課題背景
地處長江三角洲杭嘉湖平原腹心地帶的浙江省嘉興市，水環(huán)境質(zhì)量不能全面滿足水功能區(qū)要求，一度成為全面建成小康社會的短板。由浙江大學、同濟大學、浙江省環(huán)科院承擔的水專項“嘉興市水污染協(xié)調(diào)控制與水源地質(zhì)量改善”項目課題二“平原河網(wǎng)地區(qū)污染源深度削減成套技術(shù)與綜合示范”以嘉興市整個行政區(qū)為研究對象，以水環(huán)境質(zhì)量改善和飲用水水源地水質(zhì)安全為導向，聚焦印染、造紙工業(yè)污染負荷的深度削減和混合污水處理廠穩(wěn)定達標，突破印染行業(yè)特征污染物銻分級控制、以降鈣控鈣為核心的造紙廢水資源化利用長效穩(wěn)定運行調(diào)控等五項關(guān)鍵技術(shù)，集成印染廢水深度處理回用、造紙廢水資源化利用、混合污水處理廠穩(wěn)定達標等3個成套技術(shù)，建成印染廢水深度處理回用與銻綜合控制、造紙廢水資源化利用、城鎮(zhèn)生活與工業(yè)混合污水處理廠穩(wěn)定達標等六大工程示范，編制《嘉興市污染負荷深度削減方案》，實現(xiàn)市域污染物深度削減，為嘉興市水環(huán)境質(zhì)量全面達到功能區(qū)要求提供科技支撐，為2020年嘉興市全面建成小康做出貢獻。
關(guān)注一
全面提升水環(huán)境質(zhì)量，亟待加強科技支撐
數(shù)據(jù)顯示，2017年，嘉興市常住人口465.6萬人，全市生產(chǎn)總值4355億元，其中工業(yè)生產(chǎn)總值2309億元。
嘉興市市域面積4223.46km2，其中水域面積328km2，河道總長1.38萬km，是典型的平原河網(wǎng)地區(qū)。據(jù)2017年全市130個水功能區(qū)監(jiān)測斷面的監(jiān)測結(jié)果表明，嘉興市水環(huán)境質(zhì)量不能全面滿足水功能區(qū)要求，是全面建成小康社會的短板。據(jù)分析，印染造紙行業(yè)廢水排放量大、混合污水處理廠不能穩(wěn)定達標排放和飲用水水源地銻污染安全風險問題突出是影響嘉興市水環(huán)境質(zhì)量的主要原因。因此，要全面提升嘉興市水環(huán)境質(zhì)量，實現(xiàn)從Ⅳ類水為主到2020年Ⅲ類水為主的歷史性轉(zhuǎn)變，迫切需要印染和造紙等工業(yè)污染物深度削減、混合污水處理廠穩(wěn)定達標和銻污染物綜合控制等方面的科技支撐。
在印染廢水處理及回用方面，課題組承擔了“印染行業(yè)生化污泥趨零與中水回用系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與工程示范”等課題，編制了《浙江省紡織印染行業(yè)淘汰落后整治提升方案》，對印染行業(yè)特征污染物銻進行了初步的溯源分析，其中“新型廢水處理功能材料及其工程應用”等研究成果獲得2015年度浙江省科技進步一等獎。
在造紙廢水處理和回用方面，課題組在“十一五”“十二五”期間，承擔了“造紙廢水微排放集成技術(shù)研究與示范”等浙江省重大科技專項，獲得了“一種內(nèi)循環(huán)水解厭氧反應裝置”等專利技術(shù)。
在混合污水處理廠穩(wěn)定達標排放方面，課題組承擔了“十一五”國家科技重大專項“小城鎮(zhèn)污水處理裝備化關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”等項目，其中“低碳氮比城市污水低氧強化脫氮除磷關(guān)鍵技術(shù)及工程示范”等研究成果獲得上海市科技進步二等獎。
課題組對印染和造紙行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展有著較深的認識，有長期的工作積累，為本課題的開展奠定了較好基礎。
