水專項(xiàng) ——“應(yīng)對水危機(jī)的利器”。

水專項(xiàng)是我國建國以來投資最大的水污染治理科技項(xiàng)目，它的總體目標(biāo)是圍繞國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展戰(zhàn)略需求，針對我國水體污染控制與治理的關(guān)鍵科技瓶頸問題，通過理念、技術(shù)和管理創(chuàng)新，構(gòu)建我國流域水污染控制與治理技術(shù)體系和水環(huán)境管理技術(shù)體系，開展典型流域和重點(diǎn)地區(qū)的綜合示范，提升國家流域水環(huán)境管理水平、污染綜合防治技術(shù)能力、經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展能力，為國家流域水環(huán)境綜合整治和飲用水安全保障提供技術(shù)與經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)支撐。

受住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部水專項(xiàng)辦公室委托，我刊就“城市水污染控制與水環(huán)境綜合整治”、“飲用水安全保障”兩個(gè)主題在“十一五”期間取得的標(biāo)志性成果，包括關(guān)鍵技術(shù)突破、示范工程效果、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用等進(jìn)行了專題報(bào)道。

 

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國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)

之典型城市飲用水安全保障共性技術(shù)集成與示范

2009ZX07424

第一篇：地下水源城市飲用水安全保障共性技術(shù)研究與示范(2009zx07424-002)

張國祥，張亞峰，高云鶴，張樹冬，高國偉

（沈陽水務(wù)集團(tuán)有限公司）

針對城市：沈陽、鄭州

1 關(guān)鍵技術(shù)問題

地下水作為我國重要的供水水源，在保證居民生活用水、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和維持生態(tài)環(huán)境平衡等方面起著重要的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國城鎮(zhèn)供水地下水水廠數(shù)量約為水廠總數(shù)的37％，供水量約為總水量的17％，華北、西北和東北地下水供水人口占城市總供水人口的比例分別高達(dá)66％、65％和47％。

沈陽市、鄭州市均是我國取用地下水量較大的城市。由于水源井沿河分布，其主要補(bǔ)給源為河水，這也造成了污染物補(bǔ)給過程中遷移至地下水的問題。水質(zhì)分析表明，目前沈陽市地下水水源主要問題是錳、鐵、氨氮、臭味超標(biāo)，同時(shí)有機(jī)污染嚴(yán)重；黃河鄭州段兩岸地下水中砷、鐵、錳、氨氮等超標(biāo)具有普遍性，其中砷含量達(dá)到0.06mg/L，鐵、錳等含量也較高。

隨著國家新的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的GB5749-2006全面實(shí)施，水中超標(biāo)項(xiàng)目有可能進(jìn)一步增加，目前采用的常規(guī)地下水處理工藝已不能保障飲用水的水質(zhì)安全，水源水質(zhì)惡化與供水技術(shù)之間的矛盾愈顯突出。因此針對典型地區(qū)地下水水源污染物超標(biāo)、特別是砷超標(biāo)的嚴(yán)重問題，建立完善的飲用水安全保障體系十分必要。

2 主要研究內(nèi)容與關(guān)鍵路線

本課題針對我國普遍存在的地下水水質(zhì)安全問題，以我國重要的地下水源城市——沈陽、鄭州為示范基地，開展特征污染物辨識并進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評估，研究典型污染物的遷移規(guī)律及富集、釋放機(jī)理與關(guān)鍵因素，開發(fā)不同水文地質(zhì)條件下的水源水質(zhì)控制技術(shù)，研究微污染含鐵錳地下水除鐵錳、除氨氮和有機(jī)物機(jī)制與相互作用機(jī)理及水質(zhì)凈化主要影響因素與關(guān)鍵工藝參數(shù)，在系統(tǒng)研究高級氧化預(yù)處理、生物降解和吸附多種處理工藝耦合與技術(shù)集成的基礎(chǔ)上，開發(fā)微污染含鐵錳地下水水質(zhì)凈化優(yōu)化集成工藝系統(tǒng)；研究基于曝氣--接觸過濾除鐵工藝的強(qiáng)化除砷技術(shù)，開發(fā)以復(fù)合金屬氧化物為活性組分、能同時(shí)去除砷、鐵、錳等關(guān)鍵污染物的原位負(fù)載－包覆再生強(qiáng)化除砷技技術(shù)。

課題技術(shù)路線總的原則是：結(jié)合地方需求，研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)；支撐示范工程，創(chuàng)建技術(shù)體系；保障飲水安全，實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展。

3 主要技術(shù)成果

3.1 地下水源污染優(yōu)化監(jiān)測及預(yù)報(bào)系統(tǒng)

3.2 PBB復(fù)合介質(zhì)復(fù)配與地下構(gòu)建技術(shù)

3.3 微污染含錳含鐵地下水處理集成技術(shù)

3.4 基于現(xiàn)行曝氣——接觸過濾除鐵工藝的強(qiáng)化處砷

3.5 基于原水中砷等特征污染物控制的監(jiān)控、優(yōu)化組合調(diào)配系統(tǒng)

略...

