基于国家新战略赋予水专项的新任务，在下一步工作中，要在水处理技术的“更洁、更快、更节、更全”上下功夫。所谓更洁，就是要保障水处理的深度化，如从ＣＯＤ的减排全面过渡到氨氮、总磷的控制；更快，就是要实时地捕捉、应对水污染突发事故，要快速对水污染做出反应，把突发性水污染的危害控制在最小范围内；更节，就是要采用更节能、节药、节地、节钱的水处理技术；更全，是要更系统、更全面地保障城镇水环境的安全，配套设施要更加完善。为此，需重点突破以下技术。
超长距离调水与本地水源实时融合切换技术
在超长距离调水工程可行性论证中，要重点评估外来水和本地水在水质、酸碱度、富营养化、水生物种群的类别和变化，保障二者的顺利融合与水源切换，防止龙头黄水的产生，确保长距离的调水工程在终端的安全使用。
安全节能的消毒技术
饮用水消毒技术，应该以对环境最小干扰、对人民健康影响最小、添加药物最少化为原则。传统的消毒方法会在消毒过程中产生一些有毒的副产物和异臭异味，这些消毒副产物以及消毒剂本身都可能对人体造成慢性毒性伤害和感官上的不适，因此，要大力研发饮用水安全消毒技术。
一方面，要做到有效控制各种消毒副产物的产生，以及降低消毒剂本身的投加量与消毒设备能耗，另一方面研发新型消毒设备，如紫外消毒技术等，既可有效消除有害微生物的滋长，又可控制急性毒性的产生，这在发生突发事件时尤其重要。但具体选择哪种方法，需要全面科学地比较和衡量。
超高标准污水处理技术
要尽快实现“减负修复”的目标，需要研发超过“一级Ａ”排放标准的、更高质量的污水处理技术，例如超高标准脱氮除磷、固定化填料生物处理、超微孔曝气装置集成等。
通过应用组合填料序批式生物膜技术，可以大幅提高节地、节能、抗冲击负荷等方面能力，而且能实现污水处理设备一体式构造，操作简单。这种新技术可以实现大部分污染物的削减，甚至可以控制浊度，但难点是如何提高聚磷菌对总磷的去除能力。这虽然是某一环节上的创新，但一旦突破就可以大面积推广。
污泥资源化与能源化技术
把污水、污泥的资源化、能源化技术与水资源的优化生态处理结合起来。例如污水处理厂热泵技术、生物质共同厌氧发酵处理技术、污泥高效电厂、水泥窑协同焚烧技术、磷营养物资源化回收技术等，这些技术都有着广阔的前景。另外，污泥本身也是高能量物质，经过初期脱水后，完全可以实现自燃式的高效污泥处理。
高灵敏度、低成本的水质在线监测技术
开发具有高灵敏度、低成本、快速检出的微流控生物芯片技术和高灵敏度、在线实时水质监测技术，对水污染事件进行快速响应。采用传统的方法监测一个水样往往要几天时间，而采用专用新型设备，一旦发生紧急事故，几秒钟就可发出警报。不能等到人喝了被污染的水发生疾病后，水厂再调整工艺，这样动辄延误几天，会对民众的生活生产造成很大的影响。
基于人工控制土壤的污水处理技术
我国有２ 万多个小城镇和７０ 多万个村庄，大多数生活污水还没有得到有效处理，众多的城郊工
业区和住宅区的污水要长距离输送到城市污水管网，导致费用高昂和能耗过高，应充分利用自然界或者农田土壤的降解能力进行污水处理，其中核心问题是要通过人为将土壤环境控制在一种较优的状态，这种技术看似简单，但必须兼顾不同气候区及不同种类土壤环境最大限度的污水处理量，保证充分降解，不产生次生污染。
在美国，截至１９８７ 年已经建成１０００ 多个成规模的工程。当前，该国至少有１／３ 的人口正在利用土壤处理污染工艺，这些工程短的有１年，长的已经８ 年稳定运行。在法国已有３０～５０ 座市政污水处理厂采用土壤污水处置工艺进行污水处理并存储回用；在以色列，已建成１ 座日处理量达２７ 万ｍ３的土壤污水处置工程，服务人口达到１３０万（见图１６～图１８）。
我国要在“十二五”期间，努力实现大部分小城镇都有污水处理设施，就要采用这些分散、小型可靠、适用的技术。但目前利用这项技术进行污水处理才刚刚开始。
对城市的径流污染控制技术
据统计，城市地表径流可以产生３００ｍｇＣＯＤ／Ｌ 的污染，要把城市雨污水设施联动优化、雨水管网溢流污染控制、城市面源污染治理、街头湿地、雨水渗透及储存技术集成化，相互配合作用来控制城市的径流污染。
低冲击开发模式（ＬＩＤ）在国内也有相关的研究应用，而在美国的加利福尼亚州已经把ＬＩＤ 分成了高、中、低三级，分别设置不同的考核指标，这些技术的应用对于二氧化碳的减排有巨大的影响（见表１），长期来看，在我国实施还可以与碳排放交易进行挂钩。
南加州和旧金山湾地区的城市化区域，施行低冲击开发技术要达到的效果
城镇污水处理厂节能节地式脱臭改造技术
随着城市发展，传统的污水处理厂往往采用整体搬迁到远郊的方式避免对周围的影响，这种方式极其浪费和耗能，而且污水的整体处理系统没有实现就近分散处理、就近回收利用，使得中水利用的费用极其高昂，是最不划算的一种方式。建议采用对污水处理厂进行就地节能节地式脱臭扩容改造，这样周边居民区建房可以大大靠近污水处理厂以达到节地的目的。
例如在深圳某污水处理厂改造后甚至可以作为居民的街心花园，这样可以使得污水处理厂原来周边空旷的、废弃的土地都可以作为城市的建设或绿化用地，从而产生巨大的社会效应和生态效益。
利用可再生能源进行海水淡化新技术
传统的风能、太阳能发电，具有间隙性、波动频繁、存储费用极高等缺陷，难以大规模在电网传输利用，但把风能、太阳能发电用于海水淡化，等于用淡水来储存这些能源，这是一种简单、廉价、对环境没有任何影响的能源转化技术。希望在这方面有大的集成创新式突破，从而促进这一新兴产业的发展。
此外，还可以用太阳能光热直接进行海水淡化并加以综合利用，或通过小型的核能来进行大规模的海水淡化，这些技术都是我国水行业面临的发展新机会。
污水的自养生物脱氮技术
在一定Ｃ／Ｎ 环境下充分发挥其自养生长代谢脱氮优势，能耗大幅下降、节约土地。该研究中试阶段显示的难点在于，如何优化自养菌在水温、水质变化情况下稳定繁育和降解有机物，一旦突破，应用前景广阔。
温室型、园林景观式污水处理技术
我国北方地区季节性温度变化大，冬天寒冷，细菌的活力比较低，采取温室型的园林景观式的污水处理技术，创造人工环境，利用可再生能源稳定和提高细菌的活力，通过其他能量波（如红外线）的刺激作用，可使细菌活力成千上万倍地提高，污水处理设施运行效率就会大不一样。
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