工業(yè)園區(qū)水污染源精細(xì)化管控系統(tǒng)

　　工業(yè)園區(qū)是國家工業(yè)發(fā)展的載體，我國現(xiàn)有各級工業(yè)園區(qū)超過7000家，在承接產(chǎn)業(yè)集聚、推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面貢獻(xiàn)重大。2016年國家級園區(qū)經(jīng)濟(jì)總量達(dá)到17萬億元，占當(dāng)年我國經(jīng)濟(jì)總量的23%，各級各類工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)總量占全國工業(yè)總量的60%以上，在國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮了很大作用。截至2018年3月底，全國有工業(yè)污水排放的省級以上工業(yè)聚集區(qū)2356家，盲目擴(kuò)張造成的“園區(qū)圍城”現(xiàn)象，以及運營中違規(guī)生產(chǎn)、超標(biāo)排放、監(jiān)管缺失等問題，導(dǎo)致園區(qū)環(huán)境隱患不斷。工業(yè)園區(qū)雖然基本建有污水集中處理設(shè)施，但是其管網(wǎng)建設(shè)滯后或管網(wǎng)沉積堵塞嚴(yán)重，園內(nèi)工業(yè)和生活污水排放規(guī)律不穩(wěn)定。此外，還存在集中污水處理設(shè)施的處理工藝與工業(yè)污水類型“不匹配”，未知污染物進(jìn)入污水處理廠導(dǎo)致處理工藝“中毒”，造成處理效率低等問題。如何確保集中式污水處理廠穩(wěn)定運行，如何在處理廠進(jìn)口水質(zhì)超標(biāo)時及時發(fā)現(xiàn)并實現(xiàn)污染溯源，如何有效地將污染源自動堵截，如何摸清企業(yè)排放規(guī)律并通過管網(wǎng)節(jié)點聯(lián)動監(jiān)測實現(xiàn)溯源。今鑒于上述困擾環(huán)保監(jiān)管部門多年的難題，基于環(huán)境風(fēng)險評價理論的區(qū)域水環(huán)境安全預(yù)警系統(tǒng)框架，提出工業(yè)園區(qū)水污染源精細(xì)化管控思路。

　　一、工業(yè)園區(qū)水污染源精細(xì)化管控思路與實踐

　　以北京某工業(yè)園區(qū)為例，該園區(qū)應(yīng)用在線監(jiān)測技術(shù)對水污染源精細(xì)化管控。園區(qū)以機(jī)械加工、醫(yī)藥、電子、印刷行業(yè)生產(chǎn)為主，每天產(chǎn)生污水約8000t，由集中式污水處理廠處理，企業(yè)排放口執(zhí)行北京市《水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/307―2013)，其中，化學(xué)需氧量和氨氮的排放限值分別為500mg/L和45mg/L。園區(qū)內(nèi)部分企業(yè)存在生產(chǎn)廢水預(yù)處理設(shè)施運行不穩(wěn)定甚至超標(biāo)排放、工業(yè)污水混排至生活廢水等問題。通過“一企一檔”建設(shè)、多級防控布點、企業(yè)污水排放規(guī)律排查、網(wǎng)格化監(jiān)控、管網(wǎng)節(jié)點與企業(yè)排口聯(lián)動溯源等方式，實現(xiàn)工業(yè)園區(qū)水污染源精細(xì)化管控。

　　1.1 “一企一檔”建設(shè)

　　將園區(qū)內(nèi)企業(yè)分類統(tǒng)計造冊，查明企業(yè)數(shù)量和類型、廢水種類、主要污染物、排放特點、排放量等基本信息[3]，并錄入精細(xì)化管控平臺系統(tǒng)。建立“一企一檔”，使園區(qū)環(huán)境容量、管理底數(shù)有據(jù)可依。此外，要科學(xué)布點，分層次監(jiān)測。對于確定的重點排水戶，應(yīng)安裝水質(zhì)水量在線監(jiān)測儀表，并加裝能截留污水的自動閥門和排放口視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對于一般排水戶，可安裝自動留樣器，樣品定期送檢測機(jī)構(gòu)分析。園區(qū)內(nèi)實行分區(qū)塊管理，在排水管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點安裝在線監(jiān)測儀表，以掌握綜合水質(zhì)狀況。相關(guān)信息與企業(yè)“一企一檔”相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)信息電子化，可直接從手機(jī)、平板電腦(PAD)、電腦等多種終端直接調(diào)用數(shù)據(jù)，并關(guān)聯(lián)企業(yè)的監(jiān)測信息和生產(chǎn)信息。

