上期介绍了NEWater在工艺优化方面开展的RO中试试验、不同种类膜的处理性能的对比研究、以及在实际生产中RO系统的性能优化。本期将介绍特色的智能化流域管理，包括生物滞留系统应对雨水径流、SWAN系统监控水库水质、以及排水沟中的内流湿地进行水体净化。
1、生物滞留系统应对雨水径流
雨水花园之类的生物滞留系统在新加坡越来越多，它能有效的滞留并处理城市地表的雨水径流。生物滞留系统通过自然作用去除地表径流中的TSS、TN、TP等，改善了终将汇入水库的地表径流的水质。新加坡国立大学的一个研究小组与PUB联手，正在研发一种全新的模块化渗水坑生物滞留系统，将有助于在新加坡以及其他热带区域的推广使用。
该系统中的过滤填料是整个系统的关键因素。这种过滤媒介是一种工程用土，与市面有售的种植用沙土物化性质有很大区别，这种土的组分是按照一定比例进行配方，并且砂质含量较少，因此这种土具有已储备且价格低等优点。
为了优化这种工程土的性能，研究人员进行了不同组分配比时的柱状试验。他们将堆肥、椰壳纤维和污水处理剩余物（Watertreatmentresidues,WTR）进行不同配比下的混合，并均匀加入一些砂子。试验结果显示，由砂子、WTR和堆肥组成的工程土去除TSS、TN、TP的效果最好。
研究人员将这种工程土作为过滤填料，并搭建了一个生物滞留系统实体模型，测试填料厚度对出水水质的影响。降雨就用合成雨水进行模拟，合成雨水用实际雨水中常见的污染物配制而成。试验结果显示不同的填料厚度可以去除97%的TSS和TP，而TN的去除率则随着填料厚度的增加和运行时间的增长而有所增长。
紧接着，科研人员又在实体模型的基础上，在当地的一所大学里搭建了全规模的雨水花园渗滤试验厂，已验证它的实际运行效果。该试验厂可以收集整个校园区域内的雨水径流，雨水花园的填料采用工程土与当地植物进行配比组合。针对降雨强度和进、出水水质都进行了连续12个月的监测。试验结果表明，随着运行时间的增加，出水TN浓度显著降低，但是由于进水中TP和TSS浓度较低，因此在出水中这两项指标的变化并不明显。出水水质基本可以达到PUB的ABC水规划中对于雨水的排放水质要求。
延伸阅读：
2、SWAN系统监控库水质
水库是一个复杂的生态环境，它会随着空间和时间的变化而变化。水库水质可以受到城市化扩张、流域内人类娱乐及其他活动的影响而发生变化。水库水质的监控主要依靠固定的在线监测站，但是在线监测站只能通过小船的航行来划定监测范围，所以其监测范围有限，或者通过手动原位测量技术，而这种技术非常消耗时间。
为了解决这一问题，新加坡国立大学的一个科研小组研发了一种智能化机器平台来对水库水质进行实时监测。这个平台叫做“NUSwan（smartwaterassessmentnetwork）”，它的外形是一只白天鹅，会在水库水面上行驶并且无人驾驶，同时自动监测水质。
NUSwan在选择监测点时会自动设定一条高效路线，并且NUSwan将逻辑操作系统做了简化设计，它会自动回到预先设定好的海岸服务站进行维修和充电。NUSwan收集到的数据会实时传输到指挥中心并发送给操作人员，根据这些数据，操作人员会对NUSwan的运行进行远程遥控并加以调整。
NUSwan系统的典型操作是在目标流域内对三个NUSwan机器人进行管控，使其对目标水体进行协作取样。通过羽毛感应梯度变化，由此更精确分析流域水体中营养物的分布。
NUSwan系统不是一个独立的系统，也可以用于其他的监测平台。例如，将NUSwan和水下机器人结合应用，就可以结合了解水库中不同深度的水体情况。NUSwan还可以与水面浮标监控系统相结合，以扩大监控的覆盖面积。
NUSwan系统携带有传感器，可以监测叶绿素-a、溶解氧、浊度、蓝绿藻等参数，也可以再增加其他传感器。结合实时数据传输系统，NUSwan还有很大的应用范围，例如水体监督、污染源追踪、甚至可以作用早期预警以及决策系统。
延伸阅读：
3、排水沟中的水体净化
新加坡的大部分集水面都由非透水性材料浇筑而成，比如沥青、混凝土等。下雨时，雨水无法迅速渗入集水面而形成雨水汇流，混杂着污染物的雨水汇流最终流入排水沟或者排水渠。而雨水是水资源的重要补给，污浊的雨水汇流将很容易形成点源或者面源污染。
在ABC水规划的驱使下，新加坡国立大学、代尔夫特大学的科学家们与PUB一起研发设计了“内流湿地”，这是一种附着在排水渠内的生物修复湿地，用来初步净化排水渠中的污水。
研究人员准备选择正华路排水沟作为试验区域，并取样分析了排水沟内的水量和水质参数，这些参数被运用到小试试验中，而正华路的内流湿地中试试验将在2016年年初安装运行。小试试验采用内流湿地的等比例缩小模型进行，科研人员测试了不同的植被种类，以求证适当的水力停留时间以及生物修复率。
试验结果表明，在内流湿地的作用下，约有75%的悬浮态沉积物都被去除。但是，目前试验中设定的水力停留时间太短，以至于大量营养物还无法被去除。并且，研究人员还发现在植被模型中，对植被稳定性起决定作用的因素是植被高度而不是植被密度。
为了验证内流湿地是否可能增加洪水风险，科研人员进行了三组高流速试验，试验结果表明在高流速状态下，基本不会发生洪水风险。
结合来自试验和模型的种种数据，最终科研人员提出有利于优化内流湿地的技术要点。尤其重要的几点包括使用更高效的植被物种，做好位于湿地之前的沉淀池的布置，为了降低底层絮凝风险要谨慎选择适当规格的底层填充物，以及湿地的结构配置要尽可能保证水力光滑。
延伸阅读：
原标题：新加坡水创新|智能化流域管理
