間:10月14日(周六)上午10:00-12:00 2023-10-14 10:00:00 開(kāi)始
直播題目:蘇伊士污泥焚燒及零碳足跡概念污泥廠 主講人:程忠紅 蘇伊士亞洲 技術(shù)推廣經(jīng)理  內(nèi)容包括: 1.	SUEZ污泥業(yè)務(wù)產(chǎn)品介紹 2.	全球不同焚燒項(xiàng)目介紹 3.	上海浦東污泥焚燒項(xiàng)目及運(yùn)營(yíng)情況 中國(guó)給水排水第十四屆中國(guó)污泥千人大會(huì)參觀項(xiàng)目之一:上海浦東新區(qū)污水廠污泥處理處置工程
《水工藝工程雜志》系列網(wǎng)絡(luò)報(bào)告 直播時(shí)間:2023年9月26日 16:00  王曉昌  愛(ài)思唯爾期刊《水工藝工程雜志》(Journal of Water Process Engineering)共同主 中國(guó)給水排水2024年污水處理廠提標(biāo)改造(污水處理提質(zhì)增效)高級(jí)研討會(huì)(第八屆)邀請(qǐng)函暨征稿啟事  同期召開(kāi)中國(guó)給水排水2024年排水管網(wǎng)大會(huì)  (水環(huán)境綜合治理)  同期召開(kāi)中國(guó)給水排水 2024年
海綿城市標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)業(yè)化建設(shè)的關(guān)鍵內(nèi)容 結(jié)合項(xiàng)目案例,詳細(xì)介紹海綿城市建設(shè)的目標(biāo)、技術(shù)體系及標(biāo)準(zhǔn)體系,探討關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)業(yè)化建設(shè)的路徑,提出我國(guó)海綿城市建設(shè)的發(fā)展方向。 報(bào)告題目:《城鎮(zhèn)智慧水務(wù)技術(shù)指南》   中國(guó)給水排水直播平臺(tái): 主講人簡(jiǎn)介:  簡(jiǎn)德武,教授級(jí)高級(jí)工程師,現(xiàn)任中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院黨委委員、副院長(zhǎng),總院技術(shù)委員會(huì)副主任委員、信息技術(shù)委員會(huì)副主
第一輪通知 | 國(guó)際水協(xié)第18屆可持續(xù)污泥技術(shù)與管理會(huì)議 主辦單位:國(guó)際水協(xié),中國(guó)科學(xué)院  聯(lián)合主辦單位:《中國(guó)給水排水》雜志社 等 技術(shù)沙龍 | 先進(jìn)水技術(shù)博覽(Part 11) 直播時(shí)間:8月19日(周六)上午10:00-12:00 2023-08-19 10:00:00  廣東匯祥環(huán)境科技有限公司  湛蛟  技術(shù)總監(jiān)  天津萬(wàn)
中國(guó)水業(yè)院士論壇-中國(guó)給水排水直播平臺(tái)(微信公眾號(hào)cnww1985):自然—社會(huì)水循環(huán)與水安全學(xué)術(shù)研討會(huì) WaterInsight第7期丨掀浪:高鐵酸鉀氧化技術(shù)的機(jī)理新認(rèn)知及應(yīng)用 直播時(shí)間:2023年8月5日(周六)上午10:00-11:00 2023-08-05 10:00:00 開(kāi)始
直播:“一泓清水入黃河”之山西省再生水產(chǎn)業(yè)化發(fā)展專(zhuān)題講座 直播時(shí)間:2023年7月23日(周日 )08:00-12:00 2023-07-23 08:00:00 開(kāi)始 珊氮自養(yǎng)反硝化深度脫氮技術(shù)推介會(huì) 直播時(shí)間:2023年7月21日(周五)
歐仁環(huán)境顛覆性技術(shù):污水廠擴(kuò)容“加速跑”(原有設(shè)施不動(dòng),污水處理規(guī)模擴(kuò)容1倍!出水水質(zhì)達(dá)地表水準(zhǔn)IV類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)!),推動(dòng)污水治理提質(zhì)增效。  誠(chéng)征全國(guó)各地污水廠提標(biāo)擴(kuò)容工程需求方(水務(wù)集團(tuán)、BOT公司、設(shè) 直播預(yù)告|JWPE網(wǎng)絡(luò)報(bào)告:自然系統(tǒng)中難降解污染物去除的物化與生化作用及水回用安全保障 中國(guó)給水排水
直播題目: 高排放標(biāo)準(zhǔn)下污水中難降解COD的去除技術(shù)     報(bào)告人:蘇伊士亞洲 技術(shù)推廣經(jīng)理 程忠紅 WaterTalk|王凱軍:未來(lái)新水務(wù) 一起向未來(lái)  For and Beyond Water 中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)水處理與回用專(zhuān)業(yè)委員會(huì)以網(wǎng)絡(luò)會(huì)議形式舉辦“水與發(fā)展縱論”(WaterTalk)系列學(xué)術(shù)報(bào)
