專(zhuān)訪(fǎng)水污染治理專(zhuān)項技術(shù)總師孟偉
水是萬(wàn)物之源，健康之本。隨著(zhù)我國工業(yè)化的高速發(fā)展，水污染事件的發(fā)生日益頻繁， 飲用水源地水質(zhì)不安全正在威脅著(zhù)人們的飲水健康。為了轉變這一狀況，2007年12月，以解決制約我國經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的水污染重大瓶頸問(wèn)題為目標的“水體污染控制與治理”國家科技重大專(zhuān)項開(kāi)始正式實(shí)施，一大批管理技術(shù)、治污技術(shù)、修復技術(shù)應運而生。在該專(zhuān)項各方的不懈努力下，城市里的黑臭水不見(jiàn)了蹤影，河流湖泊水質(zhì)逐漸變清，飲用水源地水質(zhì)達標，人們喝上了放心水。
國家“水體污染控制與治理”國家科技重大專(zhuān)項（簡(jiǎn)稱(chēng)專(zhuān)項）從2007年12月開(kāi)始正式實(shí)施，水專(zhuān)項技術(shù)總師、中國工程院院士孟偉對此不禁感慨道，這真是“十年磨一劍！”加上準備時(shí)間，到今天，專(zhuān)項已走過(guò)了12個(gè)年頭。按國務(wù)院批準的專(zhuān)項實(shí)施方案，專(zhuān)項實(shí)施了控源減排、減負修復、綜合調控“三步走”戰略；在具體實(shí)施過(guò)程中，設置了湖泊富營(yíng)養化控制、河流水環(huán)境整治、城市水環(huán)境綜合整治、飲用水安全保障、監控預警、環(huán)境戰略與政策研究六個(gè)主題。
“三步走”戰略突破千余項關(guān)鍵技術(shù)
孟偉說(shuō)，專(zhuān)項決定用3—5年時(shí)間進(jìn)行控源減排，即把“控減”重點(diǎn)污染源所需技術(shù)突破作為解決大江大河污染物超量排入的基礎。根據污染排放負荷比例，專(zhuān)項確定了將冶金、化工、制藥、輕工和紡織這五大行業(yè)作為治理重點(diǎn)，“這是由于這五大行業(yè)排放污水中，化學(xué)需氧量（COD）約占我國工業(yè)污水COD總量的66%，氨氮約占工業(yè)污水總氨氮量的82%”。
于是，專(zhuān)項系統分析廢水特性和排放特征，篩選了污染減排關(guān)鍵單元，建立了以“問(wèn)題識別—內在關(guān)系揭示—控制技術(shù)研發(fā)—工程應用示范”為核心的普適性工業(yè)水污染全過(guò)程控制技術(shù)方法，構建了工業(yè)水污染全過(guò)程控制的技術(shù)系統框架，為不同行業(yè)開(kāi)展水污染控制技術(shù)研發(fā)與應用提供方法支撐。其中，中科院過(guò)程所團隊研發(fā)的酚油協(xié)同萃取解毒—非均相催化臭氧氧化控污技術(shù)，焦化廢水全過(guò)程綜合強化處理與分質(zhì)回用成套技術(shù)等成果，已成功應用到鞍鋼、武鋼、平煤等企業(yè)17套水處理裝置中，年穩定達標處理廢水1600萬(wàn)噸，噸廢水處理成本同比降低10%—20%，率先解決了焦化廢水穩定處理的國際性難題，行業(yè)清潔生產(chǎn)達國際先進(jìn)水平。
目前，城市人口已占到我國總人口的50%，隨著(zhù)城市化進(jìn)程的加快，城市污水處理率也大幅提升。孟偉說(shuō)，我國污水處理技術(shù)和能力已達國際一流水平。得益于專(zhuān)項研發(fā)的各種技術(shù)和設備，重點(diǎn)流域城市污水處理廠(chǎng)排放標準普遍從一級B升級到一級A。
