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十年一剑 换得河清海晏
——专访水污染治理专项技术总师孟伟

更新时间:2017-06-23 来源:科技日报 作者:李禾

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难降解石化废水处理设备和工程

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中国科学院南京地理与湖泊研究所承担的“仿生式水面蓝藻富集清除设备”在安徽巢湖市通过验收

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上海交通大学洱海研究基地工作站的研究人员正在分析洱海水样

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经过治理洱海已部分恢复生物多样性

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武钢示范工程臭氧催化氧化

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含酚废水酚油协同萃取中试

  水是万物之源,健康之本。随着我国工业化的高速发展,水污染事件的发生日益频繁,饮用水源地水质不安全正在威胁着人们的饮水健康。为了转变这一状况,2007年12月,以解决制约我国经济社会发展的水污染重大瓶颈问题为目标的“水体污染控制与治理”国家科技重大专项开始正式实施,一大批管理技术、治污技术、修复技术应运而生。在该专项各方的不懈努力下,城市里的黑臭水不见了踪影,河流湖泊水质逐渐变清,饮用水源地水质达标,人们喝上了放心水。

  国家“水体污染控制与治理”国家科技重大专项(简称专项)从2007年12月开始正式实施,水专项技术总师、中国工程院院士孟伟对此不禁感慨道:这真是“十年磨一剑!”加上准备时间到今天已走过了12个年头。按国务院批准的专项实施方案,专项实施了控源减排、减负修复、综合调控“三步走”战略;在具体实施过程中,设置了湖泊富营养化控制、河流水环境整治、城市水环境综合整治、饮用水安全保障、监控预警、环境战略与政策研究六个主题。

  “三步走”战略突破千余项关键技术

  孟伟说,专项决定用3—5年时间进行控源减排,即把“控减”重点污染源所需技术突破作为解决大江大河污染物超量排入的基础。根据污染排放负荷比例,专项确定了将冶金、化工、制药、轻工和纺织这五大行业作为治理重点,“这是由于这五大行业排放污水中,化学需氧量(COD)约占我国工业污水COD总量的66%,氨氮约占工业污水总氨氮量的82%”。

  于是,专项系统分析废水特性和排放特征,筛选了污染减排关键单元,建立了以“问题识别—内在关系揭示—控制技术研发—工程应用示范”为核心的普适性工业水污染全过程控制技术方法,构建了工业水污染全过程控制的技术系统框架,为不同行业开展水污染控制技术研发与应用提供方法支撑。其中,中科院过程所团队研发的酚油协同萃取解毒—非均相催化臭氧氧化控污技术,焦化废水全过程综合强化处理与分质回用成套技术等成果,已成功应用到鞍钢、武钢、平煤等企业17套水处理装置中,年稳定达标处理废水1600万吨,吨废水处理成本同比降低10%—20%,率先解决了焦化废水稳定处理的国际性难题,行业清洁生产达国际先进水平。

  目前,城市人口已占到我国总人口的50%,随着城市化进程的加快,城市污水处理率也大幅提升。孟伟说,我国污水处理技术和能力已达国际一流水平。得益于专项研发的各种技术和设备,重点流域城市污水处理厂排放标准普遍从一级B升级到一级A。

  据悉,在过去的10年里,在专项支持下,我国突破城市污水深度脱氮除磷、农业面源污染控制等1000余项关键技术。推动太湖、巢湖示范湖区消除劣五类水体,洱海流域水质稳定保持在Ⅱ—Ⅲ类,淮河重要支流贾鲁河流域水生态环境开始改善、干流水质明显好转;建设了500余项科技示范工程,授权专利1400余项,形成标准、规范或技术指南300余项。城市污水深度脱氮除磷技术支撑500余座城市污水处理厂出水稳定满足一级A排放标准。研发大型臭氧发生器、超滤膜组件膜材料等关键材料和设备,形成流域水污染治理技术体系,并实现规模化应用和产业化。

  水环境治理实现三个“转变”、两个“弯道超车”

  孟伟总结说,在专项国家目标引导下,我国水环境治理逐步实现了三个“转变”。

  “专项实施前,我国水污染控制是按照行政区域推动、治理和保护的。也就是说,一条河流上下游虽有自然联系,但没有管理上的联系。每个行政区域都把自己辖区内的河流上游作为水源地,下游是排污口。而下游区域也是如此管理的。”孟伟说,专项设立之初,就确立水环境治理必须是全流域管理,从区域分割控制转向流域系统控制。

  “过去我们常说‘九龙治水’,各部门按要素来管理。如河流的水资源归水利部管,水环境归环保部管,河床归国土部管等。通过专项,顶层设计上已走向流域综合管理,即水资源、水环境、水生态等耦合管理、协同控制。”孟伟说,第三个转变是指从污染物总量控制到流域健康管理。在“十三五”,国家要求COD、氨氮分别削减10%。污染物削减并非是最终目标,目标是为改善水环境质量、维护水生态健康。

  “这三个‘转变’符合当前国际对水环境管理的先进理念,认识更科学、更符合自然规律。在此基础上,专项完成了流域水污染治理、流域水环境管理、饮用水安全保障三大技术体系。”孟伟说。

  据介绍,在专项支持下,我国水环境管理技术体系还实现了两个重要的“弯道超车”,即基于水生态功能分区、基准标准为核心的我国水质目标管理。孟伟表示,不同地区水生态情况和功能不同,污染物总量和控制单元,水环境质量改善,颁发排污许可证等必须建立在水生态分区管理基础上,国家《水十条》也体现了这一点。

  专项充分借鉴美国经验,把我国大陆划成10个一级区、338个二级区、1784个三级区,在太湖和辽河实现了四级生态功能分区。水生态功能三级分区支撑了我国近1800个水生态环境控制单元精细化、科学化管理。

  水环境基准是国家主权的一个表现形式,“原先我国是照搬美国的环境基准,但我国与美国在生物、人种等方面都不相同。专项研发的基准标准技术体系和方法填补了国内空白,为国家水环境管理奠定了科学基础。在全球发表的最有影响力的环境基准论文的前10位作者中,中国环境科学院占了4位,其影响力仅次于美国国家环境基准实验室。”孟伟说,在水生态功能分区和基准标准两方面,我国完成了从“跟跑”到与欧美“并跑”,某些领域甚至“领跑”。

  “十三五”建流域生态廊道综合调控

  “十三五”期间,专项进入“综合调控”阶段。孟伟说,该阶段的战略布局是“231”“2”指聚焦在京津冀、太湖流域进行综合示范,“3”和“1”指流域水污染治理等三个技术体系并在辽河、巢湖等进行“一河一湖一策”的应用等。

  京津冀水资源短缺、水环境污染、水生态退化,专项根据“山水林田湖”思想,通过建立“永定河上游-北运河”与“白洋淀-大清河”两条流域生态廊道,以水质目标管理为牵引,围绕上游生态涵养、中游北京城市副中心水环境质量提升和白洋淀水污染控制、下游天津海绵城市建设、入海河流水质深度净化和水资源高效利用、多水源供水格局下的水质安全保障等内容,开展综合调控示范,形成统一规划、标准、监管和会商的创新管理制度、模式。

  据悉,“十三五”期间,专项将全面突破水体污染控制与治理关键技术150项以上,成套技术50项以上,发布标准、指南、规范100项以上。到2020年,提出我国流域系统治理的科学思路与整体解决方案,体现理念创新、理论创新、技术创新和集成创新,形成具有我国特色的系列化、规范化和标准化的水污染治理、水环境管理和饮用水安全保障技术体系等。

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