全面構建流域水污染治理技術體系
云南大理洱海
基于“MVR—多效蒸發—燃燒”堿回收處理關鍵技術
長沙市污水處理廠污泥高級厭氧消化工程
“種—養—生”農業面源污染一體化防控效果圖
淮安洪澤尾水濕地
【谷騰環保網訊】水體污染控制與治理科技重大專項（以下簡稱“水專項”）圍繞構建我國流域水污染治理技術體系的戰略目標，按照“控源減排、減負修復、綜合調控”三步走戰略，部署項目（課題）510個，開展重點行業、城鎮生活、農業面源三大領域的水污染控制和湖泊、河流、城市水體三類水環境改善的技術研發與工程示范，結合研究成果的推廣應用，支撐我國流域水污染治理攻堅戰等國家重大戰略計劃的實施。
“十三五”期間，水專項獨立課題“國家水體污染控制與治理技術體系與發展戰略研究”（課題編號：2018ZX07701001）設置了流域水污染治理技術體系集成的專題研究任務。流域水污染治理技術體系是以污染負荷控制和水環境改善為目標的技術集群，以整體解決不同流域、區域水環境問題為導向，集成系統的技術方法，形成有針對性的技術模式，提出整體的技術解決方案。技術體系由重點行業水污染控制、城鎮生活污染控制、農業面源污染控制和受損水體修復4個技術系統組成。
水專項針對湖泊、河流和城市水體三類水域，制定了流域水污染治理的技術路線圖，編制了針對不同水域和目標的流域治理分類指導方案和總體解決方案，發布流域水污染治理技術發展藍皮書，為流域水污染治理提供了系統性技術支撐，全面提升了我國流域水污染綜合治理能力和整體技術水平，為我國重點行業、城市生活和農業面源領域的水污染負荷大幅度削減，以及湖泊、河流、城市水體的水環境質量和水生態狀況顯著提升提供了科技支撐，也有力地支撐了水污染防治攻堅戰、長江生態保護、城市黑臭水體治理和海綿城市建設等國家重大戰略行動。
關注一：以重點行業水污染全過程低成本控制為目標，致力于全行業綠色發展，構建先進適用的工業水污染全過程控制技術系統
水專項在重點行業污染控制方面，形成工業污染全過程控制治污理念，突破重點行業水污染控制重大技術瓶頸。針對工業水污染全過程控制機制模糊的難題，提出“工業污染全過程控制”的定義與內涵，實現基于污染物生命周期的全過程綜合優化控制。奠定了工業污染以微觀機理帶動宏觀全過程控制技術突破的理論基礎，為污染全過程控制尤其是難降解工業廢水的治理提供新的科學支撐。在此概念方法框架下指導了重點行業水污染全過程控制技術系統的構建。
突破了行業技術瓶頸，補齊了技術短板，實現行業全鏈條技術提升。截至目前，針對鋼鐵、石化、制藥、造紙、有色等重點行業的廢水污染特性，從單元、工序到園區進行過程減排及末端綜合污染控制，突破了八大重點行業水污染控制重大技術瓶頸，研發了關鍵核心技術28項，形成了近100項產業化技術/工藝包/裝備。突破了行業技術瓶頸，補齊了技術短板，實現行業全鏈條技術提升，推動水專項成果的工程化和產業化應用。
對標國際國內技術發展，實現行業技術進步大幅提升。水專項實施前后，重點行業技術系統技術就緒度總體上從2級~4級提高到6級~9級，推動我國相關行業水污染控制技術由國際跟跑到國際領先。
構建重點行業水污染控制技術創新體系。突破了鋼鐵行業生產過程節水、焦化廢水深度處理及回用、高鹽水資源化利用、園區水網絡優化等重大技術瓶頸，形成了覆蓋綠色供水、源頭節水、廢水強化處理、廢水回用和園區水網絡優化等全生命周期的水污染控制集成技術。其中焦化廢水處理、綜合廢水深度處理與回用等卡脖子技術，在鞍鋼、河鋼等特大型鋼鐵、煤化工企業建設5項行業首套工程。