據悉，在過(guò)去的10年里，在專(zhuān)項支持下，我國突破城市污水深度脫氮除磷、農業(yè)面源污染控制等1000余項關(guān)鍵技術(shù)。推動(dòng)太湖、巢湖示范湖區消除劣五類(lèi)水體，洱海流域水質(zhì)穩定保持在Ⅱ—Ⅲ類(lèi)，淮河重要支流賈魯河流域水生態(tài)環(huán)境開(kāi)始改善、干流水質(zhì)明顯好轉；建設了500余項科技示范工程，授權專(zhuān)利1400余項，形成標準、規范或技術(shù)指南300余項。城市污水深度脫氮除磷技術(shù)支撐500余座城市污水處理廠(chǎng)出水穩定滿(mǎn)足一級A排放標準。研發(fā)大型臭氧發(fā)生器、超濾膜組件膜材料等關(guān)鍵材料和設備，形成流域水污染治理技術(shù)體系，并實(shí)現規?；瘧煤彤a(chǎn)業(yè)化。
水環(huán)境治理實(shí)現三個(gè)“轉變”、兩個(gè)“彎道超車(chē)”
孟偉總結說(shuō)，在專(zhuān)項國家目標引導下，我國水環(huán)境治理逐步實(shí)現了三個(gè)“轉變”。
“專(zhuān)項實(shí)施前，我國水污染控制是按照行政區域推動(dòng)、治理和保護的。也就是說(shuō)，一條河流上下游雖有自然聯(lián)系，但沒(méi)有管理上的聯(lián)系。每個(gè)行政區域都把自己轄區內的河流上游作為水源地，下游是排污口。而下游區域也是如此管理的。”孟偉說(shuō)，專(zhuān)項設立之初，就確立水環(huán)境治理必須是全流域管理，從區域分割控制轉向流域系統控制。
“過(guò)去我們常說(shuō)‘九龍治水’，各部門(mén)按要素來(lái)管理。如河流的水資源歸水利部管，水環(huán)境歸環(huán)保部管，河床歸國土部管等。通過(guò)專(zhuān)項，頂層設計上已走向流域綜合管理，即水資源、水環(huán)境、水生態(tài)等耦合管理、協(xié)同控制。”孟偉說(shuō)，第三個(gè)轉變是指從污染物總量控制到流域健康管理。在“十三五”，國家要求COD、氨氮分別削減10%。污染物削減并非是最終目標，目標是為改善水環(huán)境質(zhì)量、維護水生態(tài)健康。
“這三個(gè)‘轉變’符合當前國際對水環(huán)境管理的先進(jìn)理念，認識更科學(xué)、更符合自然規律。在此基礎上，專(zhuān)項完成了流域水污染治理、流域水環(huán)境管理、飲用水安全保障三大技術(shù)體系。”孟偉說(shuō)。
據介紹，在專(zhuān)項支持下，我國水環(huán)境管理技術(shù)體系還實(shí)現了兩個(gè)重要的“彎道超車(chē)”，即基于水生態(tài)功能分區、基準標準為核心的我國水質(zhì)目標管理。孟偉表示，不同地區水生態(tài)情況和功能不同，污染物總量和控制單元，水環(huán)境質(zhì)量改善，頒發(fā)排污許可證等必須建立在水生態(tài)分區管理基礎上，國家《水十條》也體現了這一點(diǎn)。
專(zhuān)項充分借鑒美國經(jīng)驗，把我國大陸劃成10個(gè)一級區、338個(gè)二級區、1784個(gè)三級區，在太湖和遼河實(shí)現了四級生態(tài)功能分區。水生態(tài)功能三級分區支撐了我國近1800個(gè)水生態(tài)環(huán)境控制單元精細化、科學(xué)化管理。
