國家水體污染控制與治理科技重大專項：“遼河流域典型優控單元污染治理模式與工程應用”課題成果綜述

本課題組

“遼河流域典型優控單元污染治理模式與工程應用”課題針對遼河流域水環境承載能力不足、農業農村面源污染仍未得到有效遏制、城市河流污染較重、大伙房水庫氮磷超標等問題，結合“水十條”目標和遼河流域中長期水環境治理戰略要求，開展水環境承載力、面源污染治理、城市重污染河流綜合調控和水污染治理技術路線圖研究，集成研發了水環境承載力評估預警、水源保護區種植業污染負荷削減2項關鍵技術和城市重污染河流治理、面源污染主導型河流污染治理2項集成技術，實施了水源保護區種植源污染負荷削減、城郊無管網地區污水治理2項技術示范和大伙房水庫水源地上游、清水河流域、細河流域、亮子河流域4個綜合示范區建設，編制了《大伙房水庫綜合示范區水生態系統質量提升解決方案》等4項綜合解決方案，向遼寧省生態環境廳、遼寧省發展和改革委員會、盤錦市生態環境局等相關管理部門報送《關于規范有機農業模式，減少大伙房水源保護區農業面源污染的建議》等10項政策建議，編制完成《遼河流域重污染河流攻堅戰實施方案》《沈陽經濟區（渾太流域）一體化水生態保護與修復方案》《遼河國家公園水質提升方案》，形成了遼河流域水污染治理模式和技術路線圖，全面支撐《遼寧省重點流域水生態環境保護“十四五”規劃》編制和“水十條”遼河流域水質目標的實現。

研究背景

遼河流域集中體現了我國老工業基地、糧食主產區結構型、區域型水污染特點，以及中小城鎮集中、農村人口眾多等生活污染的復合型污染特征。遼河流域2012年年末實現摘掉重度污染的帽子，流域水質綜合評價由重度污染轉變為輕度污染，流域水質實現了一定改觀，但隨著社會經濟的進一步發展和人民生活水平的提高，環境保護與經濟社會發展的矛盾依舊突出。2016年，遼河流域50個國家考核斷面中，劣Ⅴ類超標斷面為9個。遼河流域為缺水區域，產業結構仍不盡合理，水資源、水環境承載能力不足，急需建立流域環境承載力評估與預警體系；河道生態水嚴重缺乏，城市重污染河流及面源污染主導型河流問題明顯，治理任務艱巨；小流域尺度的治理模式及污染治理中長期戰略規劃尚不健全。課題研究任務是在梳理水專項相關技術和成果的基礎上，結合控制單元污染特征解析，進行污染技術集成，構建小流域治理模式，并在典型區域進行應用，發揮水專項技術成果在遼河流域治理中的作用，建立技術、模式、工程的聯系渠道，提出流域治理綜合解決方案和遼河流域水污染治理技術路線圖，為遼河流域水環境質量的持續有效改善提供技術支持。

研究成果

（一）構建遼河流域水環境承載力評估預警技術體系，提出典型控制單元水環境承載力提升方案，保障遼河流域綠色高質量發展

（1）構建基于水資源、水環境、水生態“三水統籌”的水環境承載力評估預警指標體系。根據水環境系統結構及功能，提出承載力推薦指標體系，包括5個水資源類指標、6個水環境類指標、6個水生態類指標。水資源子系統包括水資源稟賦、水資源供水能力的保護與維持；水環境子系統包括水環境凈化水質、納污能力的保護與維持；水生態子系統包括生物物種與生境保護和維持以及對社會經濟發展的支持能力。指標體系首次在遼河流域鐵嶺、沈陽、鞍山、盤錦、撫順等市典型控制單元進行成果應用。

（2）集成創新遼河流域水環境承載力評估預警技術。多種數學方法耦合，突破了水環境、水資源對經濟社會的靜態約束，集成創新遼河流域水環境承載力動態評估預警技術，含水環境模擬與容量計算，水環境承載力評估指標體系構建，承載力評估、預警、調控等技術，對繞陽河等7個典型控制單元水環境承載力進行評估預警，集成大伙房水庫入庫河流、細河、亮子河等小流域控制單元綜合調控技術，提升新發展格局下的遼河流域系統化、科學化、精細化的環境管理水平。

（3）建立了“橙、黃、藍、綠”4級承載力調控方案。根據控制單元水環境承載力超載狀況，按照評估指標由差向好的原則，逐級調控水環境承載力評估指標，得出不同狀態的承載力預警值，克服承載力調控的主觀性，調控結果更加科學化和規范化，承載力評估狀態等級鮮明，可為經濟社會與水環境相關部門制定規劃，促進經濟社會與環境協調發展提供科學依據。

