如何在治水实践中推动优化技术创新

作者:李莉    文章来源:中国环境报    点击数:2114    更新时间:2016-11-18

 ◆李莉

日前,2016年江苏环保新技术交流会在南京举行,实施10年的“水体污染控制与治理”科技重大专项(以下简称“水专项”)研究成果成为展会的亮点之一。

在“山水林田湖流域综合治理多媒体沙盘”前,“水专项”展区工作人员向记者介绍,流域综合治理是将“山水林田湖”各要素作为一个完整的生命共同体,统筹上下游、干支流,通过系统控源、水生态修复和流域监控预警等治理和管理技术的支撑,进行系统治理、整体保护。

据介绍,根据这一理念,“水专项”研发集成了一批煤化工、冶金等行业全过程污染控制等方面的关键技术,并进行工程化应用。

此次展会期间,水专项专门召开了技术交流与推广会,邀请专家介绍了重点行业(石化、精细化工、焦化废水、印染、纺织、制药等)废水污染控制等水专项技术成果,解决地方实际问题,为区域环境治理和促进经济健康发展发挥更大作用。

太湖示范区消除劣Ⅴ类,淮河重污染支流贾鲁河水质明显好转,洱海水质稳定保持在Ⅲ类,全面支撑了 “水十条”实施和海绵城市建设。

□ 推动行业全过程控制 助力绿色发展

目前,化工、印染、制药三大行业是国民经济支柱产业,占工业产值的20%以上,同时也是重污染行业;其废水排放约占工业排放量35%左右。这类废水面广量大、盐分高、毒性大、难降解,是水污染治理的难点和环境中有毒有机污染物的主要来源之一。

在国家水专项淮河项目支持下,南京大学团队通过自主研发出复杂体系毒害污染物资源化、高效转化与毒性减排为核心的高浓度化工有机废水成套处理技术与装备,成功解决了上述问题。

江苏淮河化工有限公司是全球最大的“一硝基甲苯及下游衍生产品”生产企业,废水水量7000t/d,高浓度水COD约6000mg/L。通过这项技术装备的处理,排水水质不仅达到江苏地方排放标准,而且达到了美国EPA工业废水排水生物急性毒性标准。

印染废水具有水量大、有机污染物含量高、碱性大、水质变化大等特点,属难处理的工业废水之一。在实际过程中,印染废水的厌氧处理效果不佳。

针对这一问题,大连理工大学环境学院教授张耀斌和他的团队,开发了一种新型厌氧与物化相结合的处理技术——零价铁强化厌氧处理技术:将零价铁置于厌氧反应器内,利用零价铁对厌氧还原的增强作用,降低氧化还原电位,提高厌氧微生物活性,促进厌氧生物处理中的厌氧产酸和厌氧产甲烷,从而提高有机物处理和脱色效果,达到进一步提高水质的效果。

这一技术在大连来克精化有限公司等企业成功运用。零价铁强化厌氧反应器对实际印染废水的COD去除率达到30%~50%,脱色率达到50%~60%,而普通厌氧反应器的COD去除率则低于10%,色度去除率低于20%。

“制药行业是国家环保规划要重点治理的12个行业之一。”据中国环境科学研究院研究员曾萍介绍,制药企业产生的废水中除含有大量有毒有害难降解有机物外,有的还存在大量成品抗生素及其前致物等强微生物毒性和抑制性的物质,其废水毒性大,COD高,可生化性极差,废水的pH值极端、水质、水量波动大。

对此,水专项专门针对制药行业废水治理及资源化开展研究,沉淀结晶-树脂吸附处理含铜废水技术就是其中一项关键技术。通过向废水中加碱控制废水pH,使得99.9%的铜离子沉淀分离,上清液采用树脂吸附进一步降低废水中的铜离子(低于1ppm)与黄连素,而沉淀物经过压滤、清洗等处理后以碱式氯化铜的形式得以回收,铜的去除率也大大提高,由进水时的8000~15000mg/L,实现出水20mg/L以下,急性毒性去除也达90%以上。

□ 深化城镇控源减排 推动海绵城市建设

在我国面临着巨大的能源与环境双重压力的情况下,对污水处理厂提标建设、高等级再生水利用、污泥能源化资源化、水体生态修复,是实现可持续发展的必然要求。

在展会上,一组名为PHOTOSYSTEM的污水生态处理系统吸引了记者的目光。“这一系统是一种由表层植物床和底层生物反应床构成的复合生物生态处理系统。”上海交通大学水污染控制设计研究所所长何义亮博士介绍:“现在广大的农村地区和很多小区城市的开发,都涉及分散污水的处理应用和一些景观水的再利用。而这一污水生态处理系统就是针对这样的领域所开发的,原理就是将植物的净化作用和微生物的氧化分解作用耦合在一起,呈现出跟景观良好的融合,既能净化污水,又能使水回用,而且具有造价低,免于维护管理和应行费用低、节能的特点。”

“污泥处理是污水处理的一个重要环节。”“污泥是污水处理全过程资源回收利用的关键,技术创新是核心。”同济大学环境科学与工程学院戴晓虎教授告诉记者,通过科技投入,特别是水专项研究的引领,目前我国已经开发了适用于我国泥质的关键共性技术及装备,已达到市场推广阶段,实现了从无到有、从点到面的突破。

在谈到污泥处理处置现状时,戴晓虎表示,由于我国污泥低有机质高含沙的泥质特点,增加了污泥处理的难度,合理的处置路线还未打通,部门协调困难,配套保障、激励和财税政策体系尚未形成,目前状况还不容乐观。他呼吁,要像重视水处理一样重视污泥处理处置。