水環(huán)境基準是國家主權的一個(gè)表現形式，“原先我國是照搬美國的環(huán)境基準，但我國與美國在生物、人種等方面都不相同。專(zhuān)項研發(fā)的基準標準技術(shù)體系和方法填補了國內空白，為國家水環(huán)境管理奠定了科學(xué)基礎。在全球發(fā)表的最有影響力的環(huán)境基準論文的前10位作者中，中國環(huán)境科學(xué)院占了4位，其影響力僅次于美國國家環(huán)境基準實(shí)驗室。”孟偉說(shuō)，在水生態(tài)功能分區和基準標準兩方面，我國完成了從“跟跑”到與歐美“并跑”，某些領(lǐng)域甚至“領(lǐng)跑”。
“十三五”建流域生態(tài)廊道綜合調控
“十三五”期間，專(zhuān)項進(jìn)入“綜合調控”階段。孟偉說(shuō)，該階段的戰略布局是“231”“2”指聚焦在京津冀、太湖流域進(jìn)行綜合示范，“3”和“1”指流域水污染治理等三個(gè)技術(shù)體系并在遼河、巢湖等進(jìn)行“一河一湖一策”的應用等。
京津冀水資源短缺、水環(huán)境污染、水生態(tài)退化，專(zhuān)項根據“山水林田湖”思想，通過(guò)建立“永定河上游-北運河”與“白洋淀-大清河”兩條流域生態(tài)廊道，以水質(zhì)目標管理為牽引，圍繞上游生態(tài)涵養、中游北京城市副中心水環(huán)境質(zhì)量提升和白洋淀水污染控制、下游天津海綿城市建設、入海河流水質(zhì)深度凈化和水資源高效利用、多水源供水格局下的水質(zhì)安全保障等內容，開(kāi)展綜合調控示范，形成統一規劃、標準、監管和會(huì )商的創(chuàng )新管理制度、模式。
據悉，“十三五”期間，專(zhuān)項將全面突破水體污染控制與治理關(guān)鍵技術(shù)150項以上，成套技術(shù)50項以上，發(fā)布標準、指南、規范100項以上。到2020年，提出我國流域系統治理的科學(xué)思路與整體解決方案，體現理念創(chuàng )新、理論創(chuàng )新、技術(shù)創(chuàng )新和集成創(chuàng )新，形成具有我國特色的系列化、規范化和標準化的水污染治理、水環(huán)境管理和飲用水安全保障技術(shù)體系等。
典型案例
環(huán)科院：攻克技術(shù)難題 突破治污瓶頸
按照《國家中長(cháng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規劃綱要（2006—2020年）》要求，“水體污染控制與治理”國家科技重大專(zhuān)項（簡(jiǎn)稱(chēng)專(zhuān)項）旨在解決制約我國經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的水污染重大瓶頸問(wèn)題，是水污染控制的重大科技工程和民生工程。
中國環(huán)境科學(xué)研究院高度重視專(zhuān)項工作，集中全院優(yōu)勢力量總計投入16個(gè)研究團隊、近600名研究人員承擔專(zhuān)項實(shí)施任務(wù)。
“十一五”“十二五”期間中國環(huán)境科學(xué)研究院共承擔了10個(gè)項目38個(gè)課題，參與和主持了68個(gè)子課題，主要負責太湖、遼河、松花江等10個(gè)流域水生態(tài)功能分區、監控預警技術(shù)，以及太湖、遼河等典型流域的治理技術(shù)研發(fā)與示范。歷經(jīng)10年多的不懈努力與辛苦付出，中國環(huán)境科學(xué)研究院在水污染治理技術(shù)體系、水環(huán)境管理技術(shù)體系和流域綜合示范中攻克了一批技術(shù)難題，研發(fā)了一批關(guān)鍵技術(shù)與設備，取得了一系列重大成果，為我國水環(huán)境管理由水質(zhì)管理向水生態(tài)管理轉變，由目標總量向容量總量控制轉變，由突發(fā)性應急管理向風(fēng)險監控預警管理轉變作出了重要貢獻。