4 結(jié)論

（1）滲透反應(yīng)格柵技術(shù)不僅有效降低了地下水源水廠原水的污染物濃度，降低了后續(xù)處理工藝負(fù)荷，為出廠水達(dá)標(biāo)做出了貢獻(xiàn)，而且對地下水體水環(huán)境具有良好的修復(fù)作用，有利于地下水體可持續(xù)利用。

（2）微污染含錳含鐵地下水處理集成技術(shù)以現(xiàn)有工藝為基礎(chǔ)，通過功能菌群的篩選復(fù)配以及運(yùn)行工藝、參數(shù)的優(yōu)化集成，實(shí)現(xiàn)了降解超標(biāo)鐵、錳、氨氮等處理功能的復(fù)合，對我國地下水源原水鐵、錳等超標(biāo)的水廠改造起到了示范作用。

（3）基于曝氣-接觸過濾工藝的強(qiáng)化除砷技術(shù)突破了大型水廠除砷技術(shù)難題，完成20萬m³/d的東周水廠示范性改造，為同類型水廠的技術(shù)改造提供了重要借鑒作用。

第二篇：南水北調(diào)受水區(qū)城市飲用水安全保障共性技術(shù)研究與示范(2009zx07424-003)

 

顧軍農(nóng) 李玉仙 王敏 曹楠 白迪祺 樊康平

（北京市自來水集團(tuán)有限責(zé)任公司）

針對城市：北京、鄭州

1 擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題

“南水北調(diào)”中線工程是一項(xiàng)規(guī)�？涨暗妮斔�調(diào)水工程，對于緩解我國南北水資源不平衡有重大意義。隨著“南水北調(diào)”中線工程逐步發(fā)揮作用，多水源的供水模式將有效保障受水區(qū)城市的水量需求，為受水區(qū)城市經(jīng)濟(jì)社會的協(xié)調(diào)發(fā)展提供重要支撐。與此同時(shí)，受水區(qū)的供水水源將會呈現(xiàn)多樣性和復(fù)雜性，影響安全供水的因素越來越復(fù)雜，從而對處理工藝與輸配水系統(tǒng)適應(yīng)水源水質(zhì)多樣性的能力也提出更高的要求。

本課題擬在對南水北調(diào)京石段進(jìn)行水質(zhì)沿程調(diào)查的基礎(chǔ)上，對南水北調(diào)全線受水區(qū)水質(zhì)進(jìn)行預(yù)測，基于水質(zhì)指標(biāo)協(xié)同效應(yīng)規(guī)律，對各種調(diào)水工況條件下多水源水質(zhì)進(jìn)行模擬；針對供水系統(tǒng)的多水源調(diào)度中的問題，建立多水源供水的科學(xué)調(diào)度決策體系；針對受水區(qū)城市主要水源水質(zhì)條件，研究基于丹江口水源、南水北調(diào)應(yīng)急水源和黃河水源水質(zhì)的工藝適應(yīng)性；對南水北調(diào)受水區(qū)多種水源的水質(zhì)特征以及不同水源通水條件下管網(wǎng)管垢特征開展大量調(diào)查及檢驗(yàn)檢測分析，建立水源切換條件下管網(wǎng)“黃水”的預(yù)測評價(jià)方法并提出有效控制管網(wǎng)“黃水”產(chǎn)生的綜合技術(shù)方案。

2 技術(shù)研究與集成方法

本課題研究內(nèi)容設(shè)置如下：

子課題1：南水北調(diào)長距離引水水質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及多水源優(yōu)化運(yùn)行研究