突破石化行業ABS復合凝聚、高含油含鹽乳化廢水協同破乳除油、高濃度有機廢水脫毒預處理等重大技術瓶頸，形成了覆蓋煉油—大宗化學品—合成材料全鏈條的重點裝置識別、源頭減排、綜合污水提標與回用等水污染全過程控制技術。
突破制藥行業基于培養基替代策略的發酵水污染控制技術、頭孢氨芐酶法合成與綠色分離技術、原料藥結晶清潔生產技術等關鍵核心技術，形成大宗抗生素從發酵減排、酶法合成、綠色分離、結晶母液回收等清潔生產工藝到廢水深度處理和殘留藥物脫毒的集成技術系統，為解決制藥行業水污染問題提供核心技術方案。
突破了造紙行業無元素氯漂白、蒸煮置換脫木素、MVR等重大技術瓶頸，形成覆蓋化機漿、化學漿、廢紙漿和造紙等工藝的清潔生產關鍵技術，首創化機漿廢水組合蒸發堿回收處理技術，解決了化學漿三大組分連續分離的國際難題，構建了先進可靠、綜合成本最小化的造紙行業水污染全過程控制技術體系。
突破鋅電解行業陰極出槽挾帶液原位刷收和陽極泥最優控制等陰陽極智能和自控削污減水清潔生產技術，在生產過程中實現產品生產與污染物削減的協同，顯著提升濕法電解過程清潔生產水平和技術裝備的現代化水平，形成了環境、經濟與社會三大效益共贏的鋅電解整體工藝重金屬廢水源削減成套技術體系。
關注二：構建城鎮水污染控制與水環境綜合整治理論與技術系統，支撐我國城鎮水環境綜合整治及生態恢復
城鎮生活污染控制技術系統包括排水系統優化與管網改造、降雨徑流污染控制、污水高標準處理、污泥安全處理處置與資源化利用、集鎮水污染控制和水體修復與生態恢復等6個方面，以支撐我國城鎮水環境綜合整治及生態恢復為目標，構建城鎮水污染控制與水環境綜合整治理論與技術系統。
在排水系統優化與管網改造方面，在規劃設計、建設修復、檢測評估和運維管理環節上突破城鎮排水系統檢測與優化控制等關鍵技術，全面構建排水管網改造與優化技術體系。如研發了領先國際水平的排水模式選擇的多目標決策模型技術和大型污水管道輸水方式決策技術，重點突破了管道檢測與修復、對排水系統的仿真模擬與優化調度等關鍵技術。在管網淤積檢測及控制、疏通清淤分離、原位修復等方面，重點研發了一批具有自主知識產權的關鍵技術材料裝備，建立了材料裝備質量檢測與評估體系，構建了產業化推廣平臺，實現管道檢測修復等材料裝備國產化，大幅提升我國排水管渠原位修復的整體水平。項目組在重慶、常州、上海等地建立示范應用工程或平臺30余個，涉及京津冀、環太湖、長江經濟帶、三峽庫區、滇池和巢湖六大流域。
在城鎮降雨徑流污染控制方面，形成了城鎮降雨徑流污染控制全鏈條技術體系，研發了70余項支撐技術（點），突破了徑流污染負荷評估、規劃設計及設施應用效果監測關鍵技術，構建了成片區低影響開發工程徑流污染控制關鍵技術，突破了老城區合流制溢流污染控制技術，形成了分流制初期雨水凈化與綜合利用關鍵技術，在京津冀、太湖、巢湖、滇池和三峽庫區等流域和深圳市實施了40余項工程示范，為我國城鎮降雨徑流污染控制提供了科技支持。
在城鎮污水高標準處理與利用技術方面，開展了全鏈條、全流程、全系統的關鍵技術開發，形成了城鎮污水高標準處理與利用成套技術1套，包括城鎮污水強化預處理工藝系統、城鎮污水懸浮填料強化硝化工藝系統、城鎮污水MBR強化脫氮除磷工藝系統、城鎮污水深度凈化處理工藝系統、城鎮污水處理全過程診斷與優化運行技術、城市污水新興微量污染物全過程控制技術等關鍵技術，突破20項支撐技術，延續性支撐技術點95項。水專項注重關鍵技術的集成，將多個單項技術（設備）進行有效集成，形成城鎮污水系統一級A穩定達標及節能降耗省地關鍵技術、城市污水處理廠氧化溝系統升級改造技術等40項集成技術，并推廣應用，系統性地解決了我國城鎮污水高標準處理與利用的技術難題，全面推動了我國城鎮污水處理行業的科技進步與產業發展。
