水专项 ——“应对水危机的利器”。

水专项是我国建国以来投资最大的水污染治理科技项目，它的总体目标是围绕国家经济社会发展战略需求，针对我国水体污染控制与治理的关键科技瓶颈问题，通过理念、技术和管理创新，构建我国流域水污染控制与治理技术体系和水环境管理技术体系，开展典型流域和重点地区的综合示范，提升国家流域水环境管理水平、污染综合防治技术能力、经济社会的可持续发展能力，为国家流域水环境综合整治和饮用水安全保障提供技术与经济可行的技术支撑。

受住房和城乡建设部水专项办公室委托，我刊就“城市水污染控制与水环境综合整治”、“饮用水安全保障”两个主题在“十一五”期间取得的标志性成果，包括关键技术突破、示范工程效果、产业化应用等进行了专题报道。

 

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国家水体污染控制与治理科技重大专项

之典型城市饮用水安全保障共性技术集成与示范

2009ZX07424

第一篇：地下水源城市饮用水安全保障共性技术研究与示范(2009zx07424-002)

张国祥，张亚峰，高云鹤，张树冬，高国伟

（沈阳水务集团有限公司）

针对城市：沈阳、郑州

1 关键技术问题

地下水作为我国重要的供水水源，在保证居民生活用水、社会经济发展和维持生态环境平衡等方面起着重要的作用。据统计，我国城镇供水地下水水厂数量约为水厂总数的37％，供水量约为总水量的17％，华北、西北和东北地下水供水人口占城市总供水人口的比例分别高达66％、65％和47％。

沈阳市、郑州市均是我国取用地下水量较大的城市。由于水源井沿河分布，其主要补给源为河水，这也造成了污染物补给过程中迁移至地下水的问题。水质分析表明，目前沈阳市地下水水源主要问题是锰、铁、氨氮、臭味超标，同时有机污染严重；黄河郑州段两岸地下水中砷、铁、锰、氨氮等超标具有普遍性，其中砷含量达到0.06mg/L，铁、锰等含量也较高。

随着国家新的生活饮用水卫生标准的GB5749-2006全面实施，水中超标项目有可能进一步增加，目前采用的常规地下水处理工艺已不能保障饮用水的水质安全，水源水质恶化与供水技术之间的矛盾愈显突出。因此针对典型地区地下水水源污染物超标、特别是砷超标的严重问题，建立完善的饮用水安全保障体系十分必要。

2 主要研究内容与关键路线

本课题针对我国普遍存在的地下水水质安全问题，以我国重要的地下水源城市——沈阳、郑州为示范基地，开展特征污染物辨识并进行健康风险评估，研究典型污染物的迁移规律及富集、释放机理与关键因素，开发不同水文地质条件下的水源水质控制技术，研究微污染含铁锰地下水除铁锰、除氨氮和有机物机制与相互作用机理及水质净化主要影响因素与关键工艺参数，在系统研究高级氧化预处理、生物降解和吸附多种处理工艺耦合与技术集成的基础上，开发微污染含铁锰地下水水质净化优化集成工艺系统；研究基于曝气--接触过滤除铁工艺的强化除砷技术，开发以复合金属氧化物为活性组分、能同时去除砷、铁、锰等关键污染物的原位负载－包覆再生强化除砷技技术。

课题技术路线总的原则是：结合地方需求，研发关键技术；支撑示范工程，创建技术体系；保障饮水安全，实现跨越发展。

3 主要技术成果

3.1 地下水源污染优化监测及预报系统

3.2 PBB复合介质复配与地下构建技术

3.3 微污染含锰含铁地下水处理集成技术

3.4 基于现行曝气——接触过滤除铁工艺的强化处砷

3.5 基于原水中砷等特征污染物控制的监控、优化组合调配系统

略...

