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日志

 
 

8位中国工程院院士谈中国水问题  

2016-05-15 20:15:13|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  来源:E20水网固废网  作者:陈丹丹

习近平总书记在多次讲话中强调水安全是关系国家长治久安的大事,强调治水兴水是民族大业。解决水安全问题不仅需要发展理念和方式的根本转变,还需要科技、政策和管理体制等方面的不断创新。

近日,在“第六届中国水业院士论坛”上,中国工程院院士、哈尔滨工业大学教授李圭白;中国工程院院士院士、哈尔滨工业大学副校长任南琪;中国工程院院士、哈尔滨工业大学教授张杰;中国工程院院士、北京工业大学教授彭永臻;中国工程院院士、流域水循环模拟与调控国家重点实验室主任王浩;中国工程院院士、中国科学院生态环境研究中心研究员学位委员会主任曲久辉;中国工程院院士、清华大学环境学院教授钱易;中国工程院院士、火箭军后勤科学技术研究所所长侯立安,8位中国工程院院士,以“水安全科技创新”为主题,围绕供水安全、海绵城市、水污染治理等专题,高视角解读行业政策,多维度剖析行业趋势。

李圭白:地下水除锰技术还不够成熟

我国1/3城镇用水为地下水;含铁含锰地下水覆盖人口超过3亿,所以地下水除铁除锰是城镇供水常遇的问题。建国初期,我国集中建设东北工业基地,在东北大量开采地下水源,东北地区地下水多含过量的铁和锰。那时主要是引用苏联的自然氧化铁工艺,使含铁地下水曝气,再经反应沉淀和砂滤,将水中的铁质除去。该工艺设备庞大,水在其中停留时间长(2-3h)设备投资高,且易受多因素影响,除铁效果还不稳定。

地下水除锰技术还不够成熟。十多年来,我国参与研究除锰的人越来越多,从而成为一个热点,但多数都是从生物学的角度进行研究,比较缺少从工程技术的角度进行研究。今后,有必要加强工程技术方面的研究,特别是对大量已建除锰水厂的经验进行总结,包括成功和失败的案例,尤其是找出每一个不成功的具体原因,在解决问题中,不断创新,以使锰质活性滤膜接触氧化除锰技术更快地成熟起来。

任南琪:海绵城市建设不能“教条化”,要学会一城一策,因地制宜

20多年来,我国经济快速增长的背后付出了惨重的环境恶化代价,城市化进程加快带来城市(水)规划缺失严重,城市水安全与水环境问题日益严峻,资源环境约束加剧,形成了严重的城市病,如“逢雨必涝”、黑臭水体、水资源严重不足、饮用水安全等问题。对此,传统的做法是“头疼医头脚疼医脚”。其实,水安全风险、水生态破坏、水资源短缺、水环境污染是“一条绳上的蚂蚱”,决不能分而治之,都应该纳入到“海绵城市建设”中去。因此,海绵城市建设,不能“教条化”,要学会一城一策,因地制宜。

海绵城市应该像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面,具有良好的弹性,重点要解决城市涝灾与城市水环境恶化等问题。事实上,我认为海绵城市建设的实质,应该归为城市水资源和水环境的综合整治这样一个范畴,而不是一个点一个点的进行治理,采取碎片化方式推进。海绵城市要想继续走下去,应该以自然为先导,以循环为关键,以功能为切入点。

张杰:四条途径创建在暴雨中无水浸的安全城市

暴雨、径流、雨洪都是地下水循环的自然现象,不以人的意志而改变。但现代人类不愿和几百年前一样与雨洪共存。近多年来,各大城市暴雨内涝灾害是这些城市极度畸形发展的结果。亡羊补牢,我们应反思现代城市是怎样侵占雨水径流的存身之所,是怎样堵塞了雨水循环的途径从而建立起不受暴雨雨洪水浸而安全的城市,为建设循环型城市提供基础。

四条途径,创建在暴雨中污水浸的安全城市:

