科 技 動 態(tài)
第九期
青島水務集團有限公司科技中心
供 水 科 技
1、我國試點水生態(tài)文明城市建設
我國多地正試點開展以水生態(tài)文明城市建設為載體，探索保障水安全新途徑。當前中國資源環(huán)境問題不斷加劇，水安全新老問題交織，特別是水資源短缺，水生態(tài)損害，水環(huán)境污染等新問題形勢嚴峻。確定的第一批水生態(tài)文明建設試點城市46個，第二批54個試點城市也已通過專家評審，這些城市將著重探索保障水安全的途徑。
第一批試點城市之一的山東省臨沂市，在推進水生態(tài)文明城市建設中，針對沂河洪水的威脅，近幾年不斷加修加固沂河堤防。目前，沂河堤防壩高路寬，不僅成了重要的防洪堤壩，還成了交通干線，并在沿線建起多處公園和景點，曾經(jīng)水災頻仍的沂河兩岸，生態(tài)環(huán)境大為改善，經(jīng)濟效益和社會效益顯現(xiàn)。在實施水生態(tài)文明城市建設中，許多城市注重地下排水管網(wǎng)建設，使污水正常排得出，澇水及時排得去。北京市吸取2012年城市內(nèi)澇教訓，投入資金進行內(nèi)澇治理，加大地下管網(wǎng)建設力度，保障排水暢通。
2、國務院重點推進節(jié)水供水重大水利工程建設
李克強總理5月21日主持召開國務院常務會議，部署加快推進節(jié)水供水重大水利工程建設，釋放深化水利改革政策新信號。
國務院常務會議明確，從今明兩年到“十三五”期間，要分步建設172項具有全局性、戰(zhàn)略性節(jié)水供水重大水利工程，以此來夯實農(nóng)業(yè)基礎、保障糧食安全，提高水資源利用效率、改善水生態(tài)環(huán)境，同時帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、促進經(jīng)濟穩(wěn)定增長。
從公開的報道來看，這已經(jīng)是今年中央再次部署新一輪水利改革。3月全國兩會期間，李克強總理在政府工作報告中提出，國家將集中力量建設一批重大水利工程，今年擬安排中央預算內(nèi)水利投資700多億元，支持引水調(diào)水、骨干水源、江河湖泊治理、高效節(jié)水灌溉等重點項目。本次國務院常務會議進一步明確水利改革目標，足以表明中央繼續(xù)深化水利改革的決心和信心。
近年來，隨著社會轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整，水利體制機制已經(jīng)越來越難適應經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。去年新一屆中央領(lǐng)導班子上任，提出要推進新“四化”和生態(tài)文明建設，對水資源支撐保障能力又提出了更高要求，因此在新的發(fā)展時期，必須繼續(xù)深化水利改革，加快建立有利于社會穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展的水利制度體系。
要實現(xiàn)深化水利改革的新目標，就必須深入貫徹黨的十八大、十八屆三中全會精神，按照中央對水利改革發(fā)展的總體部署，充分考慮水利公益性、基礎性、戰(zhàn)略性特點，重點處理好政府與市場的關(guān)系、中央與地方的關(guān)系、建設與管理的關(guān)系，這樣才會取得更大的、更圓滿的成果。
具體來說，處理好政府與市場的關(guān)系，就是要充分發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用，要使二者有機結(jié)合、優(yōu)勢互補，提高資源配置的效率和公平性；處理好中央與地方的關(guān)系，是要合理地劃分涉及水利的中央事權(quán)、地方事權(quán)，以及中央和地方共同管理的事權(quán)，這樣才能充分發(fā)揮中央和地方兩方面的積極性；而處理好建設與管理的關(guān)系，則是在加快推進水利基礎設施建設的同時，要著力強化水資源管理、水利建設管理、工程運行管理等，不斷創(chuàng)新水利社會管理和公共服務。