4 结论

（1）渗透反应格栅技术不仅有效降低了地下水源水厂原水的污染物浓度，降低了后续处理工艺负荷，为出厂水达标做出了贡献，而且对地下水体水环境具有良好的修复作用，有利于地下水体可持续利用。

（2）微污染含锰含铁地下水处理集成技术以现有工艺为基础，通过功能菌群的筛选复配以及运行工艺、参数的优化集成，实现了降解超标铁、锰、氨氮等处理功能的复合，对我国地下水源原水铁、锰等超标的水厂改造起到了示范作用。

（3）基于曝气-接触过滤工艺的强化除砷技术突破了大型水厂除砷技术难题，完成20万m³/d的东周水厂示范性改造，为同类型水厂的技术改造提供了重要借鉴作用。

第二篇：南水北调受水区城市饮用水安全保障共性技术研究与示范(2009zx07424-003)

 

顾军农 李玉仙 王敏 曹楠 白迪祺 樊康平

（北京市自来水集团有限责任公司）

针对城市：北京、郑州

1 拟解决的关键技术问题

“南水北调”中线工程是一项规模空前的输水调水工程，对于缓解我国南北水资源不平衡有重大意义。随着“南水北调”中线工程逐步发挥作用，多水源的供水模式将有效保障受水区城市的水量需求，为受水区城市经济社会的协调发展提供重要支撑。与此同时，受水区的供水水源将会呈现多样性和复杂性，影响安全供水的因素越来越复杂，从而对处理工艺与输配水系统适应水源水质多样性的能力也提出更高的要求。

本课题拟在对南水北调京石段进行水质沿程调查的基础上，对南水北调全线受水区水质进行预测，基于水质指标协同效应规律，对各种调水工况条件下多水源水质进行模拟；针对供水系统的多水源调度中的问题，建立多水源供水的科学调度决策体系；针对受水区城市主要水源水质条件，研究基于丹江口水源、南水北调应急水源和黄河水源水质的工艺适应性；对南水北调受水区多种水源的水质特征以及不同水源通水条件下管网管垢特征开展大量调查及检验检测分析，建立水源切换条件下管网“黄水”的预测评价方法并提出有效控制管网“黄水”产生的综合技术方案。

2 技术研究与集成方法

本课题研究内容设置如下：

子课题1：南水北调长距离引水水质迁移转化规律及多水源优化运行研究

子课题2：基于多水源供水的工艺适应性与水质安全保障技术系统与工程示范

子课题3：水源频繁切换条件下管网腐蚀产物释放控制与水质稳定化研究与示范

面对南水北调后受水区城市供水系统面临的问题，本项目实施的技术路线如下：首先开展针对未来各种水源开展水源水质、污染源等方面的调查，研究水质迁移转化规律，探寻危害安全供水的水源方面的不利因素。并针对多水源供水在水源水质以及不同季节各水源的供水负荷存在的差异性，实现多水源水量、水质的统一科学管理。针对南水北调工程逐步发挥作用，结合受水区城市典型城市（北京市和郑州市）供水厂的现有工艺以及南水北调工程的配套工程，积极开展对南水北调水影响工艺净化效果和配水管网的研究，提出针对外调水源水质条件下的水厂工艺运行参数和南水北调中线受水区水厂建设原则，研究水源更换/混合过程中输配系统腐蚀产物释放与水质恶化控制技术、管网黄水的预测评价方法、管网黄水的应急控制调度运行技术等。

3 关键技术成果

3.1 南水北调水源及供水系统微生物风险识别技术

3.2 基于南水北调受水区多水源切换的饮用水净水技术

3.3 南水北调受水区多水源切换管网黄水预测、预防与控制技术

3.4 南水北调中线长距离输水水质模拟技术

3.5 多水源系统供水调度决策集成控制技术

略...
 

