污水处理与水工业关键技术

污水处理与水工业关键技术九五国家科技攻关田青郑兴灿齐和明“九五”国家重点科技攻关计划项目“污水处理与水工业关键技术研究”（编号96-909）自1996年开题以来，在国家科委、建设部的直接领导下，在各项目承担单位、项目负责人及广大参研人员的共同努力下，按照国家科委颁布的《“九五”国家科技攻关管理实施细则》、建设部颁布《建设行业“九五”国家科技攻关管理规定》及攻关合同的要求，按计划进度完成各自的攻关工作，现已接近尾声。除滚动内容部分尚需进一步实施外，均已进入专题（子专题）验收、鉴定阶段，取得了大量富有成效的攻关成果，为国家科技技术发展做出了应有的贡献。目前该项目已经基本完成“九五”国家科技攻关任务，预计整体项目可以按期圆满完成，达到预定的攻关目标，并为“十五”国家科技攻关计划的制定和实施奠定了坚实的基础。作为96-909项目管理办公室的成员，我们有幸经历了“九五”国家科技攻关“污水处理与水工业关键技术研究”项目的组织和实施，在该项目即将完成之际，就该项目的大致情况作简要的介绍。由于项目尚未结束，项目执行情况及有关数据仅供大致了解。项目的总体目标及技术路线本项目针对我国水工业发展，尤其是水污染防治中的重大关键问题，开展污水处理与水工业关键技术研究，为建立系统完备的现代水工业体系提供技术基础，满足水工业的巨大市场需求。因此，本攻关项目的总体攻关目标在于：通过科技攻关解决水工业技术与设备方面存在的关键性技术难题，缩小水工业技术水平与国内实际需求以及国际先进水平的差距，形成较完整的水工业科学技术体系；通过建立一批技术先进、经济效益良好的水工业示范工程，尤其是污水处理工程，为水工业新技术、新产品的全面推广提供样板；通过研制开发、引进消化并推广应用一批水工业关键技术设备，提高国产化水平，形成部分产品的规模化和成套化生产能力。然而，发展我国水工业，尤其是水污染控制，需要解决的问题很多。考虑到我国的社会经济发展水平以及科研资金投入的有限性，本着“重点之中选择重点”和“有所为有所不为”的原则，本项目重点解决急需的关键性技术与设备难题，主要包括：高效低造价低能耗的城市污水处理技术与设备；饮用水水质改善技术；节水减污与清洁生产技术与设备；难降解有机工业废水经济高效处理技术与设备等几个方面。经过认真的调研、分析和筛选之后，本项目确定了5个课题、19个专题作为“九五”国家科技攻关的内容。每个课题及专题之间既相对独立，又相互联系，成为一个有机整体。为了充分体现技术的广泛适用性、高新技术含量、工程化和产业化发展，项目确定的技术路线是从深入分析国内外研究现状、国内急待解决的水工业发展及工业废水处理问题入手，结合水工业及其发展的特点，通过总结分析已有成果，开展实验室和现场性研究开发、技术集成研究和设备开发生产，工艺技术与设备技术紧密结合，科技开发与市场需求紧密结合，着重解决工程化和产品化过程的技术难点，理论和机理方面有突破，技术方面有创新，并同时着手解决运行管理和控制方面的技术难点和问题，提出一批实用的工艺和设备及关键技术参数，并建立示范工程。根据近年来对我国水工业的发展，尤其是污水治理和发展情况，“九五”攻关设立本项目是十分必要的，所确定的目标符合我国目前社会经济发展和水工业发展的需要，计划解决的关键问题均为水处理工程界、学术界和广大应用单位关注的热点难点问题。项目的攻关成果可以持续为提高我国水工业技术与设备发展的总体水平提供了必要的基础条件和技术支持，项目的完成对缓解我国水资源短缺、控制水环境污染具有重大的意义。目前的实施结果表明，项目及各课题与专题技术路线和计划内容既符合我国国情又考虑到技术与装备的先进性和推广的可能性，研究内容和目标明确，从总体上体现了科学性、配套性和实用性的统一，符合我国水工业和水环境保护对科技发展的需要方向。项目总体考核目标“九五”期间，通过对“污水处理与水工业关键技术研究”项目的攻关，使我国在水与废水处理技术及装备上有显著提高，达到发达国家80年代末的水平，初步建立完善的水工业体系。