在處理好上述三方面關(guān)系的同時，還要進一步健全公共財政水利投入穩(wěn)定增長機制、監(jiān)管，要鼓勵和引導社會資本、民間資本投入農(nóng)田水利建設中；對于一些公益性水利工程，要制定政府補貼機制，鼓勵和引導企業(yè)、個人等符合條件的投資主體，以合資、獨資、特許經(jīng)營等方式投入水利工程建設。
目前新一輪水利改革的目標任務已經(jīng)明確。接下來，各級政府需要盡快把行動統(tǒng)一到中央的總體要求和具體部署上來，這樣才能營造全社會關(guān)注水利改革、水利投資的氛圍，推動社會各界參與到水利改革當中，到2020年實現(xiàn)跨越式發(fā)展，同步實現(xiàn)建成小康社會的理想目標。
3、美國農(nóng)村飲用水發(fā)展經(jīng)歷與經(jīng)驗
1、經(jīng)過多年發(fā)展，農(nóng)村飲水安全問題不突出
城市化程度高，城鄉(xiāng)差別小。城鄉(xiāng)飲用水水質(zhì)標準高、一致，自來水可直接飲用。所有地區(qū)均實現(xiàn)了自來水供應，飲水安全問題不突出。
2、社區(qū)水源保護措施和機構(gòu)比較完善
（1）美國約有11000個農(nóng)村社區(qū)飲用水供給系統(tǒng)，供給1億6千萬人的飲用水。這些飲用水供給系統(tǒng)以湖泊，水庫，河流為水源。這些水源一旦被污染，就需要投人大量資金進行凈化。為此，政府決策部門深刻的認識到，有效的農(nóng)村社區(qū)飲用水管理應該更加關(guān)注水源的質(zhì)量和管理機制建設。
（2）管理機構(gòu)：聯(lián)邦、州和地方三級，美國國家環(huán)?？偸鹗锹?lián)邦主要負責水資源管理的機構(gòu)。
（3）立法：清潔水法案和安全飲用水法案。
3、水源保護
（1）水源地保護區(qū)劃分：三級延伸保護區(qū)、二級嚴密保護區(qū)和一級集水區(qū)。
（2）對水源區(qū)進行嚴格保護：三級保護區(qū)內(nèi)必須防止難降解或不能聯(lián)合降解的放射性污染物和化學物質(zhì)的進人。一切可能導致地下水污染或水質(zhì)下降的活動都被嚴格禁止，包括禁止將冷卻水，濃縮水和雨水排人該區(qū)域，未與公共排水系統(tǒng)相連的家庭和工廠不允許在該區(qū)域出現(xiàn)。任何違反法令的人都被處以高額罰款。
二級保護區(qū)是取水口周圍100~200m的區(qū)域。保護地下水衛(wèi)生，最重要的是防止病原體污染。任何由人類持續(xù)干預而造成的地層破壞或移動行為都被嚴格禁止，包括建筑物建造或重建，開挖地表，有毒液體和垃圾的運輸和存放。任何違法法令的人都被處以高額罰款，不管是故意還是無意的。
一級保護區(qū)即隔離集水區(qū)，是指位于一連串的取水口周圍，約10m寬的帶狀區(qū)域。在此區(qū)域內(nèi)，除了由當?shù)厮畡詹块T授權(quán)的對取水口的維護和修繕外，上游土壤層的任何利用和擾動以及所有放射性污染都被嚴格禁止。
飲用水水源保護區(qū)都設立標志牌、警示牌，還在保護區(qū)周邊的高速路、主干道上設立道路警示牌，提示司機或行人進人飲用水源保護區(qū)。
排 水 科 技
1、天津投用移動式污水凈化站 每天處理污水3000噸
人身上臟了，可以到浴池搓澡；如今水臟了，也可通過“搓澡”變清潔。天津市北辰區(qū)小淀鎮(zhèn)溫家房子村近日投運了一套移動式污水凈化站，讓污水“搓”去雜質(zhì)，變身成為達到排放標準的清水，如今每天處理污水近3000噸。