中國環(huán)境科學(xué)研究院水專(zhuān)項成果包括，研發(fā)了一批水環(huán)境管理技術(shù)；攻克了一批水體污染負荷削減關(guān)鍵技術(shù)；突破了一批流域水生態(tài)修復關(guān)鍵技術(shù)；綜合流域示范成效顯著(zhù)；專(zhuān)項成果為環(huán)境保護部管理工作提供了技術(shù)支撐。
按照國務(wù)院批復的專(zhuān)項實(shí)施方案確定的“三步走”戰略，專(zhuān)項“十三五”進(jìn)入“綜合調控”的階段，并將與“京津冀協(xié)同發(fā)展”“長(cháng)江經(jīng)濟帶發(fā)展”和“水十條”等國家戰略與行動(dòng)計劃緊密結合，聚焦京津冀區域和太湖流域開(kāi)展綜合示范。“十三五”期間，中國環(huán)境科學(xué)研究院主持承擔2017年啟動(dòng)的2個(gè)項目，11個(gè)課題，將立足專(zhuān)項已有的“十一五”“十二五”工作基礎，面向新形勢下的國家環(huán)境保護管理需求，堅持目標導向，圍繞太湖流域、京津冀區域，重點(diǎn)突破流域水環(huán)境“綜合調控”成套關(guān)鍵技術(shù)，完善和提升流域水環(huán)境管理、流域水污染治理技術(shù)體系，在典型流域開(kāi)展成果推廣和應用。
創(chuàng )新團隊
讓重工業(yè)廢水由“黑”變“綠”
——記中科院過(guò)程所曹宏斌團隊
中國科學(xué)院過(guò)程工程研究所（簡(jiǎn)稱(chēng)中科院過(guò)程所）是專(zhuān)門(mén)從事資源能源清潔轉化與循環(huán)利用規律與工程放大的國家級研究單位，設有濕法冶金清潔生產(chǎn)技術(shù)國家工程實(shí)驗室、中科院綠色過(guò)程工程重點(diǎn)實(shí)驗室和北京市過(guò)程污染控制環(huán)境工程研究中心等研究平臺，在清潔工藝、生物化工和多相反應為核心的應用基礎研究以及資源、環(huán)境、能源、化工和材料等應用領(lǐng)域形成明顯的優(yōu)勢與特色，建立了基礎研究—應用開(kāi)發(fā)—產(chǎn)業(yè)化的研究布局，積累了大量科研成果。在以清潔生產(chǎn)、廢物資源化與無(wú)害化為核心的工業(yè)污染全過(guò)程控制方面已形成較雄厚的研究積累，擁有一支多學(xué)科交叉的高素質(zhì)研究隊伍，包括在一線(xiàn)工作的院士、國家杰出青年、萬(wàn)人計劃、中科院百人計劃在內的多名研究員和一批具有博士學(xué)位的年輕科研骨干，能夠勝任基礎—應用—工程研究開(kāi)發(fā)的全過(guò)程。
20世紀90年代，中科院過(guò)程所在國內率先進(jìn)入清潔生產(chǎn)/循環(huán)經(jīng)濟領(lǐng)域，承擔了我國第一個(gè)清潔生產(chǎn)項目，完成萬(wàn)噸級示范工程建設與運行。在清潔生產(chǎn)/循環(huán)經(jīng)濟關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)方面相繼承擔國家水重大專(zhuān)項課題、國家科技攻關(guān)項目、863項目、973項目、中科院重大項目、國家科技重大專(zhuān)項、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目、國際合作項目、中石油、中石化等科研與產(chǎn)業(yè)化課題100多項，產(chǎn)生了“鉻鹽清潔生產(chǎn)新工藝集成技術(shù)”等一系列有重要影響的研究成果。