总体考核目标如下：（1）提供一批适合我国国情的城市（包括中、小城市）污水与污泥处理的实用新工艺、新技术与设备，为我国2000年及2010年城市污水处理率分别达到20%～30%及40%～50%提供技术支撑。（2）开发3类水工业产品：水处理专用机械设备、水工业计算机控制与监测仪表、水工业器材与药剂，技术水平达到国外80年代末水平。（3）针对我国饮用水源普遍受到污染的现状，研究开发出一批饮用水预氧化、膜分高及高效絮凝处理新技术，并应用于生产实际。（4）提供重点耗水工业节水减污清洁生产途径，提供2～3种节水减污清洁生产技术，建立2～3条节水减污清洁生产示范线。研究成果在行业推广应用后削减工业废水排放量的20%～30%，COD排放量的30%～40%。（5）提供2～3种难降解有机工业废水分离、回收和治理的工艺技术及关键设备，建立工业规模生产示范装置，提供3～4种废水处理的高效低耗单元设备产业化的全部技术支撑条件。项目总体执行情况及阶段成果“污水处理与水工业关键技术研究”项目于1996年全面启动。在1996年度完成了课题和专题可行性论证报告的编制和论证工作，并在此基础上通过择优和评议等方式确定了各专题的第一承担单位和主要合作单位（见表1），完成了所有专题的合同签订和审查工作，明确了各专题的具体攻关任务和考核指标。按照合同要求，各专题组制定了详细的攻关技术路线和实施方案，开展了示范工程的筛选和确定，进行了技术资料的收集分析和部分研究内容的试验室及生产性试验。参加本项目5个课题19个专题科技攻关的人员为800多名，其中高级职称约360名。参加攻关的单位102个，其中研究院所42个；企业33个，大专院校19个。由国家工程技术研究中心、市政工程设计研究院、高等院校、机械研究院、水工业设备生产企业、污水处理厂、自来水公司和其他研究单位组成的攻关队伍具备较强的研究开发实力、工程应用能力和生产能力，具有较丰富的实践经验，通过统一协调，联合攻关，保证了攻关内容的逐步和顺利实施，攻关目标的逐步和顺利实现。目前大部分专题的试验研究工作已经完成，进入专题验收准备阶段。部分专题已经完成验收，有一批研究成果已经通过有关部门组织的鉴定与评审，并开始得到推广应用。项目的已有攻关成果为提高我国水工业技术与设备发展的总体水平提供了重要的技术支持，在工程建设中发挥了重要作用。96-909-01课题（1）城市污水处理技术集成化与决策支持系统建设专题：污水处理基础数据、一级处理、生物膜法、污水除磷脱氮、污水污泥厌氧处理、絮凝吸附/生物氧化、城市污水地下回灌等研究内容已经完成。污水回用于工业、曝气（混合）技术研究内容也取得了一定的进展。已经出版研究专著2部，《水工业工程设计手册Ÿ废水处理与利用》预计2000年出版。专题滚动内容（活性污泥数学模型模拟技术、针对新排放标准污水处理技术）进展顺利。（2）城市污水简易高效处理技术专题：高效曝气生物滤池、水解/厌氧/微氧联合处理技术、高效曝气氧化沟技术、高效复合型污水生物处理技术、超高负荷活性污泥系统、城市污水高效沉淀技术等研究内容已经完成，大部分研究内容建立了示范工程。（3）中小城镇高效实用污水处理技术专题：基本完成城市污水强化一级处理技术、高效污水资源化复合生态工程系统优化技术、资源化活性藻系统、利用城市下水管网处理污水技术及毛细管浸润渗滤法处理城市污水技术的研究开发。获得专利2项，发表论文3篇，开发新工艺、新产品4项，正在申请专利3项。（4）污泥稳定化处理与资源化技术专题：4个子专题都完成了生产性试验数据的测定和收集，有两项厌氧消化技术和污泥射流沼气搅拌技术应用到示范工程消化装置的改建中，完成天津东郊40万m3/d污水厂3年以上消化池运行数据的分析总结。（5）污泥高效低耗堆肥与复合肥制备成套技术专题：完成了污泥堆肥的试验研究、提高堆肥效率和产品质量研究，建造了2套发酵仓强制通风污泥堆肥系统，完成了污泥制备复合肥的混合和制粒系统的实验工作、蔬菜大棚试验和小麦大田试验。