在溫家房子村污水排放口現(xiàn)場可以看到，該設備主體由大小兩個集裝箱、一個提水泵站和一個水泥池組成，占地僅幾十平方米?！斑@套移動式污水凈化站，又名超磁分離水體凈化站，主要采取超磁分離進行水體的凈化?！闭谡{(diào)試設備的工程師王光華向記者介紹，首先利用提水泵站將污水送入超磁分離機，投加混絮凝藥劑后，讓水體里的雜質(zhì)和懸浮物通過混絮凝反應產(chǎn)生磁性，再與超磁分離機的強大磁場產(chǎn)生吸附反應，帶磁性的雜質(zhì)和懸浮物便被“搓”出水體，實現(xiàn)固液分離。凈化后的水體達到排放標準，可以直接排入河道；分離出的污物，經(jīng)過脫水加藥干燥后，再進行無公害處理。
王光華當場展示了處理前后的水，對比發(fā)現(xiàn)，處理前的水顏色墨黑，不透明，有濃烈刺鼻的味道；而處理后的水質(zhì)透明，沒有明顯雜質(zhì)。這套移動式污水凈化站日處理能力最多可達5000噸，水體中的雜質(zhì)懸浮物90%以上都能被分離出來。
目前，小淀鎮(zhèn)污水管網(wǎng)正在鋪設中，6月底前可投入使用，由于這套設備具備可移動的特點，可以安排到村里任何一個污水排放口，滿足溫家房子村生產(chǎn)污水和周邊50多家企業(yè)工業(yè)污水的處理排放需求。
2、裕川污泥處理模式將在天津濱海新區(qū)推廣
2014年5月5日，天津市濱海新區(qū)區(qū)委書記袁桐利一行80余人蒞臨裕川循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園考察調(diào)研，他對裕川全球首創(chuàng)的“微生物蛋白提取方式的污泥處理及資源化利用技術(shù)”做了高度評價，并將安排該技術(shù)在濱海新區(qū)試點區(qū)域進行嘗試與推廣。裕川集團董事長劉成林、裕川微生物公司總經(jīng)理左健、副總經(jīng)理何建強、薛詠海博士、崔靜博士等人陪同參觀。
在裕川循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園的污泥處理車間中，劉成林對公司近年來的發(fā)展歷程和未來發(fā)展規(guī)劃作了簡要介紹。袁桐利對車間設備運行管理情況以及生產(chǎn)情況進行了詳細的詢問，并對裕川全球首創(chuàng)的“微生物蛋白提取方式的污泥處理及資源化利用技術(shù)”做了高度評價。
在參觀循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園“移動森林”項目中，區(qū)委袁桐利書記做了重要講話，他提出裕川的污泥資源化利用技術(shù)，是一個很有意義的技術(shù)課題，并與隨行人員交流，安排在濱海新區(qū)試點區(qū)域進行嘗試與推廣。
“移動森林”項目是裕川微生物公司利用控根容器技術(shù)，將公司獨有的城市生活污泥水解技術(shù)產(chǎn)生的衍生物—干化殘渣，進行加工處理，開發(fā)成適合園林苗木生長的蛋白營養(yǎng)土，作為生長基質(zhì)材料，由于其保水保肥性能優(yōu)越，配合滴灌技術(shù)后，如在全天津市范圍內(nèi)推廣使用，每年可節(jié)約用水三億立方米，并有使林木易于移栽和成活率高的顯著特點。
3、脫水污泥生物產(chǎn)電研究獲進展
哈爾濱工業(yè)大學市政學院趙慶良教授課題組最新研究成果“以脫水污泥為燃料的微生物脫鹽電池的生物電化學脫鹽和產(chǎn)電”，在國際著名期刊《生物資源技術(shù)》2014年4月號被作為封面文章發(fā)表。
該研究研制了以脫水污泥為底物的生物陰極微生物脫鹽電池，同時實現(xiàn)脫鹽、產(chǎn)電和污泥穩(wěn)定，電池啟動期縮短到3天，陽極底物的pH值始終維持在6.6~7.6，系統(tǒng)穩(wěn)定運行的天數(shù)和有機物的去除率均有較大幅度的提高。這意味著脫水污泥可以作為一種適宜的陽極底物提高微生物脫鹽電池脫鹽和產(chǎn)電效能的穩(wěn)定性，而經(jīng)過一定程度穩(wěn)定化的脫水污泥可用于進一步的資源化利用。
4、碧水源雙膜過濾生活污水凈化首達飲水標準