　　1.2 多級防控布點

　　該園區(qū)共有約200家污染企業(yè)，經(jīng)過統(tǒng)計、排查和實地調(diào)查，確定第一級為17家重點排水企業(yè)(排水量約占總量的80%)，第二級為11個排污管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(管理園區(qū)8個區(qū)塊)，第三級為集中式污水處理廠進(jìn)水口。按照多級防控的思路布點監(jiān)測(見圖1)，并著力構(gòu)建突發(fā)水環(huán)境污染事件防范與應(yīng)急處置體系。

　　1.3 企業(yè)污水排放規(guī)律排查

　　通過實時監(jiān)控，掌握企業(yè)污水排放規(guī)律。經(jīng)過3個月的實時連續(xù)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)17家重點排水企業(yè)的排放規(guī)律分為連續(xù)性排水和間歇性排水兩種類型。其中，4家企業(yè)為24h連續(xù)性排水，4家企業(yè)為間歇性排水，白天排放，晚上不排放，2家企業(yè)為間歇性排水，6:00―16:00每隔1h排放20min，1家企業(yè)為間歇性排水，3d排放1次，每次2h，6家企業(yè)由于管網(wǎng)水頂托排水不暢。根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)和員工生活規(guī)律，排水間歇雖然有幾小時到幾天的區(qū)別，但其規(guī)律可循，能為日常監(jiān)管提供參考，若有偏離則可用于預(yù)警。掌握企業(yè)污水排放規(guī)律，可以為集中式污水處理廠調(diào)整工藝和生產(chǎn)計劃提供依據(jù)，也可以為環(huán)保管理部門巡查監(jiān)管提供時間賬本，做到有的放矢，從容應(yīng)對。

　　1.4 網(wǎng)格化監(jiān)控

　　對管網(wǎng)節(jié)點進(jìn)行網(wǎng)格化監(jiān)控，能有效降低排查難度和成本。以15~25家企業(yè)地域面積為區(qū)塊單位，結(jié)合管網(wǎng)布局，將整個園區(qū)劃分為若干個網(wǎng)格，在關(guān)鍵管網(wǎng)節(jié)點布設(shè)監(jiān)控點，能有效管理上游片區(qū)污染整體狀況(見圖2)。如圖中5號節(jié)點(區(qū)塊⑤管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點)和8號節(jié)點(區(qū)塊⑧管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點)以居民生活廢水為主，經(jīng)長期監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測值在11:00左右為低谷，21:00左右為高峰，與居民生活規(guī)律相關(guān)。在此基礎(chǔ)上建立單個管網(wǎng)節(jié)點的綜合水質(zhì)變化趨勢模型，結(jié)合實時監(jiān)控數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)格化監(jiān)控，可以迅速鎖定超標(biāo)污染來源，縮小排查溯源的范圍，降低管理的成本和難度。

　　1.5 管網(wǎng)節(jié)點與企業(yè)排口聯(lián)動溯源

　　管網(wǎng)節(jié)點的上下游水質(zhì)之間有著必然聯(lián)系，將管網(wǎng)節(jié)點與企業(yè)排放口關(guān)聯(lián)分析，可以鎖定未知污染源。例如，在正常情況下，8號節(jié)點和3號節(jié)點的污水經(jīng)過混合后排向1號節(jié)點，三者之間的氨氮水質(zhì)關(guān)系為8號節(jié)點>1號節(jié)點>3號節(jié)點。當(dāng)3號節(jié)點水質(zhì)氨氮濃度驟增，三者之間的水質(zhì)關(guān)系變化為3號節(jié)點>1號節(jié)點>8號節(jié)點時，可以判定3號節(jié)點上游有未知污染團(tuán)進(jìn)入管網(wǎng)，從而觸發(fā)水環(huán)境監(jiān)測預(yù)警。此時在3號節(jié)點的管理區(qū)塊范圍內(nèi)，調(diào)取安裝了在線監(jiān)測儀器的4家重點排水企業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)，并未發(fā)現(xiàn)同一時間段有超標(biāo)情況。排除上游企業(yè)嫌疑后，再調(diào)取視頻資料，并通過實地調(diào)查，鎖定超標(biāo)事件為某小企業(yè)通過罐車偷排高濃度氨氮廢水導(dǎo)致。