1、修复城市雨水循环的途径。保护和建设城市绿地、树林、公园等自然渗水地面,城市绿化率达40%以上;建设透水的道路,尤其是人行道、自行车道、停车场,增加城市透水地面面积;修建渗水的雨水管线,增加雨水渗入地下的比例等等。

2、高标准的城市雨水道规划设计。合理的城市排水体制;合理的划分排水区域;提高周期p和稀释倍数n到国际先进水平。

3、建立深层雨水隧道和调节池。在下凹式立交下建设深层调节池,沿雨水干管建深层隧道是特大城市的无奈选择;在合流水道地区,深层调节池和深层隧道还能起到减少合流雨水溢流的频率,减轻合流雨水污染负荷的作用。

4、加强维护管理充分发挥现有合流排水系统的功能潜力。突袭式的局部强暴雨的精准预报;建立城市“内涝灾害地图”;组织居民自救互救。

恢复城市雨水循环的通路,是人类与雨洪共存的基本方法。我们要保护城市的绿地、树林、湿地,要结合景观保护自然水域,建设和改造人行道,停车场等为透水性地面,收集屋盖雨水通过水落管进入渗水井,使更多的雨水渗入地下。

彭永臻:制约厌氧氨氧化技术广泛应用的瓶颈是亚硝态氮的稳定获取

制约厌氧氨氧化技术广泛应用的瓶颈问题是亚硝态氮的稳定获取。此外,其出水往往含有大于进水总氮11%的硝态氮。另外,含高浓度硝态氮的工业废水的还原处理需要消耗大量有机碳源,并产生大量剩余污泥。而传统短程硝化+厌氧氨氧化方法并不能对硝态氮废水有效处理。

2013年首次发现了短程反硝化过程,能将80%以上初始NO3-转化为NO2-,并在长期试验中实现了短程反硝化菌的富集与短程反硝化过程的稳定维持。

在此基础上,针对高氨氮废水的厌氧氨氧化出水含大量硝酸盐,城市污水生物处理后存在过量硝态氮,及高浓度硝态氮工业废水的脱氮处理,构建短程反硝化+厌氧氨氧化工艺。短程反硝化过程产生亚硝态氮可以为厌氧氨氧化过程提供稳定基质,并与污水中的氨氮得到同步去除。

与传统方法相比,短程反硝化+厌氧氨氧化工艺能够节省外加碳源,降低运行能耗,提高脱氮效率,减少剩余污泥产量和温室气体排放,可实现同步处理含硝态氮废水与城市生活污水,具有重要开发和应用价值。

王浩:五个方面入手,破解京津冀地区水资源安全问题

京津冀是我国政治、经济、文化和科技创新中心,区域土地面积21.6万平方公里,占全国2.2%;总人口1.1亿,占全国8.0%;生产总值5.7万亿元,占全国11.0%;有效灌溉面积0.77亿亩,占全国8.2%。但区域多年平均水资源量只有241亿立方米,不足全国平均的1%;人均水资源量218立方米,不足全国人均的11%。导致京津冀地区演变成我国乃至全世界人类活动对水循环扰动强度最大、水资源承载压力最大和安全保障难度最大的地区。

面向京津冀水循环显著变异、人水关系严重失衡和水资源安全保障短板,结合区域协同发展新形势、新情况,破解京津冀地区水资源安全问题必须从五个方面入手:

一是调整结构,优化城市布局和规模,控制高耗水行业和产业,降低高耗水和灌溉需求作物种植面积;

二是提高效率,全面提高生活、工业、农业用水效率,建设节水型社会;

三是挖掘潜力,合理开发区域地表地下水资源,充分利用再生水、淡化海水、雨水、微咸水等非常规水源;

四是增加外源,充分、高效利用南水北调中线和东线水资源,挖掘黄河等外流域水资源供给保障潜力;

五是优化调配,加强区域水网互联互通、互济互调能力,完善水资源管理体制机制,强化区域水资源一体化管理。

曲久辉:水处理重大颠覆性技术呼之欲出

在新科技与产业变革的带动下,水处理技术必将取得新的突破。未来10年,伴随着相关领域科学技术的飞速发展,水工业技术将改变已有规则,性能和功能上有重大变革,实现节约成本,并促进水科技产品的升级换代,带来商业模式和产品服务的全面创新。

那么什么样的动力可能驱动水处理技术突破现行的理论和应用方式的束缚?