子課題2：基于多水源供水的工藝適應(yīng)性與水質(zhì)安全保障技術(shù)系統(tǒng)與工程示范

子課題3：水源頻繁切換條件下管網(wǎng)腐蝕產(chǎn)物釋放控制與水質(zhì)穩(wěn)定化研究與示范

面對南水北調(diào)后受水區(qū)城市供水系統(tǒng)面臨的問題，本項(xiàng)目實(shí)施的技術(shù)路線如下：首先開展針對未來各種水源開展水源水質(zhì)、污染源等方面的調(diào)查，研究水質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，探尋危害安全供水的水源方面的不利因素。并針對多水源供水在水源水質(zhì)以及不同季節(jié)各水源的供水負(fù)荷存在的差異性，實(shí)現(xiàn)多水源水量、水質(zhì)的統(tǒng)一科學(xué)管理。針對南水北調(diào)工程逐步發(fā)揮作用，結(jié)合受水區(qū)城市典型城市（北京市和鄭州市）供水廠的現(xiàn)有工藝以及南水北調(diào)工程的配套工程，積極開展對南水北調(diào)水影響工藝凈化效果和配水管網(wǎng)的研究，提出針對外調(diào)水源水質(zhì)條件下的水廠工藝運(yùn)行參數(shù)和南水北調(diào)中線受水區(qū)水廠建設(shè)原則，研究水源更換/混合過程中輸配系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)物釋放與水質(zhì)惡化控制技術(shù)、管網(wǎng)黃水的預(yù)測評價(jià)方法、管網(wǎng)黃水的應(yīng)急控制調(diào)度運(yùn)行技術(shù)等。

3 關(guān)鍵技術(shù)成果

3.1 南水北調(diào)水源及供水系統(tǒng)微生物風(fēng)險(xiǎn)識別技術(shù)

3.2 基于南水北調(diào)受水區(qū)多水源切換的飲用水凈水技術(shù)

3.3 南水北調(diào)受水區(qū)多水源切換管網(wǎng)黃水預(yù)測、預(yù)防與控制技術(shù)

3.4 南水北調(diào)中線長距離輸水水質(zhì)模擬技術(shù)

3.5 多水源系統(tǒng)供水調(diào)度決策集成控制技術(shù)

略...
 

4 結(jié)論

本課題依托南水北調(diào)受水區(qū)北京和鄭州兩個(gè)重要城市，針對“南水北調(diào)”中線工程通水后受水區(qū)城市供水系統(tǒng)中存在的問題，圍繞全面提升受水區(qū)城市供水保障能力的目標(biāo)，重點(diǎn)開展了南水北調(diào)水源水質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、多水源水質(zhì)條件下的水廠工藝適應(yīng)性、水源切換條件下管網(wǎng)“黃水”的預(yù)測控制技術(shù)研究。

課題在對南水北調(diào)京石段進(jìn)行水質(zhì)沿程調(diào)查的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了南水北調(diào)水質(zhì)演化模型系統(tǒng)，初步提出了南水北調(diào)中線水質(zhì)演化規(guī)律；針對受水區(qū)城市主要水源水質(zhì)條件，研究基于丹江口水源、南水北調(diào)應(yīng)急水源和黃河水源水質(zhì)的工藝適應(yīng)性；初步闡明了大規(guī)模水源切換條件下的管網(wǎng)“黃水”產(chǎn)生機(jī)制，提出了有效控制管網(wǎng)“黃水”產(chǎn)生的綜合技術(shù)方案；集成研發(fā)了多項(xiàng)技術(shù)體系并在北京市和鄭州市進(jìn)行技術(shù)示范，大大提高了供水安全性，對于保障社會穩(wěn)定，改善民生、促進(jìn)社會和諧，發(fā)揮了積極的作用。

 

第三篇：山地丘陵城市飲用水安全保障共性技術(shù)研究與示范(2009zx07424-004)

蔣紹階¹向平¹胡云進(jìn)²田勝海³ 葉建宏⁴姜文超¹龍?zhí)煊?/span>¹吳學(xué)鋒⁵ 陳忠林⁶ 陳春光⁷

（1重慶大學(xué)；2浙江大學(xué)；3重慶水務(wù)集團(tuán)股份有限公司；4綿陽市水務(wù)（集團(tuán)）有限公司；5中國城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院；6哈爾濱工業(yè)大學(xué)；7西南交通大學(xué)）

針對城市：重慶、綿陽

1 擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題

山地丘陵是一組具有許多高度大、坡度陡的高坡地的總稱，其面積占我國陸上國土面積的69%左右，承載著超過50%的我國人口。與平原城市相比，山地丘陵城市一般地形高差大、管網(wǎng)多級多池系，互聯(lián)互通低，調(diào)度難，易漏損，水質(zhì)保障低；同時(shí)地質(zhì)災(zāi)害較為嚴(yán)重，地震多發(fā)，震后水源易突發(fā)污染，管網(wǎng)分片布局，易受沖擊用水負(fù)荷影響；而且山地水源水質(zhì)多變，用地匱乏，常規(guī)工藝適應(yīng)性差。過去，對飲用水安全問題的關(guān)注主要集中在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的沿海城市，對西部山地丘陵城市飲用水安全保障問題長期以來一直沒有得到有效的重視，目前水質(zhì)和水量安全問題正逐步顯現(xiàn)且日益突出。