　　二、精細(xì)化管控系統(tǒng)信息平臺構(gòu)建

　　通過采集現(xiàn)場監(jiān)控點位的流量、水質(zhì)、水位、流向、視頻、閥門等信號，按照相關(guān)國家規(guī)范要求分類整理、統(tǒng)計，豐富數(shù)據(jù)庫，形成單個監(jiān)測點位和多個監(jiān)測點位的規(guī)律范本，最終形成工業(yè)園區(qū)排放監(jiān)測模型。在重點排污企業(yè)安裝排水自控閥門，逐步實現(xiàn)自動留樣、自動截污和刷卡排污等功能。監(jiān)管部門和污水處理廠可根據(jù)合同約定，對污水流量、污染物濃度、主要污染物排放總量超過約定限值的企業(yè)，通過遠(yuǎn)程控制手段，限制或關(guān)閉其排水閥門。通過設(shè)定單個點位超標(biāo)預(yù)警閾值和建立模型，篩查超標(biāo)或嫌疑點位，及時預(yù)警，提高監(jiān)控和監(jiān)管效率。

　　通過構(gòu)建以數(shù)據(jù)為核心的涉及環(huán)保管理部門、工業(yè)園區(qū)、污水處理廠、企業(yè)和第三方監(jiān)測設(shè)備運維單位的精細(xì)化管控系統(tǒng)信息平臺(見圖3)，將預(yù)警、超標(biāo)、警告和處罰等信息進(jìn)行流轉(zhuǎn)，并將第三方運維單位的日常管理信息進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、全程留痕，形成一套用于監(jiān)管企業(yè)和運維工作的新型管理模式。逐步完善精細(xì)化管控系統(tǒng)，嘗試與消防、公安等部門建立聯(lián)合指揮中心，形成多位一體、多任務(wù)、多功能的聯(lián)合監(jiān)控平臺。

　　三、結(jié)語

　　該工業(yè)園區(qū)建成水污染源精細(xì)化管控系統(tǒng)并運行至今，各企業(yè)通過平臺查詢排放口監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，少量企業(yè)已著手修建預(yù)處理設(shè)施，保障污水達(dá)標(biāo)排放。園區(qū)管理部門根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)實施調(diào)度，確保管網(wǎng)暢通，并加快雨污分流治理，污水處理廠也一直處于平穩(wěn)運行狀態(tài)。環(huán)保管理部門通過系統(tǒng)排查超標(biāo)排放和突擊排放的企業(yè)，將其列為重點關(guān)注對象，通過加裝等比例采樣裝置、遠(yuǎn)程修改監(jiān)測周期等技術(shù)手段加強(qiáng)監(jiān)管。

　　加強(qiáng)工業(yè)園區(qū)污水管理的最終目標(biāo)是改善水環(huán)境質(zhì)量，防范工業(yè)聚集區(qū)的水環(huán)境風(fēng)險。建立工業(yè)園區(qū)水污染源精細(xì)化管控系統(tǒng)，有利于提高環(huán)境管理效率，精準(zhǔn)鎖定污染源，細(xì)化點位管理，并對園區(qū)的環(huán)境友好指數(shù)進(jìn)行評估，從而促使園區(qū)管委會加強(qiáng)雨污分流、管網(wǎng)疏通等工作，形成工業(yè)園區(qū)治理的良性循環(huán)。(來源：力合科技(湖南)股份有限公司;水環(huán)境污染監(jiān)測先進(jìn)技術(shù)與裝備國家工程實驗室;中國環(huán)境監(jiān)測總站)