突发水污染事故查控处一体化风险管控技术及应用

《突发水污染事故查控处一体化风险管控技术及应用》在作者多年科研和实际突发水污染事故应急处理的经验，介绍了我国突发水污染事故检查、控制、处置风险管控的相关实用技术。一是以风险水域多功能安全监测技术和设备为基础，集成一般现场采样、快速监测识别技术并搭建风险源及事故现场监视方案，以环境应急监测车载平台、无人化监测平台为载体，实现全方位、多角度事故现场应急调查；二是建立环境风险源基础信息库及监控预警体系，完善应急预案和应急管控流程，以水环境风险应急监管平台为载体，实现水污染应急事故平台化管控；三是以典型事故废水应急处置技术及设备为基础，集成应急处理工艺和应急处理设备并打造区域应急处置系统，以环境应急设备物资库为载体，实现体系化，模块化应急处置；四是推动应急监测、应急管控、应急处置各环节数据互联共享，系统化整合关键技术、关键设备、信息化和智能化管控平台，形成“查-控-处”一体化水环境风险管控体系，有效提升区域水污染应急处置能力。 《突发水污染事故查控处一体化风险管控技术及应用》作者具有多年相关经验，在实际突发污染事故中总结了很多处理处置技术、技巧，相关处置方案可操作性强，可供后续突然水污染事故的处理与处置参考。

随着全球工业化进一步深入，近年来世界各国重大环境污染事件频繁发生，对环境、人体健康及社会安全构成了威胁。我国为了应对水环境突发事故给经济与社会带来的挑战，在国家和地方层面先后启动了一批针对环境污染应急事件处理处置技术的项目，主要涵盖典型区域或行业水污染应急处理技术研究开发和应急处置技术筛选、评估等研究方向。虽然这些项目取得的研究成果大大提高了我国对突发性环境污染事故快速有效处置的能力，但上述科研项目多集中于供水水源及特定污染类别的污染应急，很少系统地将应急监测、应急管控、应急处置等进行整体研究，在关键技术、关键设备、信息化和智能化管控平台方面的融合研究还有欠缺。
笔者通过总结我国近年来区域多起水污染事故处置过程，得出现有技术及装备在应对复杂水污染应急处置能力上还存在欠缺和不足，主要体现在：①事故风险水域样品采集手段缺乏；②环境风险源基础信息库及监控体系不全；③事故废水应急处置技术体系性不强、处置设备集成度不高；④信息化、智能化地系统融合现场侦测、管控、处置的能力不足，导致应急处置在现场监测、应急处置、风险管控等方面效率不高、处置效果不好。
本书在国内外现有研究和工程实践的基础上，重点围绕水环境突发事故采样监测技术集成、事故废水处置技术及装置研发、环境风险源监控预警系统和应急管控平台建设等方面进行系统和深入的介绍。一是以风险水域多功能安全监测技术和设备为基础，集成一般现场采样、快速监测识别技术并搭建风险源及事故现场监视方案，以环境应急监测车载平台、无人化监测平台为载体，实现全方位、多角度事故现场应急调查；二是建立环境风险源基础信息库及监控预警体系，完善应急预案和应急管控流程，以水环境风险应急监管平台为载体，实现水污染应急事故平台化管控；三是以典型事故废水应急处置技术及设备为基础，集成应急处理工艺和应急处理设备并打造区域应急处置系统，以环境应急设备物资库为载体，实现体系化、模块化应急处置；四是推动应急监测、应急管控、应急处置各环节数据互联共享，系统化整合关键技术、关键设备、信息化和智能化管控平台，形成“查-控-处”一体化水环境风险管控体系，有效提升区域水污染应急处置能力。
在本书编写过程中，广泛地收集了事故废水应急监测、应急管控、应急处置等相关领域的资料，并整理归纳了“十三五”国家水体污染控制与治理重大专项“水环境风险应急监管体系与应急设备研发与示范”课题研究成果，为突发水污染事故一体化风险管控提供借鉴。由于编者水平有限，加之时间仓促，本书不足之处在所难免，敬请同行批评指正。

编者
2022年8月

闫志明，天津市环境保护技术开发中心，高 级工程师，天津市环境风险应急专家库专家，天津市环境污染损害鉴定人。多年来一直从事环境污染控制技术的研究、环境治理工程及环境咨询工作。近年来，主持或参与过国家科技重大专项、天津市科技计划项目、市环保专项等国家 级及省部级科研课题。其中，作为课题负责人正在主持国家“十三五”水专项天津滨海工业带应急课题，作为课题负责人承担并完成过天津市科技计划项目、市环保专项课题，另外，作为主要研究人员，参与过国家高技术研究发展计划863项目、“十一五”国家水专项及国家自然科学基金项目的研究工作。研究成果为天津市和生态环境部的环境管理和决策制定提供了有力的科技支撑。以一作身份在国外 SCI 和国内一类核心期刊发表文章 10 余篇，其中近年发表的 SCI 文章（water research）影响因子为7.05；申请专利6项，其中，第 一作者发明专利1项，第 一作者实用新型2项，第 二作者实用新型3项。获天津市环境保护科学技术二等奖1项、三等奖1项。

《突发水污染事故查控处一体化风险管控技术及应用》在总结突发水污染事故特点以及突发水污染事故风险管控技术现状及其需求的基础上，重点介绍风险事故现场安全侦测与快速监测技术的研发及应用、突发水污染典型事故废水应急处置技术的研发及应用、复合应急工艺与装备快速组合集成系统的构建、滨海工业带水环境风险实时管控与应急指挥系统的开发及应用、查控处一体化风险管控技术的系统化整合方案，并对突发环境污染事件的应对和挑战提出了建议。
本书可供环境监测工作人员、环境科研工作者、政府机构管理人员、高等院校环境专业师生阅读参考。

