水專項 ——“應對水危機的利器”。

水專項是我國建國以來投資最大的水污染治理科技項目，它的總體目標是圍繞國家經濟社會發展戰略需求，針對我國水體污染控制與治理的關鍵科技瓶頸問題，通過理念、技術和管理創新，構建我國流域水污染控制與治理技術體系和水環境管理技術體系，開展典型流域和重點地區的綜合示范，提升國家流域水環境管理水平、污染綜合防治技術能力、經濟社會的可持續發展能力，為國家流域水環境綜合整治和飲用水安全保障提供技術與經濟可行的技術支撐。

受住房和城鄉建設部水專項辦公室委托，我刊就“城市水污染控制與水環境綜合整治”、“飲用水安全保障”兩個主題在“十一五”期間取得的標志性成果，包括關鍵技術突破、示范工程效果、產業化應用等進行了專題報道。

 

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國家水體污染控制與治理科技重大專項

之典型城市飲用水安全保障共性技術集成與示范

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

（沈陽水務集團有限公司）

針對城市：沈陽、鄭州

1 關鍵技術問題

地下水作為我國重要的供水水源，在保證居民生活用水、社會經濟發展和維持生態環境平衡等方面起著重要的作用。據統計，我國城鎮供水地下水水廠數量約為水廠總數的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，其主要補給源為河水，這也造成了污染物補給過程中遷移至地下水的問題。水質分析表明，目前沈陽市地下水水源主要問題是錳、鐵、氨氮、臭味超標，同時有機污染嚴重；黃河鄭州段兩岸地下水中砷、鐵、錳、氨氮等超標具有普遍性，其中砷含量達到0.06mg/L，鐵、錳等含量也較高。

隨著國家新的生活飲用水衛生標準的GB5749-2006全面實施，水中超標項目有可能進一步增加，目前采用的常規地下水處理工藝已不能保障飲用水的水質安全，水源水質惡化與供水技術之間的矛盾愈顯突出。因此針對典型地區地下水水源污染物超標、特別是砷超標的嚴重問題，建立完善的飲用水安全保障體系十分必要。

2 主要研究內容與關鍵路線

本課題針對我國普遍存在的地下水水質安全問題，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行健康風險評估，研究典型污染物的遷移規律及富集、釋放機理與關鍵因素，開發不同水文地質條件下的水源水質控制技術，研究微污染含鐵錳地下水除鐵錳、除氨氮和有機物機制與相互作用機理及水質凈化主要影響因素與關鍵工藝參數，在系統研究高級氧化預處理、生物降解和吸附多種處理工藝耦合與技術集成的基礎上，開發微污染含鐵錳地下水水質凈化優化集成工藝系統；研究基于曝氣--接觸過濾除鐵工藝的強化除砷技術，開發以復合金屬氧化物為活性組分、能同時去除砷、鐵、錳等關鍵污染物的原位負載－包覆再生強化除砷技技術。

課題技術路線總的原則是：結合地方需求，研發關鍵技術；支撐示范工程，創建技術體系；保障飲水安全，實現跨越發展。

3 主要技術成果

3.1 地下水源污染優化監測及預報系統

3.2 PBB復合介質復配與地下構建技術

3.3 微污染含錳含鐵地下水處理集成技術

3.4 基于現行曝氣——接觸過濾除鐵工藝的強化處砷

3.5 基于原水中砷等特征污染物控制的監控、優化組合調配系統

略...

4 結論

（1）滲透反應格柵技術不僅有效降低了地下水源水廠原水的污染物濃度，降低了后續處理工藝負荷，為出廠水達標做出了貢獻，而且對地下水體水環境具有良好的修復作用，有利于地下水體可持續利用。

（2）微污染含錳含鐵地下水處理集成技術以現有工藝為基礎，通過功能菌群的篩選復配以及運行工藝、參數的優化集成，實現了降解超標鐵、錳、氨氮等處理功能的復合，對我國地下水源原水鐵、錳等超標的水廠改造起到了示范作用。

（3）基于曝氣-接觸過濾工藝的強化除砷技術突破了大型水廠除砷技術難題，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改造提供了重要借鑒作用。

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

 

顧軍農 李玉仙 王敏 曹楠 白迪祺 樊康平

（北京市自來水集團有限責任公司）

針對城市：北京、鄭州

1 擬解決的關鍵技術問題

“南水北調”中線工程是一項規模空前的輸水調水工程，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”中線工程逐步發揮作用，多水源的供水模式將有效保障受水區城市的水量需求，為受水區城市經濟社會的協調發展提供重要支撐。與此同時，受水區的供水水源將會呈現多樣性和復雜性，影響安全供水的因素越來越復雜，從而對處理工藝與輸配水系統適應水源水質多樣性的能力也提出更高的要求。