“污水处理与水工业关键技术研究”项目课（专）题一览表表196-909-02课题（1）城市污水处理专用设备与器材专题：研究开发工作已经全部完成，风能曝气机、球型曝气器、旋转式阶梯格栅已经通过鉴定，并开始生产应用。其他研究内容也已经进入鉴定验收阶段。滚动内容进展顺利，转碟产品2000年可达到生产水平。（2）城市污水处理厂自动化控制系统及仪器仪表专题：研究内容已经全部完成，河南莲花味精集团污水处理厂SBR处理工艺自动化控制系统和青岛李村河污水处理厂A2/O处理工艺自动化控制系统已经投入运行多年，运行良好，效果显著。已经研制出LDZ-1X多普勒流量巡检仪、连续在线MLSS仪、超声波污泥浓度计等一系列检测仪表。（3）污水厂污泥处理与利用专用设备专题：除个别子专题外，大部分研究开发工作已经完成并通过鉴定。开发了污泥制肥用专用设备、浆式混料机、圆盘混料机、链条式翻堆机、造粒机、混合机、斗式提升机、螺旋输送机、皮带输送机等新产品，完成直径500螺式离心机制造，建立两个快速制肥工厂示范工程。96-909-03课题（1）受污染水源水净化集成技术与设备专题：微孔曝气生物接触氧化预处理生产性研究已经通过建设部主持的成果鉴定，在宁波市梅林水厂建立4万m3/d示范工程。深圳市微污染水库水处理工艺集成技术研究、内江生物活性滤料过滤技术试验、蚌埠生物陶粒预处理工程、巢湖水源水弹性填料深水曝气生物接触氧化、化学预氧化净化受污染水源水集成技术研究均已完成，进入鉴定验收准备。（2）水厂高效絮凝技术集成系统专题：稳定化聚合氯化铁研究内容已在天津大港油田和洛阳石化建设生产规模为3000t/a的聚合氯化铁生产厂；聚合铝硅絮凝剂完成中试，并在北京燕迪集团公司建立了示范厂；在北京自来水公司第九水厂建成3套高效絮凝集成化中试线，完成了全面的试验研究；进行了新型絮凝剂制备方法及工艺的研究；开展了工艺技术完善和产业化。（3）安全和优质净水成套技术设备与器材专题：大部分研究内容已经完成，电子催化、臭氧生物炭、低压反渗透3种净水设备样机试制完成，并开始进行改进定型和批量生产。建立示范工程1座、生产性设备84座，发表论文6篇。过氧化氢预氧化小试已经完成，正在落实生产性应用工程。（4）城市供水系统监控与自动化技术设备专题：完成了浊度脉动检测仪的研制和浊度脉动在线检测仪的第二代样机；已建水厂集散型计算机监控系统，已落实的两项示范工程建设工作正在进行。在1998年初两厂的集散式自动控制系统方案最后确定，并陆续开始实施。新建水厂集散型计算机监控系统，示范工程已通过验收投入正常运行，科研报告的编写已进入尾声。城市供水系统监控技术设备与优化调度研究，1998年进行深圳城市供水调度中心的二期工程监控系统的建设。96-909-04课题（1）工业用水现状分析与节水减污清洁生产途径研究专题：完成酿造、化肥、农药行业等行业工业用水现状分析与节水减污清洁生产现状调研与报告编制。完成清洁生产技术、经济、环境评估体系研究的资料调研、方法学与指标体系的设计，建立清洁生产评估体系。开展数据库的建立工作。（2）生产工艺过程节水减污技术及设备研究专题：基本完成高效节水型冷却技术及设备研究开发、新型过氧化氢发生装置的设计和设备制造、高浓度油皂洗涤废水资源化技术及设备清洁生产工艺改进；国内首创以氨解法代替硫化钠还原法生产1-氨基蒽醌，建立年产500吨DSD酸的工业装置；完成了异丙醇萃取精馏工艺研究。（3）节水减污清洁生产优化集成示范线专题：初步完成煤造气中型合成氨-尿素工厂节水减污清洁生产技术优化集成示范研究；薯干为原料酿造节水减污清洁生产技术示范线，完成了厌氧/好氧工程处理尾端糟液设计与研究工作；建立了酿造行业节水减污清洁生产示范点，选择全利用的新工艺处理酒精糟，选育了以3株不同菌种组成的复合菌种好氧发酵体系。96-909-05课题（1）难降解有机工业废水高效分离回收技术及关键设备：完成了纳滤膜处理洁霉素