處理完的污水能達到飲用水標準？從北京海淀區(qū)水務局了解到，一項名為“雙膜過濾”的污水處理工藝今年10月將在該區(qū)翠湖再生水廠試點應用。經(jīng)此工藝凈化的生活污水和居民家中水龍頭流出的自來水一樣干凈，這在北京市歷史上將是首次。
翠湖再生水廠位于海淀北部，2011年1月份建成運行，目前的日處理水量為1萬噸，污水主要來源于周邊的事業(yè)單位和居民小區(qū)，生活污水占了絕大部分。
今年，海淀區(qū)對翠湖再生水廠進行擴容改造，日處理水量將從當前的1萬噸增加到2萬噸。不僅處理能力翻倍，處理工藝也將換代升級。在傳統(tǒng)的生物處理工藝基礎上，增加“雙膜過濾”技術(shù)，由中關(guān)村高科技企業(yè)碧水源公司負責具體實施。
利用膜技術(shù)對污水進行凈化，這在北京市不是第一次。密云、海淀等多個區(qū)縣的新建再生水廠都有應用。“這里說的膜，其實是一根根膜絲。膜絲表面覆蓋著密密麻麻、肉眼看不到的小孔。每個小孔的直徑大約只有0.1微米，相當于1毫米的萬分之一。因為孔徑小，可以截留水中95%的微生物、懸浮物和大分子污染物，但水分子可以順利通過?！北趟催\行總監(jiān)陳春生介紹。
在普遍采用的膜處理技術(shù)上更進一步，翠湖再生水廠擬采用的“雙膜過濾”技術(shù)，顧名思義，就是在第一道膜過濾完后，再增加一道膜的過濾程序?！安贿^，和第一道膜相比，第二道膜的分離精度又精細了100倍，可以去除水中剩余的微量污染物和大部分鹽分，只留下水分子和少量礦物質(zhì)，相當于飲用水的水質(zhì)?！?span>
改造后的翠湖再生水廠將于今年10月份通水。采用“雙膜過濾”技術(shù)，該廠預計每天可產(chǎn)生7000至1萬立方米的高品質(zhì)再生水。據(jù)了解，按此工藝，每立方米生活污水的處理成本在1元左右，比普通工藝高出10%到20%。
“雖然能達到飲用水標準，但按照本市現(xiàn)有的法律法規(guī)，污水處理后產(chǎn)生的再生水還不能作為飲用水水源?！焙５韰^(qū)水務局相關(guān)負責人介紹，這部分高品質(zhì)再生水將主要用于為翠湖濕地補水，為附近小區(qū)、企事業(yè)單位提供供熱循環(huán)水等。
“實際上，除了不能喝，純水所具備的功能它都能實現(xiàn)?！标惔荷硎荆驗楸绕胀ㄔ偕|(zhì)高得多，達到飲用水標準的高品質(zhì)再生水用途也將更加寬泛，例如今后可以考慮為有特殊需求的企業(yè)、科研單位供水?！叭绻軐崿F(xiàn)大規(guī)模的應用，將能在一定程度上減少對地下水和新鮮水的需求?！?span>
5、污水處理由量控向質(zhì)控提升
截至2010年，我國縣鎮(zhèn)污水處理率60.1%，建制鎮(zhèn)污水處理率不足20%，未建成投運的污水處理廠主要分布在東北和中西部的省份；根據(jù)《國務院辦公廳關(guān)于印發(fā)“十二五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設施建設規(guī)劃的通知》，“十二五”期間，我國新增城鎮(zhèn)污水處理能力投資1040億元，占總投資4300億元的24.2%，可能主要投資于中小縣鎮(zhèn)的新建污水處理設施。
預計到2015年，我國城鎮(zhèn)污水處理市場規(guī)模789億元，其中，膜市場規(guī)模500億元，所占比例最大。
與傳統(tǒng)活性污泥處理法相比，膜處理法具有出水水質(zhì)高、占地面積小、適應能力強、剩余污泥少、運維管理易、系統(tǒng)能耗低等優(yōu)點。目前城市污水處理工藝一般采用一級處理和二級處理。一級處理主要通過物理方法去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)，經(jīng)過一級處理的污水一般達不到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》的要求。二級處理一般采用生物處理技術(shù)，利用微生物將污水中的有機物降解去除。國內(nèi)外的污水處理廠中，絕大多數(shù)采用的是活性污泥處理法和膜處理法。從原理上講，兩種方法均利用微生物去除廢水有機物，但是兩者在污水處理原理、技術(shù)成熟程度等方面存在較大差異。