本課題擬在對南水北調京石段進行水質沿程調查的基礎上，對南水北調全線受水區水質進行預測，基于水質指標協同效應規律，對各種調水工況條件下多水源水質進行模擬；針對供水系統的多水源調度中的問題，建立多水源供水的科學調度決策體系；針對受水區城市主要水源水質條件，研究基于丹江口水源、南水北調應急水源和黃河水源水質的工藝適應性；對南水北調受水區多種水源的水質特征以及不同水源通水條件下管網管垢特征開展大量調查及檢驗檢測分析，建立水源切換條件下管網“黃水”的預測評價方法并提出有效控制管網“黃水”產生的綜合技術方案。

2 技術研究與集成方法

本課題研究內容設置如下：

子課題1：南水北調長距離引水水質遷移轉化規律及多水源優化運行研究

子課題2：基于多水源供水的工藝適應性與水質安全保障技術系統與工程示范

子課題3：水源頻繁切換條件下管網腐蝕產物釋放控制與水質穩定化研究與示范

面對南水北調后受水區城市供水系統面臨的問題，本項目實施的技術路線如下：首先開展針對未來各種水源開展水源水質、污染源等方面的調查，研究水質遷移轉化規律，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以及不同季節各水源的供水負荷存在的差異性，實現多水源水量、水質的統一科學管理。針對南水北調工程逐步發揮作用，結合受水區城市典型城市（北京市和鄭州市）供水廠的現有工藝以及南水北調工程的配套工程，積極開展對南水北調水影響工藝凈化效果和配水管網的研究，提出針對外調水源水質條件下的水廠工藝運行參數和南水北調中線受水區水廠建設原則，研究水源更換/混合過程中輸配系統腐蝕產物釋放與水質惡化控制技術、管網黃水的預測評價方法、管網黃水的應急控制調度運行技術等。

3 關鍵技術成果

3.1 南水北調水源及供水系統微生物風險識別技術

3.2 基于南水北調受水區多水源切換的飲用水凈水技術

3.3 南水北調受水區多水源切換管網黃水預測、預防與控制技術

3.4 南水北調中線長距離輸水水質模擬技術

3.5 多水源系統供水調度決策集成控制技術

略...
 

4 結論

本課題依托南水北調受水區北京和鄭州兩個重要城市，針對“南水北調”中線工程通水后受水區城市供水系統中存在的問題，圍繞全面提升受水區城市供水保障能力的目標，重點開展了南水北調水源水質遷移轉化規律、多水源水質條件下的水廠工藝適應性、水源切換條件下管網“黃水”的預測控制技術研究。

課題在對南水北調京石段進行水質沿程調查的基礎上，構建了南水北調水質演化模型系統，初步提出了南水北調中線水質演化規律；針對受水區城市主要水源水質條件，研究基于丹江口水源、南水北調應急水源和黃河水源水質的工藝適應性；初步闡明了大規模水源切換條件下的管網“黃水”產生機制，提出了有效控制管網“黃水”產生的綜合技術方案；集成研發了多項技術體系并在北京市和鄭州市進行技術示范，大大提高了供水安全性，對于保障社會穩定，改善民生、促進社會和諧，發揮了積極的作用。

 

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

蔣紹階¹向平¹胡云進²田勝海³ 葉建宏⁴姜文超¹龍天渝¹吳學鋒⁵ 陳忠林⁶ 陳春光⁷

（1重慶大學；2浙江大學；3重慶水務集團股份有限公司；4綿陽市水務（集團）有限公司；5中國城市規劃設計研究院；6哈爾濱工業大學；7西南交通大學）

針對城市：重慶、綿陽

1 擬解決的關鍵技術問題

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、管網多級多池系，互聯互通低，調度難，易漏損，水質保障低；同時地質災害較為嚴重，地震多發，震后水源易突發污染，管網分片布局，易受沖擊用水負荷影響；而且山地水源水質多變，用地匱乏，常規工藝適應性差。過去，對飲用水安全問題的關注主要集中在經濟較發達的沿海城市，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，目前水質和水量安全問題正逐步顯現且日益突出。

本研究針對西南山地與丘陵地區地形地質條件、地震災害情況和水源水質特點，研究山地城市多級加壓供水系統優化與運行安全及管網水質保障技術，地震頻發區供水管網系統抗震優化設計技術，震后重建期飲用水源污染預警監測和水質安全保障技術，沖擊用水負荷下丘陵城市分區管網安全保障技術，開發針對地震頻發區震后水源突發性污染的應急凈水技術及針對長江上游水源水質特點的新型水處理集成技術和強

化常規處理成套化工藝技術。

2 課題技術路線（見圖一）

 

3 關鍵技術成果

 

3.1 山地城市多級加壓供水系統分區分級與安全調控技術體系

3.2 地震頻發區管網抗震優化設計與漏損檢測定位技術

3.3 基于水壓、水質保障的沖擊用水負荷下管網優化調度技術

3.4 長江上游地區高注水強化常規處理技術

略...

