任南琪院士:我國(guó)水污染防治領(lǐng)域亟待科研創(chuàng)新
時(shí)間:2022-07-14 10:35
來(lái)源:環(huán)境保護(hù)
任南琪,2009年當(dāng)選為中國(guó)工程院院士,我國(guó)城市水環(huán)境領(lǐng)域的知名專家,現(xiàn)任哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師、城市水資源與水環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。他長(zhǎng)期從事城市水資源與水環(huán)境改善對(duì)策,污水生物處理工藝、技術(shù)與設(shè)備,廢物資源化及能源化理論與技術(shù),環(huán)境微生物系統(tǒng)生物學(xué)與生態(tài)學(xué)等方面研究。率先完成了世界首例生物制氫中試(1999年)和生產(chǎn)規(guī)模試驗(yàn)(2005年),推進(jìn)了生物制氫技術(shù)的工業(yè)化進(jìn)程;開(kāi)發(fā)出高濃度難降解工業(yè)有機(jī)廢水集成化處理技術(shù)與裝備;主持開(kāi)展了大尺度環(huán)境中持久性有毒物質(zhì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及生態(tài)安全研究,組織建立了“國(guó)際持久性有毒物質(zhì)聯(lián)合研究中心”;提出了符合我國(guó)國(guó)情的具有生態(tài)功能導(dǎo)向的城市水循環(huán)系統(tǒng)4.0及海綿城市建設(shè)路徑及技術(shù)措施。先后榮獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、全國(guó)創(chuàng)新?tīng)?zhēng)先獎(jiǎng)狀1項(xiàng)、省部級(jí)獎(jiǎng)12項(xiàng)、何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)1項(xiàng),還出版著作12部,發(fā)表SCI收錄論文500余篇,獲得國(guó)家發(fā)明專利60余項(xiàng)。
中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見(jiàn)》(以下簡(jiǎn)稱《意見(jiàn)》)指出,要以實(shí)現(xiàn)減污降碳協(xié)同增效為總抓手,以改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為核心,以精準(zhǔn)治污、科學(xué)治污、依法治污為工作方針,以更高標(biāo)準(zhǔn)打好碧水保衛(wèi)戰(zhàn),并提出到2025年,地表水Ⅰ—Ⅲ類(lèi)水體比例達(dá)到85%,城市黑臭水體基本消除等具體的指導(dǎo)意見(jiàn)。我國(guó)城市黑臭水體產(chǎn)生的根源在哪里?水污染防治的系統(tǒng)解決方案又是什么?帶著這些問(wèn)題,《環(huán)境保護(hù)》雜志記者專訪了中國(guó)工程院院士,哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師、城市水資源與水環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任任南琪。
城市黑臭水體治理要實(shí)事求是、因地制宜
《環(huán)境保護(hù)》:《意見(jiàn)》提出,到2025年,城市黑臭水體基本消除。請(qǐng)問(wèn)城市黑臭水體產(chǎn)生的根本原因是什么?您會(huì)給出怎樣的解決方案?
任南琪:城市黑臭水體產(chǎn)生的根源在排水系統(tǒng),業(yè)界已有共識(shí)。當(dāng)前,我國(guó)城市的排水系統(tǒng)問(wèn)題恰恰反映出管道的問(wèn)題,比如,管道不健全、不配套,甚至破損嚴(yán)重。很多地區(qū)的排水管道有50%的污水沒(méi)有到達(dá)污水處理廠。毫無(wú)疑問(wèn),這部分污水被排到了河湖里。這必然就會(huì)出現(xiàn)黑臭水體。城市黑臭水體,“黑臭”在水里,根源在岸上,核心在管網(wǎng)。《意見(jiàn)》提出,要推進(jìn)城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)全覆蓋,對(duì)進(jìn)水情況出現(xiàn)明顯異常的污水處理廠開(kāi)展片區(qū)管網(wǎng)系統(tǒng)化整治。從目前來(lái)看,我們的城市基礎(chǔ)設(shè)施短板非常嚴(yán)重,污水管網(wǎng)覆蓋率和污水收集率較低,這是下一步各個(gè)城市必須要解決的一大問(wèn)題。
城市排水系統(tǒng)分為合流制和分流制。合流制即雨污合流,指雨水和污水通過(guò)一個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行排水。分流制即雨污分流,指雨水和污水通過(guò)各自獨(dú)立的管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行排水。合流制和分流制由城市經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和綜合財(cái)力所決定。當(dāng)前,我國(guó)多數(shù)城市的排水系統(tǒng)為雨污合流,一些城市的局部地區(qū)已經(jīng)做到了真正的雨污分流。為什么要進(jìn)行雨污分流?因?yàn)橛晡酆狭鞯呐潘到y(tǒng)在雨季的暴雨天氣會(huì)出現(xiàn)溢流,會(huì)造成雨水和污水越過(guò)污水處理系統(tǒng)直接排到河流,導(dǎo)致在旱季已經(jīng)消除的黑臭水體問(wèn)題復(fù)發(fā),而雨污分流的排水系統(tǒng)能夠杜絕此類(lèi)現(xiàn)象發(fā)生。所以說(shuō),雨污分流是解決城市黑臭水體問(wèn)題一個(gè)極為重要的舉措。但從實(shí)際情況看,讓一些城市的排水系統(tǒng)全部實(shí)現(xiàn)分流制,尚有些不太現(xiàn)實(shí),只能在有條件的區(qū)域盡可能地設(shè)置分流制排水系統(tǒng);而對(duì)于合流制排水系統(tǒng),要充分考慮設(shè)置調(diào)蓄系統(tǒng),盡可能地避免出現(xiàn)黑臭水體問(wèn)題。
水污染防治缺乏符合中國(guó)國(guó)情的創(chuàng)新技術(shù)
《環(huán)境保護(hù)》:當(dāng)前我國(guó)城市在水污染防治方面有哪些不足之處?您的想法和建議是什么?