中科院過(guò)程所曹宏斌團隊在酚氰廢水萃取脫酚、焦油清潔加工、高氨氮廢水資源化、焦化廢水生物強化與深度處理等方面具有多年技術(shù)積累，建立40余套產(chǎn)業(yè)化工程，在化產(chǎn)回收和廢水資源化方面顯示了較強的科研實(shí)力，開(kāi)發(fā)的重金屬廢渣資源化、氨氮廢水處理、焦化廢水處理等多項技術(shù)已建成示范工程。在鋼鐵（冶金）、煤化工行業(yè)廢水處理領(lǐng)域承擔國家和企業(yè)委托的科研項目10項，申請專(zhuān)利50余項，授權超過(guò)20項，獲國家發(fā)明二等獎1項，省部級科技進(jìn)步一等獎2項。
中科院過(guò)程所曹宏斌團隊作為負責或主要參加單位參與了多項“十一五”“十二五”水重大專(zhuān)項課題，本團隊負責的“松花江重污染行業(yè)清潔生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)及工程示范”和“焦化廢水強化處理技術(shù)與應用”均被評為重要標志性成果。以煤化工清潔生產(chǎn)為代表的一批關(guān)鍵技術(shù)取得重要突破，順利完成示范工程研究。針對焦化廢水廢液處理研發(fā)的“陶瓷脫油—精餾蒸氨—短程硝化反硝化強化脫碳脫氮—高效混凝—常溫臭氧催化氧化”集成技術(shù)，在鞍鋼焦化廠(chǎng)建成處理規模4800m3/d的工程示范并穩定運行，主要核心技術(shù)有強化COD和總氮去除的ESND-NC技術(shù)，抗沖擊能力強、COD去除能力提高；兼具電中和與架橋能力的脫氰絮凝劑，總氰和COD去除效率明顯優(yōu)于聚鐵和PAM絮凝劑，具有高效經(jīng)濟、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)；臭氧常溫催化氧化技術(shù)，實(shí)現低濃度COD高效去除。
主要核心技術(shù)與創(chuàng )新包括：污染陶瓷膜過(guò)濾關(guān)鍵技術(shù)；精餾萃取—酚油脫除高效協(xié)同萃取技術(shù)；強化生物脫碳脫氮關(guān)鍵技術(shù)；基于總氰/有機物高效去除的混凝藥劑與技術(shù)；臭氧多相催化氧化技術(shù)。
團隊在鋼鐵、煤化工行業(yè)廢水處理領(lǐng)域，承擔或參加多項水專(zhuān)項相關(guān)的科研項目。
在“十三五”水污染治理專(zhuān)項中，中科院過(guò)程所曹宏斌團隊作為“鋼鐵行業(yè)水污染全過(guò)程控制技術(shù)系統集成與綜合應用示范”課題的技術(shù)總責任單位，負責任務(wù)分解與總結凝練，并主要具體承擔多膜組合脫鹽水回用技術(shù)、磁絮凝技術(shù)、高鹽高COD廢水處理技術(shù)、陶瓷膜材料開(kāi)發(fā)、乳化液處理設備、園區水污染控制技術(shù)優(yōu)化集成、編制鋼鐵行業(yè)水污染深度解析報告、出版《流域水污染治理成套集成技術(shù)》叢書(shū)之鋼鐵行業(yè)水污染控制分冊等任務(wù)，為業(yè)主實(shí)證工程提供焦化廢水強化處理、高鹽水處理等成套技術(shù)與工藝包，參與焦化廢水處理、濃鹽水處理等實(shí)證工程工藝設計和調試。曹宏斌研究員同時(shí)作為水專(zhuān)項標志性成果“重點(diǎn)行業(yè)水污染全過(guò)程控制技術(shù)系統與應用”的負責人，將繼續推動(dòng)重大專(zhuān)項標志性成果的推進(jìn)完成。
京公網(wǎng)安備 11010802021286號