4 结论

本课题依托南水北调受水区北京和郑州两个重要城市，针对“南水北调”中线工程通水后受水区城市供水系统中存在的问题，围绕全面提升受水区城市供水保障能力的目标，重点开展了南水北调水源水质迁移转化规律、多水源水质条件下的水厂工艺适应性、水源切换条件下管网“黄水”的预测控制技术研究。

课题在对南水北调京石段进行水质沿程调查的基础上，构建了南水北调水质演化模型系统，初步提出了南水北调中线水质演化规律；针对受水区城市主要水源水质条件，研究基于丹江口水源、南水北调应急水源和黄河水源水质的工艺适应性；初步阐明了大规模水源切换条件下的管网“黄水”产生机制，提出了有效控制管网“黄水”产生的综合技术方案；集成研发了多项技术体系并在北京市和郑州市进行技术示范，大大提高了供水安全性，对于保障社会稳定，改善民生、促进社会和谐，发挥了积极的作用。

 

第三篇：山地丘陵城市饮用水安全保障共性技术研究与示范(2009zx07424-004)

蒋绍阶¹向平¹胡云进²田胜海³ 叶建宏⁴姜文超¹龙天渝¹吴学锋⁵ 陈忠林⁶ 陈春光⁷

（1重庆大学；2浙江大学；3重庆水务集团股份有限公司；4绵阳市水务（集团）有限公司；5中国城市规划设计研究院；6哈尔滨工业大学；7西南交通大学）

针对城市：重庆、绵阳

1 拟解决的关键技术问题

山地丘陵是一组具有许多高度大、坡度陡的高坡地的总称，其面积占我国陆上国土面积的69%左右，承载着超过50%的我国人口。与平原城市相比，山地丘陵城市一般地形高差大、管网多级多池系，互联互通低，调度难，易漏损，水质保障低；同时地质灾害较为严重，地震多发，震后水源易突发污染，管网分片布局，易受冲击用水负荷影响；而且山地水源水质多变，用地匮乏，常规工艺适应性差。过去，对饮用水安全问题的关注主要集中在经济较发达的沿海城市，对西部山地丘陵城市饮用水安全保障问题长期以来一直没有得到有效的重视，目前水质和水量安全问题正逐步显现且日益突出。

本研究针对西南山地与丘陵地区地形地质条件、地震灾害情况和水源水质特点，研究山地城市多级加压供水系统优化与运行安全及管网水质保障技术，地震频发区供水管网系统抗震优化设计技术，震后重建期饮用水源污染预警监测和水质安全保障技术，冲击用水负荷下丘陵城市分区管网安全保障技术，开发针对地震频发区震后水源突发性污染的应急净水技术及针对长江上游水源水质特点的新型水处理集成技术和强

化常规处理成套化工艺技术。

2 课题技术路线（见图一）

 

3 关键技术成果

 

3.1 山地城市多级加压供水系统分区分级与安全调控技术体系

3.2 地震频发区管网抗震优化设计与漏损检测定位技术

3.3 基于水压、水质保障的冲击用水负荷下管网优化调度技术

3.4 长江上游地区高注水强化常规处理技术

略...

4 示范工程建设

 

4.1 重庆市江南片区供水管网改造工程

4.2 绵阳市园艺片区供水管网抗震优化改造示范工程

4.3 绵阳市三水厂及其输配水设施预警监测与应急处理配套工程

4.4 绵阳市二、三水厂输配水管网灾后重建工程与优化调度平台

4.5 长江上游地区高浊度水源强化常规处理技术集成示范

略...

5 中试基地建设

5.1 给水管网综合模拟平台

5.2 山地城市多级加压供水管网综合中试平台

略...

6 结论

课题针对我国山地丘陵城市的饮用水问题特征，从饮用水处理技术、饮用水安全输配等饮用水安全保障的各个环节进行研究，建立基于多级加压供水系统分区分级优化及联动控制、山地城市多级加压供水管网水质安全、冲击用水负荷下丘陵城市分区管网安全保障、地震频发区供水系统优化设计与运行、地震灾后重建期城市饮用水水质安全保障、高浊度水的单级混凝沉淀（澄清）技术的山地丘陵城市饮用水安全保障的完整技术支撑体系。为类似地区提供了示范，为西部山地丘陵城市近亿人口饮用水安全保障提供了技术支撑。

 

第四篇：北方寒冷城市饮用水安全保障技术研究与示范(2009zx07424-005)