任南琪:水污染防治是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。源(雨水和污水源)、網(wǎng)(城市排水管網(wǎng))、廠(污水處理廠)、河(湖)都應(yīng)該系統(tǒng)發(fā)揮作用。從目前狀況來(lái)看,水污染防治的不足具體表現(xiàn)為:治理措施不足,治理理念偏差;強(qiáng)調(diào)灰色系統(tǒng)—污水處理廠多,關(guān)注綠色措施—濕地等自然凈化少;碎片化工程多,系統(tǒng)化思考和規(guī)劃少;缺乏符合中國(guó)國(guó)情的技術(shù)裝備。比如,污水處理廠在水污染防治方面必須要發(fā)揮應(yīng)有的作用,但這一作用應(yīng)該是適當(dāng)發(fā)揮,而不是過(guò)度發(fā)揮。當(dāng)前,個(gè)別城市在水污染防治上存在一個(gè)嚴(yán)重的誤區(qū),即人為地把源、網(wǎng)、廠、河這一系統(tǒng)割裂開(kāi)來(lái),認(rèn)為單靠某一個(gè)單元的力量,就可以解決水環(huán)境治理問(wèn)題。還有一些城市建設(shè)的自然生態(tài)處理設(shè)施引進(jìn)歐洲的設(shè)備,在后期的運(yùn)行管理中出現(xiàn)了諸多問(wèn)題。原因是歐洲國(guó)家與我國(guó)的雨情不同,我國(guó)大部分地區(qū)的雨季只有3個(gè)月左右,其余9個(gè)月左右為旱季,而歐洲國(guó)家基本上常年下雨。因此,歐洲的技術(shù)與裝備在我國(guó)出現(xiàn)了水土不服的情況,未能發(fā)揮真正的作用。
那么,污水處理廠在水污染防治工作中應(yīng)當(dāng)扮演怎樣的角色、發(fā)揮怎樣的作用?這個(gè)問(wèn)題值得我們認(rèn)真思考。我們要充分考慮污水處理廠尾水所流經(jīng)城市內(nèi)河的承載力和自然生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力,通過(guò)數(shù)值模擬和精確計(jì)算,綜合決定污水處理廠的排放指標(biāo)。
以全生命周期理念,推動(dòng)污水治理領(lǐng)域減污降耗
《環(huán)境保護(hù)》:在碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)下,水污染防治高質(zhì)量發(fā)展之路該怎樣走?如何做才能走得又穩(wěn)又好?