报告指出中国环保产业发展的总体判断:数量竞争向质量竞争转变;工程竞争向技术竞争改变;项目竞争向服务竞争改变。

引发环保产业变革的重大颠覆性技术:

(1)技术突破性:科学原理创新、跨领域技术的集成创新,可对产品性能或形态产生重大影响。

(2)产品颠覆性:以该项技术为核心的产品具有颠覆性创新,有望引发产品与服务的更新换代。

(3)市场广泛性:对新产品或服务需求广泛,市场和产业容量大;或引发和培育出新市场需求,对产业具有广泛可嵌入性。

(4)产业变革性:与其相关的产业在组织管理模式、产品制造生产模式、商业运行模式等必须几个必须进行相适应或创新性变革。

预测未来10年:中国环保产业将在经济结构调整、科学技术革命中发生深刻变革,没有核心技术和产品的公司一定沦为三流或面临破产。

钱易:生命周期管理的概念对水污染的防治起到了很大的作用

水污染防治的生命周期:废水(污水)的产生——污染源;废水(污水)的处理、输送——废水管道系统;废水(污水)的处理、再生和利用——处理厂、再生厂;废水(污水)的排放和利用——不同回用户、不同受水体。

生命周期管理的概念在防治工业污染及减少资源消耗方面发挥了极大的作用,也可用于水污染防治的各方面。水污染来自工业、农业、城市、生活等不同源头,有产生、收集、处理、再生、利用和排放等不同阶段。

一百多年来,水污染的性质随着经济、社会的进步不断变化,水污染防治也经历了不同的阶段,目前已经进入全面考虑水污染防治各环节的革新时期,以满足绿色发展的要求。

侯立安:创新驱动饮用水安全保障技术绿色发展

随着工业化、城镇化快速发展,资源瓶颈、环境污染、生态退化等问题对经济社会发展和民众健康保障的影响逐渐显现,传统的饮用水安全保障技术面临新的挑战。新常态下,如何实现饮用水安全保障技术的绿色发展,创新是推动发展模式向绿色化转变的新路径。

针对水污染途径多元、水质安全隐患多样的现实威胁。侯立安院士报告指出,创新驱动是破解饮用水安全保障技术难题,保障水质安全和民众健康的关键驱动力。

一是统筹规划。加强顶层设计与规划,积极落实“最严格水资源管理制度”和“水污染防治行动计划”;健全流域区域管理体制机制,坚持以水定需、量水而行、因水制宜,逐步实现由行政区域环境管理向流域环境管理和“山、水、林、田、湖”一体化管理的转变;完善生态补偿机制和相关标准规范,促进流域区域和谐发展与水资源绿色开发利用。

二是开源节流。通过技术进步和工艺创新,积极推进海绵城市建设,加强海水、雨水、再生水等非常规水资源开发利用,缓解城市水量型缺水;创新节水技术与工艺,完善节水标准体系,强化节水意识与节水管理,提高工农业生产和生活用水效率,提升水资源利用效益,构建节水型社会。

三是污染防控。提高水污染防治水平,从源头消减污染物排放量,在倒逼产业转型升级的同时,保障水资源绿色开发利用;以绿色发展理念创新,引导绿色发展实践创新,通过推行清洁生产、循环经济等措施,实现废物资源化利用;推进净水行业由环境污染控制向低能耗、资源化、能源化、生态健康的绿色方向转变,提高再生水处理回用绿色化水平,推进流域源洁流清,保障饮用水源安全。

四是依靠创新。实现饮用水从“源头”到“龙头”全流程保护,从根本上保障饮用水安全。依托大数据、云计算等新技术,强化水质监测预警能力,提升决策科学化水平;创新研究污染组合控制技术和工艺优化,形成快速、高效、稳定的突发污染控制关键技术与适用工艺和装备,提高事故应急处理能力。

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