在污泥安全處理處置與資源化利用方面，打通高含水率污泥梯級深度脫水關鍵技術環節；攻克低有機質污泥傳統低含固厭氧消化效率低，傳統好氧發酵周期長、臭氣控制難，干化焚燒熱利用效率低、調控難、能耗高及二次污染的技術難題；緩解污泥穩定化產物土地利用受限的前置性技術壓力，實踐論證了污泥土地利用的技術路線；開發低溫真空脫水干化、高壓隔膜壓濾脫水、污泥熱水解等裝備，填補了國內空白；優化提升了離心、圓盤和槳葉干化等污泥減量裝備性能；開發了集成膜覆蓋/動態好氧發酵、噴霧干化—焚燒、干化—自持焚燒、熱解炭化等關鍵技術裝備，實現產業化推廣應用。一系列關鍵技術與成套裝備，構建了城鎮污泥安全處理處置技術體系，整體技術應用水平實現了與發達國家“并跑”，頒布了一批污泥標準指南和技術導則，初步形成了我國污泥處理處置標準管理體系，顯著提升我國污泥處理處置設施的運行水平與創新能力。
在集鎮污染治理方面，研發了標準化、模塊化、一體化的集鎮污水處理裝備19種，所涉及的裝備涵蓋了集鎮污水收集、輸送、處理的全流程。新型裝備在經過水專項的定點測試后，迅速運用于全國的集鎮污水處理工程建設，對提高全國集鎮污水建設及管理水平具有重要的促進和保障作用。同時，形成了適宜我國不同地域特點的集鎮水環境整體解決方案。
在城鎮水體修復與生態恢復技術方面，水專項針對太湖、巢湖、海河、滇池、三峽庫區等流域的典型城鎮水體開展水體修復與生態恢復技術研究。在系統研判城鎮水體類型、污染成因、水動力特征的基礎上，形成了1套城鎮水體修復與生態恢復技術，研發了4項關鍵技術，突破了67個支撐技術點，形成了以監測評估、負荷控制、水質提升、生態恢復為核心的城鎮水體修復與生態恢復技術體系。
關注三：以提升流域農業面源污染治理成效為目標，構筑農業面源污染控制技術集成與應用技術系統
水專項提出以“種—養—生”循環產業鏈技術模式實現農業面源污染的一體化防控。從流域區域的尺度深入解析農業面源污染的來源并形成協同治理方案，推動生態環境源頭治理、系統治理、整體治理，形成11項成套技術和34項關鍵技術，探索了一系列有關技術推廣路徑、多元主體共治、長效保障機制等制度體系。這些技術模式在太湖苕溪、山東濱州、江蘇武進、巢湖店埠河等流域開展了超過3000km2的集成示范與推廣，包括“政府主導—科技支撐—制度創新—多方參與”縣域種養生污染一體化防治與管理的安吉案例，以企業為主力軍、生態循環的“種—養—生”污染一體化防治與管理的濱州案例，“‘四清’技術體系—精準診斷調控—生態文明帶動新農村建設”村域治水的新康案例，以產業融合發展、環境與社會經濟發展和諧統一、生態文明體系建設為目標的洱海案例。截至2019年年底，在全國20幾個省市推廣，累計削減COD、TN和TP分別超過97萬噸、10.7萬噸和1.6萬噸，創造經濟效益超過60億元，有力支撐了流域區域水環境質量改善，助力了污染防治攻堅戰、鄉村振興計劃、農村人居環境整治等國家戰略實施。
水專項創建了“源頭減量—過程攔截—養分再利用—末端修復”的種植業面源污染全程防控技術體系，梳理、篩選出“基于4R的農田氮磷流失全程防控”等多項種植業面源污染防控技術，從源頭削減技術、過程攔截系統構建及基于技術集成的全過程全時段污染物削減三個方向進行創新，突破了種植業面源污染防控的技術瓶頸，構建了面源污染防控的技術體系與模式，實現了COD、TN和TP排放量40%、30%和30%以上的有效削減，實現了農田徑流氮磷的近零排放，顯著改善了區域農業生態環境。