4 示范工程建設

 

4.1 重慶市江南片區供水管網改造工程

4.2 綿陽市園藝片區供水管網抗震優化改造示范工程

4.3 綿陽市三水廠及其輸配水設施預警監測與應急處理配套工程

4.4 綿陽市二、三水廠輸配水管網災后重建工程與優化調度平臺

4.5 長江上游地區高濁度水源強化常規處理技術集成示范

略...

5 中試基地建設

5.1 給水管網綜合模擬平臺

5.2 山地城市多級加壓供水管網綜合中試平臺

略...

6 結論

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、飲用水安全輸配等飲用水安全保障的各個環節進行研究，建立基于多級加壓供水系統分區分級優化及聯動控制、山地城市多級加壓供水管網水質安全、沖擊用水負荷下丘陵城市分區管網安全保障、地震頻發區供水系統優化設計與運行、地震災后重建期城市飲用水水質安全保障、高濁度水的單級混凝沉淀（澄清）技術的山地丘陵城市飲用水安全保障的完整技術支撐體系。為類似地區提供了示范，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支撐。

 

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

袁一星¹，關小紅²，馬軍¹，張杰^1,3，于水利²

（1 哈爾濱工業大學； 2 同濟大學； 3 北京工業大學）

針對城市：北方寒冷地區

1 研究目標與關鍵技術問題

我國北方寒冷地區一年低溫時期常達數月，水溫在5°C以下，水質長時間處于低溫低濁狀態，混凝劑難以水解，水中剩余鋁濃度較高，出水水質較差，一直是十分棘手、尚未解決的難題；東北老工業基地化工廢水排放導致水體突發性有機污染頻繁，嚴重影響飲用水水質；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定性高，十分難以處理；北方地區植被覆蓋率高，由于地表徑流導致水中含有高濃度的腐殖質，導致水的色度升高，難以處理。本課題研究目標為：針對北方寒冷地區給水處理存在的問題，通過科學研究與示范工程研發出解決北方寒冷地區飲用水安全保證問題的技術及其集成。

北方寒冷城市在給水處理技術上存在低溫低濁水、穩定性有機物污染水、高氨氮復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，導致現行給水處理工藝難以滿足我國推行的新飲用水衛生標準（GB5749-2006）。

在以上情況下，對北方寒冷城市現行的給水處理工藝進行強化、升級改造，從技術上改良或完善現行工藝，并通過示范工程集成關鍵技術，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，對推行新的飲用水衛生標準，保障飲用水安全有著重大意義。

2 技術研究和集成方法

本課題的研究思路是以工程應用為目標，以關鍵技術創新和實用技術集成為核心，以示范工程為依托，以標準體系為指導，解決我國寒冷地區飲用水供水面臨的主要問題，保障寒冷地區飲用水安全。

本課題針對我國北方寒冷地區給水處理中四大關鍵技術問題開展研究：長達5個月的寒冷季節中的低溫低濁原水的高效處理；較高濃度、多種類、高風險的化工有機污染物的有效去除；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；課題目標明確目標，重點突破，以開發關鍵技術為核心；針對主要問題，進行技術集成；針對代表性區域，進行工程示范，建設技術平臺。

圖1 技術路線

 

3 主要技術成果

3.1 寒冷地區低溫低濁水強化常規處理技術及工程示范

3.1.1旋轉網格機械強化混凝技術

3.1.2高適用性雙向流斜板與高速氣浮耦合技術

3.2 寒冷地區地表水中有機污染物的強化去除技術

3.2.1臭氧與過氧化氫聯用分解低溫水中有機污染物技術

3.2.2均相與非均相耦合催化氧化技術

3.3 寒冷地區漫灘潛流水高氨氮復合污染生物同步去除技術

3.3.1高氨氮復合污染生物同步去除工藝工程菌培養與篩選技術

3.3.2高氨氮復合污染生物同步去除工藝

3.3.3示范工程建設

3.4 寒冷地區面源污染高色地表水處理技術

3.4.1旋繞流組合渦混凝技術

3.4.2 高密度沉淀池組合工藝

略...

4 結論

（1）旋轉網格機械強化混凝與旋擾流組合混凝技術的研發并通過示范工程驗證，可以有效地解決原水低溫低濁的水質問題，尤其是對寒冷地區給水廠的升級改造更有意義。

（2）臭氧與過氧化氫聯用及均相與非均相耦合催化氧化技術的研發并通過示范工程驗證，對于寒冷地區地表水中穩定有機污染物的去除效果良好。

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

更多內容請查閱《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專欄。