自2017年課題啟動以來，在嘉興市生態(tài)文明創(chuàng)建辦的部署下，課題組緊緊圍繞合同任務書的要求，全面開展各項工作，2017年度以現(xiàn)場調(diào)查和問題診斷為主，2018年以試驗研究和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)為主，2019年以成套技術(shù)凝練和工程示范建設為主，2020年以成果總結(jié)和推廣應用為主。整個工作過程從問題診斷入手，以問題為導向，開展試驗研究，突破關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建成套技術(shù)，以成套技術(shù)推廣應用為重點，開展工程示范，并形成一系列的指南規(guī)程，整個過程思路明確，各階段重點突出，前后有機銜接。
關(guān)注二
集成構(gòu)建了印染廢水深度處理回用、造紙廢水資源化利用、混合污水處理廠穩(wěn)定達標等三大成套技術(shù)
現(xiàn)場診斷明問題
為掌握嘉興市印染和造紙企業(yè)污水處理回用及混合污水處理廠處理現(xiàn)狀，課題組組織了300余人（次），深入現(xiàn)場，對嘉興市227家印染企業(yè)、35家造紙企業(yè)進行調(diào)查和問題診斷，選取其中7家印染企業(yè)、3家造紙企業(yè)和1家混合污水處理廠進行了典型調(diào)查、取樣監(jiān)測和問題診斷，找到了印染和造紙工業(yè)污染物深度削減的技術(shù)瓶頸，明確了混合污水處理穩(wěn)定達標的關(guān)鍵因素，完成了特征污染物銻的溯源分析。
針對這些問題，提出了嘉興市水環(huán)境質(zhì)量改善和飲用水水源地水質(zhì)安全保障的技術(shù)路線為：技術(shù)研發(fā)→系統(tǒng)集成→工程示范→推廣應用，即以印染和造紙行業(yè)廢水深度處理回用、混合污水處理廠穩(wěn)定達標、印染行業(yè)特征污染物銻綜合控制為重點開展技術(shù)研究，以構(gòu)建成套技術(shù)為重點進行系統(tǒng)集成，以成套技術(shù)應用為重點建設示范工程，以研發(fā)成果推廣為重點實現(xiàn)污染物深度減排，支持嘉興市水環(huán)境質(zhì)量改善和飲用水水源地水質(zhì)安全保障。
試驗研究出創(chuàng)新
以現(xiàn)場診斷出來的問題為導向，課題組分別開展了印染和造紙廢水深度處理回用、城鎮(zhèn)混合污水處理廠穩(wěn)定達標排放的10余項試驗研究，突破了5項關(guān)鍵技術(shù)。針對目前印染廢水經(jīng)廠內(nèi)預處理和集中處理兩級處理的特點，課題組以強化混凝和高效吸附為重點，對廠內(nèi)預處理的高濃度含銻廢水，利用現(xiàn)有的反應池、初沉池，將現(xiàn)有的混凝劑（FeSO4）通過三種復配藥劑（鈣強化FeSO4、PFS/FeSO4、PAC/FeSO4）強化混凝除銻效果。對集中處理的低濃度含銻廢水，開發(fā)了新型鐵錳復合吸附材料，創(chuàng)新了錳摻雜有效阻止鐵晶相的轉(zhuǎn)變，提高了無定形鐵的穩(wěn)定性和對銻的吸附能力，構(gòu)建了印染廢水特征污染物銻的分級處理關(guān)鍵技術(shù)，為印染行業(yè)特征污染物銻的綜合控制和飲用水水源地安全保障提供了技術(shù)支撐。