袁一星¹，关小红²，马军¹，张杰^1,3，于水利²

（1 哈尔滨工业大学； 2 同济大学； 3 北京工业大学）

针对城市：北方寒冷地区

1 研究目标与关键技术问题

我国北方寒冷地区一年低温时期常达数月，水温在5°C以下，水质长时间处于低温低浊状态，混凝剂难以水解，水中剩余铝浓度较高，出水水质较差，一直是十分棘手、尚未解决的难题；东北老工业基地化工废水排放导致水体突发性有机污染频繁，严重影响饮用水水质；地下径流量少，冬季径流缓慢，漫滩潜流水中，铁、锰和氨氮浓度高且稳定性高，十分难以处理；北方地区植被覆盖率高，由于地表径流导致水中含有高浓度的腐殖质，导致水的色度升高，难以处理。本课题研究目标为：针对北方寒冷地区给水处理存在的问题，通过科学研究与示范工程研发出解决北方寒冷地区饮用水安全保证问题的技术及其集成。

北方寒冷城市在给水处理技术上存在低温低浊水、稳定性有机物污染水、高氨氮复合污染地下水以及面源污染高色水处理难、处理效率低等问题，导致现行给水处理工艺难以满足我国推行的新饮用水卫生标准（GB5749-2006）。

在以上情况下，对北方寒冷城市现行的给水处理工艺进行强化、升级改造，从技术上改良或完善现行工艺，并通过示范工程集成关键技术，形成行之有效的适用于北方寒冷城市的给水处理成套技术，对推行新的饮用水卫生标准，保障饮用水安全有着重大意义。

2 技术研究和集成方法

本课题的研究思路是以工程应用为目标，以关键技术创新和实用技术集成为核心，以示范工程为依托，以标准体系为指导，解决我国寒冷地区饮用水供水面临的主要问题，保障寒冷地区饮用水安全。

本课题针对我国北方寒冷地区给水处理中四大关键技术问题开展研究：长达5个月的寒冷季节中的低温低浊原水的高效处理；较高浓度、多种类、高风险的化工有机污染物的有效去除；低温下漫滩潜流水中高铁、锰含量、高氨氮的生物同步去除；低温条件下高色度水的高效处理；课题目标明确目标，重点突破，以开发关键技术为核心；针对主要问题，进行技术集成；针对代表性区域，进行工程示范，建设技术平台。

图1 技术路线

 

3 主要技术成果

3.1 寒冷地区低温低浊水强化常规处理技术及工程示范

3.1.1旋转网格机械强化混凝技术

3.1.2高适用性双向流斜板与高速气浮耦合技术

3.2 寒冷地区地表水中有机污染物的强化去除技术

3.2.1臭氧与过氧化氢联用分解低温水中有机污染物技术

3.2.2均相与非均相耦合催化氧化技术

3.3 寒冷地区漫滩潜流水高氨氮复合污染生物同步去除技术

3.3.1高氨氮复合污染生物同步去除工艺工程菌培养与筛选技术

3.3.2高氨氮复合污染生物同步去除工艺

3.3.3示范工程建设

3.4 寒冷地区面源污染高色地表水处理技术

3.4.1旋绕流组合涡混凝技术

3.4.2 高密度沉淀池组合工艺

略...

4 结论

（1）旋转网格机械强化混凝与旋扰流组合混凝技术的研发并通过示范工程验证，可以有效地解决原水低温低浊的水质问题，尤其是对寒冷地区给水厂的升级改造更有意义。

（2）臭氧与过氧化氢联用及均相与非均相耦合催化氧化技术的研发并通过示范工程验证，对于寒冷地区地表水中稳定有机污染物的去除效果良好。

（3）漫滩潜流高氨氮复合污染（高铁、高锰）生物同步去除技术的研发并通过示范工程验证，可以有效地解决寒冷地区地下水高氨氮复合污染问题，该技术成为本课题的标志性成果在机理上取得重大突破。

更多内容请查阅《给水排水》杂志2013年第9期国家水体污染控制与治理科技重大专项专栏。