5月18日下午 14:00—16:00 直播  題目: 高密度沉淀池技術(shù)的迭代更新 主講人: 程忠紅 蘇伊士亞洲 技術(shù)推廣經(jīng)理  大綱:  高密池技術(shù)原理 不同型號(hào)高密池的差異和應(yīng)用區(qū)別 高密池與其他 BEST|綠色低碳科技前沿與創(chuàng)新發(fā)展--中國(guó)工程院院士高翔教授  直播時(shí)間:2023年4月30日 14:00—16:00 2023-04-30 14:00:00 開(kāi)始
日照:“碳”尋鄉(xiāng)村振興“綠色密碼”  鳳凰網(wǎng)山東    鄉(xiāng)村生態(tài)宜居,鄉(xiāng)村振興的底色才會(huì)更亮。我市堅(jiān)持鄉(xiāng)村建設(shè)與后續(xù)管護(hù)并重,市、區(qū)、鎮(zhèn)聯(lián) BEST論壇講座報(bào)告第十三期(cnwww1985):全球碳預(yù)算和未來(lái)全球碳循環(huán)的不穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn) The global carbon budget and risks of futur
國(guó)際水協(xié)IWA 3月17日直播:3月17日 國(guó)際水協(xié)IWA創(chuàng)新項(xiàng)目獎(jiǎng)PIA獲獎(jiǎng)項(xiàng)目介紹分享會(huì) 直播時(shí)間:2023年3月17日 9:00—11:30 2023-03-17 09:00:00 開(kāi)始 中國(guó)給水排水直播:云中漫步-融合大數(shù)據(jù)、人工智能及云計(jì)算的威立雅智慧水務(wù)系統(tǒng)Hubgrade 直播時(shí)間:2023年3月15日
中國(guó)給水排水直播平臺(tái)會(huì)議通知 | 2023污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇(清華大學(xué)王凱軍教授團(tuán)隊(duì)等) 中國(guó)污水千人大會(huì)參觀項(xiàng)目之一: 云南合續(xù)環(huán)境科技股份有限公司  ?谑形鞅捞端|(zhì)凈化中心
中國(guó)給水排水 Water Insight直播:劉銳平  清華大學(xué) 環(huán)境學(xué)院 教授 博士生導(dǎo)師—高濃度硝酸鹽廢水反硝化脫氮過(guò)程強(qiáng)化原理與應(yīng)用 會(huì)議時(shí)間:2023.1.7(周六)10:00—11:00 智慧水務(wù)的工程全生命周期實(shí)踐分享 直播時(shí)間:2023年1月6日 15:00-16:00 對(duì)話嘉賓:竇秋萍  華霖富水利環(huán)境技術(shù)咨詢(上海)有限公司  總經(jīng)理 主持人:李德橋   歐特克軟件(中國(guó))有限
蘇伊士 直播時(shí)間:12月30日14:00-16:00直播題目:污泥處理處置的“因地制宜和因泥制宜” 主講人:程忠紅,蘇伊士亞洲  技術(shù)推廣經(jīng)理 特邀嘉賓:劉波 中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院二院總工 教 蘇伊士 直播時(shí)間:12月27日14:00-16:00;復(fù)雜原水水質(zhì)下的飲用水解決方案    陳智,蘇伊士亞洲,技術(shù)推廣經(jīng)理,畢業(yè)于香港科技大學(xué)土木與環(huán)境工程系,熟悉市政及工業(yè)的給水及污水處理,對(duì)蘇伊士
曲久輝  中國(guó)工程院院士,美國(guó)國(guó)家工程院外籍院士,發(fā)展中國(guó)家科學(xué)院院士;清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院特聘教授、博士生導(dǎo)師;中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員 基于模擬仿真的污水處理廠數(shù)字化與智慧化:現(xiàn)狀與未來(lái) 直播時(shí)間:2022年12月28日(周三)9:30—12:00
2022城鎮(zhèn)溢流污染控制高峰論壇|聚焦雨季溢流污染控制的技術(shù)應(yīng)用與推廣 中國(guó)給水排水 王愛(ài)杰 哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授,國(guó)家杰青,長(zhǎng)江學(xué)者,國(guó)家 領(lǐng)軍人才:廣州大學(xué)學(xué)術(shù)講座|低碳水質(zhì)凈化技術(shù)及實(shí)踐 直播時(shí)間:2022年12月18日 9:30
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