本研究針對西南山地與丘陵地區(qū)地形地質(zhì)條件、地震災(zāi)害情況和水源水質(zhì)特點(diǎn)，研究山地城市多級加壓供水系統(tǒng)優(yōu)化與運(yùn)行安全及管網(wǎng)水質(zhì)保障技術(shù)，地震頻發(fā)區(qū)供水管網(wǎng)系統(tǒng)抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，震后重建期飲用水源污染預(yù)警監(jiān)測和水質(zhì)安全保障技術(shù)，沖擊用水負(fù)荷下丘陵城市分區(qū)管網(wǎng)安全保障技術(shù)，開發(fā)針對地震頻發(fā)區(qū)震后水源突發(fā)性污染的應(yīng)急凈水技術(shù)及針對長江上游水源水質(zhì)特點(diǎn)的新型水處理集成技術(shù)和強(qiáng)

化常規(guī)處理成套化工藝技術(shù)。

2 課題技術(shù)路線（見圖一）

 

3 關(guān)鍵技術(shù)成果

 

3.1 山地城市多級加壓供水系統(tǒng)分區(qū)分級與安全調(diào)控技術(shù)體系

3.2 地震頻發(fā)區(qū)管網(wǎng)抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)與漏損檢測定位技術(shù)

3.3 基于水壓、水質(zhì)保障的沖擊用水負(fù)荷下管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)

3.4 長江上游地區(qū)高注水強(qiáng)化常規(guī)處理技術(shù)

略...

4 示范工程建設(shè)

 

4.1 重慶市江南片區(qū)供水管網(wǎng)改造工程

4.2 綿陽市園藝片區(qū)供水管網(wǎng)抗震優(yōu)化改造示范工程

4.3 綿陽市三水廠及其輸配水設(shè)施預(yù)警監(jiān)測與應(yīng)急處理配套工程

4.4 綿陽市二、三水廠輸配水管網(wǎng)災(zāi)后重建工程與優(yōu)化調(diào)度平臺

4.5 長江上游地區(qū)高濁度水源強(qiáng)化常規(guī)處理技術(shù)集成示范

略...

5 中試基地建設(shè)

5.1 給水管網(wǎng)綜合模擬平臺

5.2 山地城市多級加壓供水管網(wǎng)綜合中試平臺

略...

6 結(jié)論

課題針對我國山地丘陵城市的飲用水問題特征，從飲用水處理技術(shù)、飲用水安全輸配等飲用水安全保障的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行研究，建立基于多級加壓供水系統(tǒng)分區(qū)分級優(yōu)化及聯(lián)動(dòng)控制、山地城市多級加壓供水管網(wǎng)水質(zhì)安全、沖擊用水負(fù)荷下丘陵城市分區(qū)管網(wǎng)安全保障、地震頻發(fā)區(qū)供水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與運(yùn)行、地震災(zāi)后重建期城市飲用水水質(zhì)安全保障、高濁度水的單級混凝沉淀（澄清）技術(shù)的山地丘陵城市飲用水安全保障的完整技術(shù)支撐體系。為類似地區(qū)提供了示范，為西部山地丘陵城市近億人口飲用水安全保障提供了技術(shù)支撐。

 

第四篇：北方寒冷城市飲用水安全保障技術(shù)研究與示范(2009zx07424-005)

袁一星¹，關(guān)小紅²，馬軍¹，張杰^1,3，于水利²

（1 哈爾濱工業(yè)大學(xué)； 2 同濟(jì)大學(xué)； 3 北京工業(yè)大學(xué)）

針對城市：北方寒冷地區(qū)

1 研究目標(biāo)與關(guān)鍵技術(shù)問題

我國北方寒冷地區(qū)一年低溫時(shí)期常達(dá)數(shù)月，水溫在5°C以下，水質(zhì)長時(shí)間處于低溫低濁狀態(tài)，混凝劑難以水解，水中剩余鋁濃度較高，出水水質(zhì)較差，一直是十分棘手、尚未解決的難題；東北老工業(yè)基地化工廢水排放導(dǎo)致水體突發(fā)性有機(jī)污染頻繁，嚴(yán)重影響飲用水水質(zhì)；地下徑流量少，冬季徑流緩慢，漫灘潛流水中，鐵、錳和氨氮濃度高且穩(wěn)定性高，十分難以處理；北方地區(qū)植被覆蓋率高，由于地表徑流導(dǎo)致水中含有高濃度的腐殖質(zhì)，導(dǎo)致水的色度升高，難以處理。本課題研究目標(biāo)為：針對北方寒冷地區(qū)給水處理存在的問題，通過科學(xué)研究與示范工程研發(fā)出解決北方寒冷地區(qū)飲用水安全保證問題的技術(shù)及其集成。