膜處理法憑借自身技術(shù)優(yōu)勢，在城鎮(zhèn)市政污水處理的市場占有率逐步擴大。雖然目前活性污泥處理法市場占有率遠高于膜處理法，但未來，基于出水水質(zhì)高、占地面積小等技術(shù)優(yōu)勢，膜處理法在市政污水處理的市場占有率在逐步擴大。
MBR得到日益重視和推廣。膜生物反應器（MBR）是一種由膜過濾取代傳統(tǒng)生化處理技術(shù)中二次沉淀池的工藝。上世紀60年代末，美國最初在生活污水處理中以超濾膜分離來代替二沉池，取得了極好的效果，但當初膜技術(shù)處于發(fā)展初期，膜價格昂貴，壽命短，能耗又高，未能得到推廣和應用。上世紀80年代后，隨著膜制造技術(shù)和膜分離工藝的日益完善，MBR的研究和應用重新得到重視和推廣。
中國膜市場產(chǎn)值不斷擴大，占世界的市場份額逐步提高。1999年，全球膜行業(yè)總產(chǎn)值在200億美元左右，中國膜行業(yè)的總產(chǎn)值在28億元人民幣左右，僅占全球總產(chǎn)值的2.2%左右；而到2009年，全球膜行業(yè)總產(chǎn)值達到450億美元左右，中國膜行業(yè)的總產(chǎn)值在250億元人民幣左右，占全球膜行業(yè)總產(chǎn)值提高到9%左右。
環(huán)境產(chǎn)業(yè)面臨“政府將從總量考核向質(zhì)量考核改革”問題，現(xiàn)有水廠應政策要求將提標改造?！秶鴦赵恨k公廳關(guān)于印發(fā)“十二五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設施建設規(guī)劃的通知》中，內(nèi)容包括加快污水處理廠升級改造，對部分已建污水處理設施進行升級改造，進一步提高對主要污染物的削減能力；“十二五”期間，全國規(guī)劃范圍內(nèi)的城鎮(zhèn)升級改造污水處理規(guī)模2611萬立方米/日，可分別按行政級別及地域進行劃分。
再生水廠建設對國家緩解水資源供需矛盾、保障城市可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，受國家高度重視。根據(jù)《國務院辦公廳關(guān)于印發(fā)“十二五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設施建設規(guī)劃的通知》，到2015年，城鎮(zhèn)污水處理設施再生水利用率達到15%以上，新建污水再生利用設施規(guī)模2675萬立方米/日，可分別按行政級別及地域進行劃分。
我國城市每年污泥產(chǎn)量巨大，并且快速增長。截至2010年，我國濕污泥產(chǎn)量2040萬噸；污水處理廠的發(fā)展帶動了污泥產(chǎn)量的迅速增加，預計到2015年，污泥產(chǎn)量將達到2600萬噸。
目前國外污泥處理多為厭氧消化或好氧發(fā)酵，處置方法多用土地利用方法、以農(nóng)用為主，資源化利用程度遠高于國內(nèi)。
而我國污泥處理方法中，以濃縮脫水為主；污泥處置方法中，以填埋為主。北京市環(huán)境保護科學研究院專家于2007年曾對我國污水處理廠污泥處理、處置進行研究。結(jié)果表明，多數(shù)污水處理廠采用濃縮脫水來處理污泥，而采用穩(wěn)定化處理的污水處理廠比例不到20%。多數(shù)污水處理廠污泥的主要處置方法是填埋，而采用堆肥農(nóng)用處置的比率不到15%。