水專項構建了“源頭減量—生物發酵—全程控制—多元處理—農牧循環”的養殖業污染防控技術體系，實現了養殖業污染趨零排放，提出了以“源頭減量—生物發酵—全程控制—多元處理—農牧循環”為思路的養殖業面源污染防控技術路線；梳理、評估和篩選出“基于微生物發酵床的養殖廢棄物全循環利用”等多項養殖業面源污染防控技術，從源頭減量、過程發酵等多元處理及全循環資源利用等方面進行創新，突破了養殖業污染控制的技術瓶頸，構建了糞污收集、處理和利用的全程種養一體化防控體系，實現了養殖業污染趨零排放。
水專項梳理、篩選出“與種植業相融合的農村生活污水生物生態組合處理”等多項技術，從生物處理技術的高效低耗、生態處理技術的穩定資源化利用和菜單式可選技術體系三個方向開展創新研發，突破了農村復雜環境下的技術適應性難題，填補了我國農村的生活污水處理技術體系的空白。
關注四：以解決我國受損河流、湖泊生態功能不足與生態完整性受損等突出環境問題為目標，為受損水體修復提供技術支撐
經過水專項三個“五年”的實施，受損水體修復技術系統基本上在十大流域進行了示范推廣，重點治理與修復了“三河三湖”，研發了一系列具有顯示度的成套/關鍵技術，梳理形成了對流域環境提升顯著的40項典型示范工程和5項流域綜合示范案例。
突破了受損河流水質提升及生態完整性修復技術難點。明晰了河流生態退化驅動機制，闡明了水生植被修復原理；突破形成了河流生態完整性構建、河流原位凈化能力維持、異位人工濕地凈化功能穩定化等技術。以“上中下游”分區修復的技術鏈條為主線，構建了“上游源頭清水產流—中游完整性修復—下游洲灘恢復”的河流水質提升和生態完整性修復成套技術，提升了河流上游源頭區的水源涵養與清水產流功能，水源涵養能力提升5%以上，枯水期徑流量增加10%以上；提高了河流中游區域的生物多樣性和水體自凈能力，本土物種數量增加了50%，浮游動物生物多樣性香農指數提高80%以上，水體TN和TP去除分別提高至50%和40%以上；提升了河流下游河漫灘區域的生態功能，特大夏汛時泥沙攔淤厚度20mm以上。相關技術在松花江、遼河、淮河、東江等全國各流域進行示范應用，推廣示范了180個項目，規劃、設計與恢復的河段超過500km，濕地面積超過4500km2。提升了我國河流水體修復工程化水平，支撐了我國河流流域水環境質量的持續改善。
攻克了受損湖泊生境改善及生態功能提升技術難題。揭示了富營養化湖泊氮磷循環特征，明確了生態修復關鍵制約因子；突破形成了不同類型湖濱緩沖帶結構功能優化及穩定化技術、污染底泥精準疏浚與處理處置技術及裝備等。構建了“湖蕩與河口凈化—湖濱緩沖帶生態修復—湖灣生境改善與湖泊綜合調控”的湖泊生態修復技術，解決了湖泊重要功能區生境改善與修復的難題，湖蕩濕地恢復及入湖河口水質凈化技術使水體的TN和TP去除效率分別達到25%和40%以上；緩沖帶水質凈化和湖濱帶多樣性修復技術將入湖徑流TN和TP凈化率分別提升至30%和50%以上，近岸湖濱帶植被覆蓋度提升至70%；藍藻打撈技術將藍藻去除率提升至80%，底泥資源化利用技術將處置成本降低1/3，沉水植被恢復與水生態調控技術使湖灣沉水植被蓋度大幅增加。相關技術在太湖、巢湖、滇池、洱海、三峽、白洋淀等流域大規模推廣應用，恢復河口濕地規模60萬畝以上，恢復湖濱緩沖帶超過400km，累計污染底泥清淤總量達到1500萬m3，支撐了50多個湖泊的湖濱緩沖帶生態修復。
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