流域治污实现水质达标,第一关是岸边排污口,现在己实现由生态环境部全部监管,中国全部水域排污口与水质断面建立输入响应关系,4000多个控制断面己全部完成。进一步需求是从排污口至岸上污染源、工业园区污染源的朔源需求,存在“精准溯源难、实时预警慢、责任认定繁”的实际困难。传统的监测溯源技术大多基于人工采样、实验室化验,然后根据专业人员的经验进行排查,普遍存在预警滞后、溯源响应周期长、干扰因素多、二次污染风险大等实际困难。特别是工业园区的精细化管控需求,亟需突破性技术支撑污染精准溯源与“减污降碳”协同技术,让污染源减污降碳与流域水质达标和降碳目标与污染源管控連成一体,这是流域温室气体与污染物共同控制的大事。
益清源(成都)环保科技有限公司从工业园区污染源水质特征指纹图谱溯源管控成套装备入手,依托全光谱对水体紫外-可见-近红外段吸收特征的综合反映,构建“实时水质监测-特征指纹提取-AI智能溯源”一体化技术体系:一方面通过深度神经网络建模构建高精度指标模型,实现对COD、氨氮、总磷、总氮等十多项水质指标的实时在线监测,填补传统监测预警响应滞后短板;另一方面,通过傅利叶变换、小波变换等数学分析手段结合机器学习提取污染物水体吸收光谱中的特征图谱,形成污染物全光谱特征指纹图谱,再通过机器学习构建特征图谱与不同污染源的对应模型,新采集光谱数据经图谱比对即可快速锁定污染类型与源头,将溯源效率从传统数天缩短至数个小时。迈出污染物高效朔源的第一步。
为了进一步提高朔源准确性,不能仃留在仅分析图谱数据,还要对工业园区内重点企业进行污染物指纹图谱建库。根据不同类型企业选取有代表性的工艺环节进行采样,并对该样品分别进行不同比例的纯水稀释、自来水混合、环境河水混合以及工业园区总排口污水混合,以模拟该水样在各场景下违规排放的场景;然后,将以上各样本进行全光谱图谱检测,并通过机器学习算法进行建模训练进行特征提取,并将特征入库。有了特征库,只需对实际水样进行光谱检测,系统即可根据特征匹配算法进行溯源,实现监管要求。将已经实现装备化的光谱溯源成套装备可直接安装在园区雨水排口、园区污水处理厂进水口、受纳河流水体等关键点位,即可对工业园区实现实时污染源预警及溯源监管。由于对污染企业污染特征先行调研并有效提取,大大提高了适应复杂溯源场景下的工作精度,突破了传统污染物识别与溯源的定性分析瓶颈,可应对工业园区不同行业、不同水质工况下的溯源需求,且智能分析效率大幅提升。通过全面掌握污染物组分、来源及迁移转化规律,可助力工业园区污水处理厂实现“厂外溯源—厂内优化—源头减排”的协同,精准控污、源头减污,契合双碳双控下绿色生产力发展需求,为工业园区绿色低碳转型提供关键技术支撑。
设备运行全过程无需化学试剂,无高温消解、药剂冷藏存储环节,不产生废液,从源头避免二次污染;相较于化学试剂分析技术及三维荧光技术,全光谱法采配水前处理简单,对于杂质较少的水体几乎无需前处理,对于有明显杂质的水体只需简单过虑或沉降处理即可,在保证实时性的同时综合能耗下降超过30%~50%。同时,全光谱法设备占地面积小,场地适应性强,建站成本仅为化学试剂法及三维荧光溯源站的50%或更少;建库成本和运维成本低,年运营成本(无耗材消耗、无废液处理费)仅为常规监测站的30%左右,大幅降低工业园区环保运维成本,既契合双碳双控绿色生产力发展要求,又缓解园区“环保投入高、运维压力大”的普遍痛点。
该成套装备已在袁州医药园、丰城循环经济工业园、上高高新技术产业园、山东齐鲁石化工业源、石家庄经开区工业园、金堂食用菌产业园及等多个不同行业类型的工业园区实践应用,已建成涵盖30多个行业图谱库、150多家涉水重点污染源图谱库,显示环境效益和经济效益。
作为环境标准《入河入海排污口监督管理技术指南溯源总则》(HJ1313-2023)明确的三类图谱比对技术(三维荧光图谱、全光谱图谱、质谱图谱)之一,全光谱图谱比对技术相较于多用于实验室分析的质谱技术,更适配工业园区现场实际应用场景,确保技术应用符合国家生态环境监管技术规范,提升溯源结果的权威性与可用性,为园区污染管控提供合规、可靠的技术依据。
正是基于该成套装备已在多个工业园建成涵盖30多个行业的图谱库、150多家涉水重点污染源图谱库,可实现行业识别准确率90%,单一污染源识别准确率90%,混合污染源可有效识别高风险污染源,突发污染应急处置效率从数天提升至24小时内等实证成果,该成套设备被列入2025年度绿色生产力硬核技术推荐名彔,期待在进一步推广应用中为减污降碳做出更大贡献。
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