按照《國務院辦公廳關(guān)于印發(fā)“十二五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設施建設規(guī)劃的通知》，我國多數(shù)污泥尚未得到無害化處理處置，截至2010年，我國污泥無害化處置率低于25%。到“十二五”末期，我國污泥無害化處置率的目標為：城市達到70%（其中36個重點城市達到80% ）、縣城及建制鎮(zhèn)達到30%。目前來看，差距很大。預計2015年我國污泥處理處置市場規(guī)模將達到64億元。從污泥處理處置費用看，根據(jù)不同的處理處置技術(shù)，每處理處置1噸污泥需要的資金從100多元至800多元不等。
與國外城市污水再生利用相比，我國污水回用水平在污水再生利用率、再生利用水平、再生利用相關(guān)制度等方面與國外存在較大差距。
再生水利用對緩解水資源供需矛盾、減輕水環(huán)境污染、提高城市水資源利用綜合經(jīng)濟效益等具有重要意義，但我國存在城市再生水配套管網(wǎng)建設滯后、再生水相對自來水成本較高等制約因素。因此，再生水將在我國經(jīng)濟發(fā)達、嚴重缺水地區(qū)發(fā)展良好。假設再生水平均年復合增長率為10%，預計2015年，我國再生水利用總量將達到54.3億立方米；假設再生水價格取3.5元/立方米，則到2015年，我國再生水市場規(guī)模將達到190億元。
根據(jù)《北京市人民政府關(guān)于印發(fā)北京市加快污水處理和再生水利用設施建設三年行動方案（2013-2015年）的通知》，到“十二五”末，北京市規(guī)劃新建再生水廠47座，所有新建再生水廠主要出水指標一次性達到地表水Ⅳ類標準；其中，中心城區(qū)新建再生水廠11座，新城新建再生水廠15座，鄉(xiāng)鎮(zhèn)新建再生水廠21座。北京市規(guī)劃新建再生水管線484公里，其中，中心城區(qū)新建再生水管線158公里，新城新建再生水管線326公里，擴大郊區(qū)再生水循環(huán)利用。隨著配套管網(wǎng)建設跟進、自來水價格的逐步提升、水資源的日益緊張，再生水利用在北京將越發(fā)廣泛。
我國廢水污染源在線監(jiān)測市場主要從COD在線監(jiān)測儀器安裝起步，過去10年經(jīng)歷了快速的增長。根據(jù)中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，2000-2010年，我國COD污染源在線監(jiān)測儀器平均年復合增長率45.5%，截至2010年，我國COD污染源在線監(jiān)測儀器市場規(guī)模9.5億元。
我國廢水污染源在線監(jiān)測設備體系的增長中，一方面來自省控、市控重點污染源增加而新增監(jiān)測儀器安裝，另一方面由于設備在進水口和出水口，環(huán)境潮濕、使用試劑存在腐蝕性，來自于現(xiàn)有污染源企業(yè)水質(zhì)在線監(jiān)測儀器存在更新?lián)Q代的需求，一般情況下，儀器壽命在5年左右，需要定期更換?？紤]到儀器設備增量以及存量的更新量，預計到2015年，我國COD在線監(jiān)測設備市場規(guī)模將達到23.8億元。
近年來，水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)在我國地表水監(jiān)測中得到了廣泛應用，也取得了較大的進展。根據(jù)中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，2008-2010年，我國地表水在線監(jiān)測市場規(guī)模平均年復合增長率18.3%，截至2010年，我國地表水在線監(jiān)測市場規(guī)模達5.1億元。
環(huán)保部在“十二五”規(guī)劃綱要中，已明確將氨氮、氮氧化物的監(jiān)測約束性指標加入到現(xiàn)有監(jiān)測指標體系中。另外，水利部也開始重視水質(zhì)監(jiān)測工作，逐步建立覆蓋全國的水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)絡體系。