針對造紙廢水資源化利用過程中鈣離子的累積問題，課題組率先成功研發(fā)了以厭氧控鈣、好氧除鈣、深度脫鈣為核心的降鈣控鈣技術(shù)，其中厭氧控鈣是針對厭氧污泥“中心鈣化”壓縮微生物定殖空間和“外層鈣化”堵塞污染物通道的問題，分別研發(fā)了以保增長和去鈣化為核心的排泥控鈣技術(shù)和酸溶脫鈣技術(shù)；好氧除鈣是針對進水（即厭氧出水）中CO2處于過飽和狀態(tài)，通過攪拌脫氣，提高廢水的pH值，促進CaCO3沉淀，達到好氧除鈣的目的；深度脫鈣是針對傳統(tǒng)化學沉淀工藝中藥劑使用量大、易結(jié)垢的問題，研發(fā)晶種循環(huán)處理技術(shù)，通過沉淀污泥回流為新產(chǎn)生的CaCO3提供生長場所和載體，減少了藥劑使用量，減緩了系統(tǒng)結(jié)垢，確保了造紙廢水資源化利用的長效穩(wěn)定運行。在突破廢水降鈣除鈣技術(shù)的基礎上系統(tǒng)整合了廢水、污泥、生物質(zhì)能3條循環(huán)利用路線，大大提高了廢紙造紙企業(yè)的資源化利用水平。目前示范企業(yè)的綜合指標噸紙排水量在5m3以下，僅為國內(nèi)同類企業(yè)的60%左右，運轉(zhuǎn)費用約1.9元/m3廢水，比國內(nèi)同類企業(yè)低20%左右。
針對印染廢水難生物降解有機物含量高、可生化性差、色度重、回用比例低及回用水膜濾濃縮液處理難等問題，課題組創(chuàng)新研發(fā)了以“高效復合水解酸化技術(shù)、高效混凝吸附深度處理技術(shù)、膜濃縮液微電解耦合催化氧化技術(shù)”為一體的印染廢水深度處理與分質(zhì)回用集成技術(shù)。
其中新型復合水解酸化技術(shù)是通過優(yōu)化進水分配系統(tǒng)提高傳質(zhì)效率，并結(jié)合專性微生物強化，進一步提高對某些染料、助劑等特定污染物的降解、轉(zhuǎn)化效率，最終可使印染廢水的可生化性提升20%；高效混凝吸附脫色深度處理技術(shù)是針對印染廢水生化出水色度重，難以滿足印染工序初級回用的問題，通過改性的高效混凝吸附材料，結(jié)合自主研發(fā)的智能化投加裝備，對生化出水的CODCr和色度去除率分別達到64.2%和59.4%，顯著提高初級回用水比例；微電解耦合催化氧化技術(shù)是針對膜濾濃縮液難降解有機物含量大、鹽分高等問題，通過在傳統(tǒng)鐵碳微電解材料上進行改良，并耦合類Fenton催化氧化，所開發(fā)的非均相催化氧化技術(shù)，對膜濾濃縮液CODCr去除效率達87.9%。目前這一集成技術(shù)已在示范企業(yè)推廣應用，示范企業(yè)水循環(huán)利用率由40%提高到55%以上，處理成本比現(xiàn)有工藝降低10%，上述技術(shù)體系為印染廢水“近零排放”提供有力技術(shù)支撐。
針對混合污水處理廠進水中工業(yè)廢水占比高、碳源不足、傳統(tǒng)生化處理工藝難以保證出水穩(wěn)定達標等問題，課題首先以優(yōu)質(zhì)碳源制備為突破口，通過磁鐵礦富集異化鐵還原菌強化水解酸化和氫氧化鐵強化磷素沉淀回收，實現(xiàn)剩余污泥與餐廚垃圾厭氧發(fā)酵液優(yōu)質(zhì)碳源的高效制備；其次，以強化生物處理單元功能為核心，采用粉末吸附功能載體、鎂鹽和鐵鹽改性氮磷專性固定功能載體的復配投加，構(gòu)建了多級活性污泥-生物膜耦合的污水處理技術(shù)，實現(xiàn)對混合污水中難生物降解CODCr的去除率提高10%以上，處理成本增加低于10%；最后，開發(fā)了混合污水處理廠運行診斷及智能化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對污水處理廠運行的全過程診斷與優(yōu)化控制，有效提升了污水處理廠的智能化管理水平，實現(xiàn)AAO工藝處理出水穩(wěn)定率提高10%以上，藥劑和能耗下降5%以上。上述技術(shù)體系全面提升了混合污水處理廠的穩(wěn)定達標率。
工程示范筑案例