遼河流域水環境承載力評估預警技術體系見圖1。

圖1 遼河流域水環境承載力評估預警技術體系

（二）形成大伙房水庫水源保護區面源污染治理綜合調控技術體系與模式并開展應用，為大伙房水庫水源保護區流域尺度農業生產結構調整及模式優化提供技術支撐

（1）對大伙房水庫上游區入庫河流氮負荷進行解析。3條主要入庫河流中氮負荷關系為渾河（47%）>蘇子河（41%）>社河（12%）；在流域空間尺度上，3個流域從源頭到庫區均呈現出各類污染負荷累計貢獻規律逐漸增加的相似趨勢。渾河總氮的主要累計貢獻區域在紅透山鎮；蘇子河流域氮負荷累計貢獻區域出現在庫區周邊，與渾河相比更靠近庫區；社河流域氮污染負荷雖也具有上游到下游的累計趨勢，但總體差異不明顯。

（2）開展了有機農業生產模式環境影響關聯度評估，明晰了水質變化與不同農業生產模式間的規律。在撫順縣上馬鎮大碾溝構建形成201.5畝的有機農業生產與環境影響關聯度實證區，連續開展有機農業生產模式下雨量、流量及小流域水質的動態監測，以明確有機農業生產模式的氮輸出特征。2019—2020年監測數據表明，有機模式下總氮輸出濃度大于化肥模式，硝態氮為主要流失形態；化肥模式下，銨態氮為主要流失形態。數據結果支持了大伙房不同農業生產模式污染物輸出特征及污染源解析工作的開展，并形成規范上游區農業生產減少污染負荷產生的專項政策建議。

不同種植模式氮素輸出特征動態見圖2。

圖2 不同種植模式氮素輸出特征動態

（3）形成大伙房水庫上游區種植源污染負荷削減技術模式。以大伙房水庫上游區坡耕地污染負荷削減為目標，選擇農田水肥高效利用、旱坡地面源污染物生態攔截、種植業廢棄物削減與資源化利用等大伙房水庫上游區普適性較強、經濟性較好的技術進行集成示范，打造上游區旱作農業污染負荷削減與小流域自凈能力強化技術模式。在撫順縣上馬鎮形成1萬余畝的水源保護區種植污染負荷削減技術與工程示范，工程實施后，據第三方監測，示范工程氮、磷污染負荷分別削減12%和13%。

（三）構建良好水體、城市重污染水體、面源污染主導型水體治理模式，形成遼河流域水污染治理模式和技術路線圖，為遼河流域水生態環境保護提供技術支持

（1）構建面源污染主導型流域“內循環”水污染治理模式，形成流域尺度多要素污染綜合調控方案。流域內畜禽散養密集區采用“儲存還田模式”及“畜禽糞污區域性資源化中心模式”相結合的處理方式，構建了“源頭削減-綜合治理-資源化利用-種養平衡”的畜禽養殖糞污治理技術模式；農村生活污水因地制宜，采用農村生活污水資源化模式；探索建立“改良生態溝渠-植物塘-人工濕地”農田面源污染生態攔截技術。“內循環”資源化系統遵照種養平衡原理，依靠農田消納畜禽糞污、農村生活污水，系統主要外排物為農田面源污染物，實現系統對污染物和治理成本的整體減量。同時，在亮子河170km2面源污染綜合治理示范區開展模式實踐，考核期出口斷面主要水質指標達到地表水Ⅳ類標準，實現示范區入遼河斷面COD削減36%，氨氮削減79.5%。

（2）構建城市重污染河流“源頭削減-過程控制-末端治理-自凈增容”的水污染治理模式，形成針對不同類型城市重污染河流的分類治理方案。對完全城市型重污染河流，通過產業結構調整實現污染源源頭削減；通過優化雨水管網布局和調蓄設施運行參數，實現混排污水污染物遷移途徑調節；通過大型污水處理廠提標改造技術，實現末端治理升級。最終形成“污染源源頭削減-遷移途徑調節-末端治理升級-河道凈化能力提升”治理技術模式。對城郊重污染河流，通過污水處理廠尾水深度處理后排放，實現點源控制和生態補水；通過河道高含油底泥“植物-微生物聯合修復”技術，實現河流沿線內源削減；通過城郊分散生活污水治理，實現面源散排削減，最終形成“點-線-面”的治理模式。同時，建立了細河、清水河城市重污染河流綜合治理示范區，開展模式實踐，考核期出口斷面主要水質指標達到地表水Ⅴ類標準，實現示范區入遼河斷面COD削減44%，氨氮削減50%以上。