□ 加强农业面源治理 建设美丽乡村

“只有突破种植业面源污染控制、畜禽养殖废弃物循环利用、农村生活污水处理等关键技术,才能实现农业农村区域面源污染负荷有效减排。”中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所副所长朱昌雄表示。

为此,通过水专项的实施,形成了“减量-阻断-回用-修复”(4R)种植业面源污染一体化控制、微生物发酵处理的养殖废弃物全循环利用式等一系列模式。

一边已浑浊成黑灰色的水,一边是小鱼自在游弋的清水,如果不是江西金达莱环保股份有限公司副总经理曹解军的解说,谁也不会想到它们是连在一起的,这其中的“机关”正是兼氧膜生物反应器农村分散式污水处理装置。

作为水专项支持的项目,该装置技术攻克了有机污泥近零排放、气化除磷、污染物同步降解三大技术难关,实现污水高效处理。配上跟踪器,利用互联网技术,进行远程监控和故障自动报警,通过设立“流动4S站”进行维护保养,在无人值守的条件下,实现对污水处理设施实时、精确管理。与国际惯用技术相比,大大简化操作,占地节省75%以上,运行成本降低20%以上,外排污泥量减少95%以上,对周边环境影响小,可临近生活区建设,且出水达城镇污水处理一级A标。

记者了解到,作为国务院指定援外物资,该成果获得了“为‘中国制造’赢得了声誉”的称赞,同时成为国际维和部队采购的技术,已出口500余套设备至意大利等14个国家,开创了我国污水处理装备大规模出口之先河。目前它也被广泛应用于国内28个省、直辖市,特别在洱海面源污染控制、大连城市黑臭水体治理等项目中表现卓越。

针对各类畜禽粪便和厨余废弃物成分复杂,各种可生物降解的物料繁多,特别是其臭味控制方面,北京市水利科学研究所和中国农业大学共同研究开发了猪粪、秸秆与厨余联合堆肥技术,通过对比分析7种不同堆肥物料配比的环境和技术标志,确定了联合堆肥物料的最佳比例为62%猪粪+18%秸秆+20%厨余,通过每半小时的间歇式通风,可实现渗滤液零产生,有效地控制了臭气并且具有良好的固氮保氮的效果。

目前,已在北京周边地区县建成若干个联合堆肥长,累积处理各类畜禽粪便和厨余废弃物总量达到两万吨以上,产生精品有机肥6000吨,替代化肥300吨。

□ 创新流域监控预警 支撑环境管理转型

流域水质目标管理是实现我国总量控制、质量控制和风险防范三位一体的管理模式,是党的十八大提出的生态文明制度建设的重要支撑手段。为此,水专项创新流域水环境管理模式,突破了水生态环境功能分区、水环境本土基准制定、水环境天地一体化监测、容量总量控制与排污许可管理、环境风险评估预警等核心技术。

其中,一套自主研发的、符合我国从国家到县四级环境监测部门实际应用需求的“水环境监测信息集成、共享与决策支持平台”,已在太湖流域示范应用。

据了解,该平台是针对水环境信息管理问题,从流域水环境管理角度出发,制定了流域水环境监测信息资源目录方案。结合太湖流域示范区,研发了“国家-省-市-县”四级数据中心,完成流域水环境监测基本信息库、流域水环境监测质控信息数据库、流域水资源信息数据库、流域水环境监测数据库、水环境基础空间数据库、水环境专题空间数据库建设,初步形成流域水环境监测数据的管理、分析及共享服务能力。

“针对我国管网产期运行存在沉积、腐蚀等导致的管网破损、管网溢流、入流入渗、运行维护效率有待提高等问题,我们研发了管网问题诊断与修复技术及设备。”在展会现场,清华大学环境学院的工作人员向记者展示了一个形似汽车模样的机器人,通过机器人的井下操作,可对管网内部状况进行诊断,将修复短管引入待修复管段,再通过空压机为气囊充气,撑开不锈钢管套,管套通过刚性力作用于管道内壁贴合,达到管道缺陷的原位修复功能。

这项技术管道修复成本低,适用于管道布局破损的快速修复,进而提高排水管网运行的稳定性和安全性。

□ 保障饮用水安全 维系生命安全

保障饮水安全是水专项的重点工作之一,尤其是涉及供水系统带来的饮水安全隐患一直是社会关注的焦点。

为此,水专项在“十二五”期间,针对供水系统存在的安全隐患,在太湖流域,通过系统研究和整合从水源地等重要环节的关键技术,形成了具有太湖流域特色的“从源头到龙头”饮用水安全保障技术体系。

据了解,这项技术体系已经在部分地区得到了较好应用。全面支撑了苏州、无锡等示范城市约340万用水人口的水质全面达标;在南水北调受水区,构建了集水源配置、水厂净化、管网输配、安全调控、信息化监管于一体的南水北调受水区城市供水安全保障技术体系,成功化解了南水北调通水后发生“黄水”等安全风险。

据介绍,技术体系中的设备主要由地方政府承担,设备的运营成本主要由用户掏钱,根据技术工艺的不同,运营成本会有差异。

“十三五”时期,“水专项”将围绕“节水优先,空间均衡,系统治理,两手发力”的十六字新时期治水思路,聚焦京津冀区域和太湖流域开展综合调控示范,形成具有中国特色的流域水污染治理、水环境管理和饮用水安全保障三大技术体系。这其中,又将孕育出许多精彩成就,我们拭目以待。

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