第一章概述1
第一节突发水污染事故的特点1
一、发生时空的不确定性1
二、污染源的不确定性1
三、危害的严重性2
四、监测的困难性2
五、处置的艰巨性2
六、影响的长期性2
七、影响的流域性及应急主体的不确定性2
第二节突发水污染事故的影响3
一、威胁生命和影响健康3
二、经济损失3
三、严重破坏生态环境3
第三节我国突发水污染事故风险防控形势分析3
参考文献5

第二章突发水污染事故风险管控技术现状及需求6
第一节国内外突发水污染事故应急体系能力建设现状6
一、国外突发水污染事故应急体系研究进展6
二、国内突发水污染事故应急体系研究进展11
第二节突发水污染事故应急面临的科学问题和技术难题12
一、突发水污染事故应急面临的科学问题12
二、突发水污染事故应急面临的技术难题13
第三节一体化水环境风险管控技术需求14
参考文献15

第三章风险事故现场安全侦测与快速检测技术研发与应用16
第一节多功能现场两栖无人侦测船研发与试制16
一、设备需求及技术路线16
二、多功能现场两栖无人侦测机器人控制及通信系统设计17
三、船载水质采样、监测系统的设计18
四、平台自主航行功能系统的设计与实现21
第二节远程遥控定深采样器研发及事故现场再现模拟技术集成研究23
一、远程遥控定深采样器研发与试制23
二、事故现场远程图像生成与现场再现模拟技术集成研究25
第三节水体重金属、有机物及油现场快速检测方法开发27
一、事故废水污染物现场快速分析方法27
二、事故废水中污染物实验室精细分析方法41
第四节“天-地-水”一体化环境风险应急侦测体系集成研究47
一、现场移动应急实验室研发与集成47
二、“天-地-水”一体化环境风险应急侦测体系49
参考文献50

第四章突发水污染典型事故废水应急处置技术研发与应用51
第一节难降解有机物废水应急处置技术工艺研究51
一、目标有机物的确定51
二、单一药剂对难降解有机物的去除研究52
三、复合药剂对难降解有机物的去除研究57
四、复合自由基对难降解有机物去除的机制研究60
五、难降解有机物废水处理技术的应用70
第二节重金属废水应急处置技术工艺研究79
一、典型重金属废水处理工艺与药剂79
二、重金属废水混凝-化学沉淀处理技术研究80
三、重金属废水吸附处理技术研究90
四、重金属废水去除的机理研究92
第三节基于含油废水颗粒化快速分离装置研发98
一、颗粒化诱导凝集技术实验原理98
二、颗粒化诱导凝集技术实验装置和材料99
三、颗粒化诱导凝集技术实验内容101
四、颗粒化诱导凝集技术实验结果分析101
五、颗粒化诱导凝集技术各个填料层功能分析106
参考文献106

第五章复合应急工艺与装备快速组合集成系统构建108
第一节应急处置单体设备研发108
一、模块化设备划分108
二、调节储存模块108
三、高效固液分离模块110
四、加药反应模块111
五、高效吸附过滤模块(活性炭吸附)114
六、超声微电解模块116
七、药剂存储及投加模块117
八、污泥处理模块(板框式压滤机)118
九、撬装式生化模块120
十、大型拼装式生化模块121
十一、高效膜分离模块123
十二、无动力油水快速分离模块(粗粒化)125
十三、引气气浮油水分离模块(气浮机)127
十四、高效无动力油水过滤分离模块128
第二节复杂水质处置技术研究130
一、复杂重金属废水处置工艺研究130
二、复杂难降解有机废水处理工艺研究135
三、含油废水应急处置技术工艺方案138
第三节应急储备管理与调用组合研究142
一、环境应急管理体系的概念及组成框架142
二、环境应急库设备物资的规范化储存规划145
三、环境应急库仓储业务管理150
第四节应急处置关键技术及环境应急设备物资库设备的工程应用153
一、天津某工业污染渗坑应急处理工程153
二、白洋淀上游某县高浓度难降解有机废水应急处理工程154
三、天津市某生活垃圾填埋场渗滤液应急达标治理工程154
参考文献155

第六章滨海工业带水环境风险实时管控与应急指挥系统开发与应用156
第一节滨海工业带风险源及处置数据库构建156
一、应急专家库156
二、应急物资库156
三、风险源数据库157
四、应急监测设备库157
五、标准方法库157
六、应急预案库157
七、应急处置方法库157
八、应急案例库157
九、应急监测人员库158
十、化学品库158
第二节多介质在线监控系统整合技术开发与应用158
一、环境监测预警GIS信息系统158
二、污染源监测预警系统160
三、地表水监测预警系统164
第三节基于警情分级和阈值报警的监测预警系统研究170
一、预警指标概述170
二、预警指标筛选173
三、天津滨海工业带突发水环境事故预警指标体系174
四、预警指标权重179
五、警情综合评估与分级方法181
参考文献185

第七章“查-控-处”一体化风险管控技术系统化整合方案186
第一节突发水污染事故“查-控-处”一体化风险管控技术介绍186
第二节突发水污染事故现场大数据集成与传输体系构建188
第三节滨海工业带物联网平台构建与集成研究189
一、物联网设备集成189
二、搭建传输网络190
三、IoT设备管理平台190
第四节基于大数据的人工智能指挥辅助决策系统构建190
一、面向水污染事故类型的滨海工业带典型事故废水应急处置技术选择190
二、指挥辅助决策系统应用192
参考文献195

第八章总结与展望196
一、高度重视源头防控，加大风险源排查及管控力度196
二、深化强化风险管理关键技术研究，保障科技创新的高效供给196