（3）構建遼河流域水污染治理技術路線圖。從河流水污染治理的重大需求出發，針對良好水體、不達標水體、水質維持性水體等不同類型河流水污染治理的問題和功能達標目標，建立河流污染技術與污染治理目標之間的有機聯系，提出流域水污染治理的階段劃分時間序列及目標任務要求，提出了分階段水污染治理目標、水生態目標、流域健康目標、分期實現技術路徑、戰略任務等，形成遼河流域水污染治理技術路線圖。

成果應用

課題構建源頭區、沈陽都市圈、河口區的典型優控單元污染治理模式并進行示范，編制完成示范區綜合解決方案，形成遼河流域水污染治理模式和技術路線圖，全面助力“水十條”、污染防治攻堅戰的實施和目標的實現，全力支撐《遼寧省重點流域水生態環境保護“十四五”規劃》編制。2020年遼寧省遼河流域全面消除劣Ⅴ類，水質優良比例達到74.4%，較2016年改善30.2%，全流域水質總體評價由2016年的輕度污染轉變為良好。

（一）助力打好遼河流域綜合治理攻堅戰

（1）全過程跟蹤，推進“水十條”任務實施。課題提出了遼河流域水環境承載力評估預警技術體系，技術指導各市編制完成水環境承載力評價報告并報送生態環境部，助推《遼寧省水污染防治工作方案》提出的“建立全省水資源、水環境承載能力評價體系。實施承載能力監測預警，對超過承載能力的地區實施水污染物削減方案。到2020年，完成全省各市水資源、水環境承載能力現狀評價”任務的完成。

（2）重點突破，為打好污染防治攻堅戰提供技術支持。課題完成了細河、清水河等城市重污染河流水污染問題診斷和特征污染物源解析，系統總結梳理了“十一五”以來水專項遼河流域城市重污染河流治理相關技術，形成了“問題-成因-措施”系統解決方案，部分成果為《遼寧省重污染河流攻堅戰實施方案》提供參考。

（3）課題完成了遼寧省農村污水處理設施調查評估，編制完成DB 21/3176—2019 《農村生活污水處理設施水污染物排放標準》和《遼寧省農村生活污水處理設施運行維護管理辦法（試行）》，為農業農村污染防治攻堅戰提供技術保障。

（4）課題按照“抓兩頭、帶中間”的思路，聚焦“好水”和“差水”，形成區域差異化的典型控制單元技術支持綜合方案和政策保障體系，部分成果納入《遼河流域綜合治理總體工作方案》和《遼寧省污染防治攻堅戰三年專項行動方案（2018—2020年）》。

（二）技術支持全省重點流域水生態環境保護“十四五”規劃編制

課題形成的面源、重污染河流、水源上游污染源解析成果為地市“十四五”水生態環境保護要點“四個在哪里”清單的編制提供了技術支持。課題研究制定差異化、精細化的分類分期水環境質量提升路徑，形成了典型優控單元分類治理技術模式和解決方案，提出了遼河流域水污染治理模式及技術路線圖，編制了《沈陽經濟區（渾太流域）一體化水生態保護與修復方案》《遼河國家公園水質提升方案》，上述成果已納入《遼寧省重點流域水生態環境保護“十四五”規劃》中，并報送生態環境部。

（三）示范工程和綜合示范區推廣應用

課題組開展了城市重污染河流治理技術集成以及畜禽、農田污染治理技術集成并進行了綜合示范，在著力深化技術研究的同時，注重參與省、市、縣（區）等地方環境政策管理和工作實踐，發揮水專項成果的技術服務作用，編制了《盤錦市清水河水環境綜合整治方案》《鐵嶺市亮子河“一河一策”治理及管理保護方案》等技術文件并推進實施，為《沈陽渾北環城水系綜合整治規劃》《盤錦市水生態環境保護“十四五”規劃要點》等編制任務提供技術參考，課題成果被盤錦市生態環境局、鐵嶺市生態環境局等相關部門采納，為地方環境管理提供了有效技術支撐。

課題組在水源保護區開展了有機農業生產與環境影響關聯度實證評估和種植源污染負荷削減技術示范，形成《關于控制人為總氮輸入量，保障大伙房庫區水質安全的建議》《關于規范有機農業模式，減少大伙房水源保護區農業面源污染的建議》，支撐了《大伙房飲用水水源保護區水污染防治規劃（2021—2025）》的編制。制作了秸稈綜合利用等污染負荷削減視頻宣傳資料，在遼寧省農業農村廳“農民之家”“金農熱線”等網站投放，累計播放超過2萬次，并在大伙房庫區周邊村鎮內分發“保護性耕作”“農業垃圾分類”等科普資料，累計線上、線下受眾達到1.1萬余人次，輻射推廣示范面積超過607km2。