北方寒冷城市在給水處理技術(shù)上存在低溫低濁水、穩(wěn)定性有機(jī)物污染水、高氨氮復(fù)合污染地下水以及面源污染高色水處理難、處理效率低等問題，導(dǎo)致現(xiàn)行給水處理工藝難以滿足我國推行的新飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-2006）。

在以上情況下，對北方寒冷城市現(xiàn)行的給水處理工藝進(jìn)行強(qiáng)化、升級改造，從技術(shù)上改良或完善現(xiàn)行工藝，并通過示范工程集成關(guān)鍵技術(shù)，形成行之有效的適用于北方寒冷城市的給水處理成套技術(shù)，對推行新的飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，保障飲用水安全有著重大意義。

2 技術(shù)研究和集成方法

本課題的研究思路是以工程應(yīng)用為目標(biāo)，以關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和實(shí)用技術(shù)集成為核心，以示范工程為依托，以標(biāo)準(zhǔn)體系為指導(dǎo)，解決我國寒冷地區(qū)飲用水供水面臨的主要問題，保障寒冷地區(qū)飲用水安全。

本課題針對我國北方寒冷地區(qū)給水處理中四大關(guān)鍵技術(shù)問題開展研究：長達(dá)5個(gè)月的寒冷季節(jié)中的低溫低濁原水的高效處理；較高濃度、多種類、高風(fēng)險(xiǎn)的化工有機(jī)污染物的有效去除；低溫下漫灘潛流水中高鐵、錳含量、高氨氮的生物同步去除；低溫條件下高色度水的高效處理；課題目標(biāo)明確目標(biāo)，重點(diǎn)突破，以開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)為核心；針對主要問題，進(jìn)行技術(shù)集成；針對代表性區(qū)域，進(jìn)行工程示范，建設(shè)技術(shù)平臺。

圖1 技術(shù)路線

 

3 主要技術(shù)成果

3.1 寒冷地區(qū)低溫低濁水強(qiáng)化常規(guī)處理技術(shù)及工程示范

3.1.1旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格機(jī)械強(qiáng)化混凝技術(shù)

3.1.2高適用性雙向流斜板與高速氣浮耦合技術(shù)

3.2 寒冷地區(qū)地表水中有機(jī)污染物的強(qiáng)化去除技術(shù)

3.2.1臭氧與過氧化氫聯(lián)用分解低溫水中有機(jī)污染物技術(shù)

3.2.2均相與非均相耦合催化氧化技術(shù)

3.3 寒冷地區(qū)漫灘潛流水高氨氮復(fù)合污染生物同步去除技術(shù)

3.3.1高氨氮復(fù)合污染生物同步去除工藝工程菌培養(yǎng)與篩選技術(shù)

3.3.2高氨氮復(fù)合污染生物同步去除工藝

3.3.3示范工程建設(shè)

3.4 寒冷地區(qū)面源污染高色地表水處理技術(shù)

3.4.1旋繞流組合渦混凝技術(shù)

3.4.2 高密度沉淀池組合工藝

略...

4 結(jié)論

（1）旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格機(jī)械強(qiáng)化混凝與旋擾流組合混凝技術(shù)的研發(fā)并通過示范工程驗(yàn)證，可以有效地解決原水低溫低濁的水質(zhì)問題，尤其是對寒冷地區(qū)給水廠的升級改造更有意義。

（2）臭氧與過氧化氫聯(lián)用及均相與非均相耦合催化氧化技術(shù)的研發(fā)并通過示范工程驗(yàn)證，對于寒冷地區(qū)地表水中穩(wěn)定有機(jī)污染物的去除效果良好。

（3）漫灘潛流高氨氮復(fù)合污染（高鐵、高錳）生物同步去除技術(shù)的研發(fā)并通過示范工程驗(yàn)證，可以有效地解決寒冷地區(qū)地下水高氨氮復(fù)合污染問題，該技術(shù)成為本課題的標(biāo)志性成果在機(jī)理上取得重大突破。

更多內(nèi)容請查閱《給水排水》雜志2013年第9期國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)專欄。