任南琪:我國(guó)作為世界工廠,污水處理技術(shù)與裝備水平處于國(guó)際領(lǐng)先地位。在我國(guó),能夠見(jiàn)到所有類(lèi)型的工業(yè)污染源,在其他國(guó)家則很難見(jiàn)到。我國(guó)科學(xué)家們?cè)谖廴驹粗卫砉ぷ魃戏e累了大量的技術(shù)研發(fā)成果和裝備制造經(jīng)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上,如果能夠按照城市經(jīng)濟(jì)的承載力,將污水處理廠與自然生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合,減少資源和能源消耗,就能實(shí)現(xiàn)真正意義上的高質(zhì)量發(fā)展。污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)過(guò)高、治理過(guò)度,對(duì)于能源、資源、財(cái)力等消耗很大,F(xiàn)在我們回過(guò)頭來(lái)看,很多城市不考慮自身的客觀條件,一味地追求所謂的“高質(zhì)量發(fā)展”,不切實(shí)際地制定高的污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)或城市內(nèi)河地表水標(biāo)準(zhǔn)。這除了造成巨大的資金浪費(fèi),而且會(huì)造成高碳排放、高能耗、高資源消耗。如何解決這些問(wèn)題?它是一個(gè)系統(tǒng)工程,每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)該發(fā)揮其應(yīng)有的作用,要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu),而不是單元最佳。
在碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)下,污水處理廠要以全生命周期理念,按照碳足跡核算結(jié)果,利用好風(fēng)電、光電等可再生能源資源,包括污泥的可再生利用,對(duì)其工藝、技術(shù)路線以及單元處理系統(tǒng)進(jìn)行更新與完善。同時(shí),有條件的污水處理廠可利用自然生態(tài)系統(tǒng),如非基本農(nóng)田的土地和濕地,將灰色系統(tǒng)和綠色系統(tǒng)結(jié)合,既可解決污水處理廠處理氮、磷的難題,又可以減少資源、能源消耗,實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。
打造生態(tài)“小氣候”,營(yíng)造人居“大環(huán)境”
《環(huán)境保護(hù)》:2022年全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作會(huì)議強(qiáng)調(diào),要深入打好碧水保衛(wèi)戰(zhàn)。請(qǐng)問(wèn)深入打好碧水保衛(wèi)戰(zhàn)的根本途徑有哪些?水環(huán)境質(zhì)量好轉(zhuǎn)的根本保障又是什么?
任南琪:深入打好碧水保衛(wèi)戰(zhàn),實(shí)現(xiàn)水環(huán)境質(zhì)量根本好轉(zhuǎn),不僅僅是消除城市黑臭水體,還要解決更深層次的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量問(wèn)題。改善城市生態(tài)環(huán)境需要“藍(lán)綠融合”,“藍(lán)”即水面,“綠”即植被。藍(lán)綠要融合,而且還要連成一片。目前,我國(guó)大部分城市都存在著這樣的問(wèn)題。比如,西部地區(qū)一些城市降雨量本來(lái)就很少,即使在這樣的情況下,也沒(méi)有做好雨水的積存工作,導(dǎo)致雨水迅速流失。近幾年,開(kāi)展海綿城市建設(shè)的個(gè)別城市取得了很好的成效。比如,甘肅省慶陽(yáng)市在海綿城市建設(shè)中取得了很好的成效,城市植被和生態(tài)環(huán)境條件都有很好改善。慶陽(yáng)市通過(guò)實(shí)施源頭減排,理順管網(wǎng)系統(tǒng),建設(shè)調(diào)蓄設(shè)施,增加水域面積,擴(kuò)大植被覆蓋面積,改善城市下墊面屬性,增加蒸發(fā)量,調(diào)節(jié)小氣候,有效緩解城市熱島效應(yīng),實(shí)現(xiàn)了市區(qū)道路平整、廣場(chǎng)亮麗、湖泊清澈、綠帶成蔭,城市功能得到進(jìn)一步完善,城市品位得到進(jìn)一步提升,人居環(huán)境得到進(jìn)一步改善。
除此之外,特別要對(duì)水污染防治工作進(jìn)行數(shù)字化的頂層設(shè)計(jì)與規(guī)劃。要對(duì)城市的基礎(chǔ)設(shè)施、污染源、地理、氣象、水文、地質(zhì)等情況進(jìn)行深入剖析。無(wú)論是對(duì)埋在地下的管網(wǎng),還是建在地上的構(gòu)筑物,甚至包括社區(qū)的人口密度以及城市未來(lái)的發(fā)展?fàn)顩r都要做到了如指掌。同時(shí),還要特別重視污水資源的利用。舉個(gè)例子:某城市每天排水總量為100萬(wàn)t,其中污水為90萬(wàn)t。如果將90萬(wàn)t污水經(jīng)過(guò)處理作為生態(tài)用水,是富富有余的?梢哉f(shuō),污水是生態(tài)用水的重要來(lái)源。
談到水環(huán)境質(zhì)量好轉(zhuǎn)的根本保證,我認(rèn)為應(yīng)該按照海綿城市理念開(kāi)展城市水系統(tǒng)綜合整治,充分考慮“藍(lán)綠融合,灰綠結(jié)合”,實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。海綿城市是一項(xiàng)理念,是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,是一項(xiàng)長(zhǎng)期任務(wù)。在城市開(kāi)發(fā)建設(shè)的方方面面都應(yīng)該堅(jiān)守這一理念。
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