課題以突破5項關(guān)鍵技術(shù)為核心，集成構(gòu)建了以印染廢水深度處理回用、造紙廢水資源化利用、混合污水處理廠穩(wěn)定達標等三大成套技術(shù)，以成套技術(shù)的工程示范為重點，全面建成了30000m3/d印染廢水深度處理回用、500m3/d印染行業(yè)特征污染物銻綜合控制、35000m3/d造紙廢水資源化利用升級改造、75000m3/d城鎮(zhèn)生活與工業(yè)混合污水處理廠穩(wěn)定達標等四大工程示范，制訂了“嘉興市污染源深度削減方案”，為嘉興市下一步開展污染源深度削減提供了行動方案。
凝練成果助推廣
以技術(shù)的推廣應用為導向，課題組制訂了“印染廢水深度處理與回用技術(shù)指南”“廢紙造紙行業(yè)廢水資源化利用技術(shù)指南”“印染廢水深度處理回用成套技術(shù)的設計、施工、運維規(guī)程”“造紙廢水資源化利用成套技術(shù)的設計、施工和運轉(zhuǎn)規(guī)程”“城鎮(zhèn)生活與工業(yè)廢水混合污水處理廠穩(wěn)定達標成套技術(shù)的設計、施工和運維規(guī)程”等一系列技術(shù)指南和規(guī)程，申請發(fā)明專利25項，授權(quán)實用新型專利6項；發(fā)表論文28篇；這些成果為相關(guān)技術(shù)大規(guī)模推廣應用奠定了扎實基礎。
關(guān)注三
為水環(huán)境管理提供強大技術(shù)支撐
為印染造紙企業(yè)提供技術(shù)支撐
浙江大學利用水專項“造紙廢水深度處理回用與資源化利用升級改造技術(shù)研究”成果和在造紙行業(yè)污染控制方面的長期技術(shù)積累，自2017年以來，為浙江景興紙業(yè)股份有限公司、浙江榮晟環(huán)保紙業(yè)股份有限公司、浙江榮成紙業(yè)有限公司等3家大型上市企業(yè)累計提供47項環(huán)保技術(shù)服務，合同總金額達881.8萬元，服務項目包括企業(yè)年度環(huán)境報告、環(huán)境治理“一廠一策”、應急預案、清潔生產(chǎn)審核、環(huán)境影響評價、環(huán)境監(jiān)理、環(huán)保竣工驗收、監(jiān)測方案、提升改造項目技術(shù)服務、廢水處理改造工程總承包等，通過這些技術(shù)服務，全面梳理了企業(yè)的環(huán)境現(xiàn)狀，完善了污染治理設施，規(guī)范了環(huán)保管理制度，為企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供了有效的環(huán)境支撐。2017年以來，這3家企業(yè)經(jīng)濟效益日趨向好，環(huán)境效益顯著提升。
以浙江景興紙業(yè)股份有限公司為例，課題組根據(jù)4種造紙污泥的性質(zhì)及其資源利用的試驗研究結(jié)果，形成漿渣和斜網(wǎng)污泥再生造紙、初沉污泥和生化污泥調(diào)理等兩項技術(shù)，通過產(chǎn)能耦合，構(gòu)建了造紙污泥循環(huán)利用技術(shù)模式。浙江景興紙業(yè)股份有限公司利用這一技術(shù)模式，利用企業(yè)產(chǎn)生的廢漿渣和斜網(wǎng)污泥進行再生造紙，生產(chǎn)高密度紗管紙。此項目于2018年8月16日通過竣工驗收，自投產(chǎn)以來，截至2019年12月31日，累計利用廢漿渣43306噸（絕干量）、斜網(wǎng)污泥12296噸（絕干量）、生產(chǎn)紗管紙153700噸，實現(xiàn)產(chǎn)值4.15億元，得到了企業(yè)的高度肯定。
浙江省環(huán)科院利用水專項“印染廢水深度處理與回用集成技術(shù)研究”成果和在印染等工業(yè)廢水污染控制方面的長期技術(shù)積累，為工業(yè)企業(yè)的廢水處理和回用需求提供技術(shù)咨詢。據(jù)統(tǒng)計，自2017年以來，為浙江萊美紡織印染科技有限公司、煤山鎮(zhèn)紡織企業(yè)等7家企業(yè)提供了廢水處理和回用技術(shù)咨詢，累計處理廢水量達到71312m3/d。
為水環(huán)境管理提供技術(shù)保障
浙江省環(huán)科院以水專項研究成果為依托，協(xié)助浙江省治水辦，編制完成《浙江省污水零直排區(qū)建設相關(guān)標準規(guī)范匯編》和《浙江省污水零直排縣（市、區(qū)）建設方案》（初稿），開展黑臭水體排查現(xiàn)場服務，編寫完成臺州、紹興及溫州3市的《浙江省建成區(qū)黑臭水體整治情況督查報告》；協(xié)助完成杭州、湖州、嘉興、紹興等地工業(yè)園區(qū)污水零直排建設投資情況現(xiàn)場調(diào)研；完成杭州、溫州、紹興等6市建成區(qū)黑臭水體自查報告審核，并形成“審查意見”反饋地方整改。
浙江省環(huán)科院以水專項研究思路（問題診斷→技術(shù)研發(fā)→推廣應用）為引領(lǐng)，協(xié)助浙江省生態(tài)環(huán)境廳水處編寫完成《浙江省長江保護修復攻堅戰(zhàn)實施方案》《浙江省長江經(jīng)濟帶化工產(chǎn)業(yè)整治提升污染防治工作方案》《浙江省長江保護修復攻堅戰(zhàn)實施方案》工業(yè)與船舶污染控制部分、《浙江省工業(yè)園區(qū)污水處理設施整治實施方案》以及《浙江省河湖生態(tài)緩沖帶建設的調(diào)研報告》等，協(xié)助開展浙江省水污染防治“十四五”規(guī)劃及浙江省飲用水水源地環(huán)境保護“十四五”規(guī)劃編制研究。
浙江省環(huán)科院以水專項研發(fā)培養(yǎng)隊伍為骨干，協(xié)助省生態(tài)環(huán)境廳督察處開展全省的督察工作。2019年4月先后委派技術(shù)骨干赴紹興、溫州地區(qū)開展浙江省生態(tài)環(huán)保督察，工作得到了省生態(tài)環(huán)境廳副廳長張培國表揚；同年5月，參加了浙江省生態(tài)環(huán)保督察麗水地區(qū)“回頭看”技術(shù)服務，參與編寫督察報告。協(xié)助省生態(tài)環(huán)境廳執(zhí)法處，駐點南京現(xiàn)場開展長江經(jīng)濟帶入江排污口調(diào)查，主要包括取樣分析快檢，拉網(wǎng)式排查等，共登記排查排放口52個，排查面積約20km2；協(xié)助核查浙江衛(wèi)視《今日聚焦》曝光三門縣方山碼頭建材廠超標污水直排大海、善岙蔣國控斷面水質(zhì)總磷超標等問題，提出相關(guān)整改意見。
為企業(yè)“走出去”提供技術(shù)服務
浙江景興紙業(yè)股份有限公司為響應國家“一帶一路”的倡議，解決進口原料困境和突破規(guī)模瓶頸，擬在馬來西亞東海岸雪蘭莪州投資80萬噸廢紙漿板、60萬噸包裝原紙項目，課題組為這個項目提供了環(huán)保技術(shù)支撐，前期前往馬來西亞，為擬建場址選擇提供環(huán)保咨詢意見，參與了環(huán)境影響評價和廢水處理工程設計等，并將課題組的水專項研發(fā)成果“造紙廢水資源化利用成套技術(shù)”與項目設計單位溝通，把水污染物綜合減控技術(shù)路線全面融入項目設計中，實現(xiàn)了造紙廢水、污泥、生物質(zhì)能的循環(huán)利用，大大提高了項目的資源利用效率，最大限度減少了污染物的排放量，為項目的成功奠定了扎實基礎。
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