水研发专项_提水研发

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1.项目的目的通州城镇污水处理提标及改造“组合式生物反应器应用于北京新《水污染综合排放标准》的污水处理技术研究和示范”项目实施方案(以下简称“方案”)，是为全面、准确贯彻落实北京市政府新颁布的《水污染综合物排放标准》DB11/307-2013，而实施的“方案”污水处理研究和利用技术，旨在利用创新技术和科技支撑，助力通州区政府对新、改、扩建污水处理厂（站）、企业水污染物排放管理、建设项目“三同时”审批以及排污收费等，严格实行北京新水污染物综合排放标准要求，促进全区污水处理能力和管理水平的整体升级，实现通州区城镇污水管理由总量控制向质量管理转型的目标，达到科技创新驱动带动环保产业持续经济发展和有效服务政府环境管理的目的。

2.项目的意义

2002年国家颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》，常规污染物标准值分为一级标准、二级标准、三级标准。一级标准分为A标准和B标准。主要污染物一级A标准中COD最高允许排放浓度为50mg/L，BOD(生化需氧量)为10mg/L，从水资源保护角度看，《城镇污水处理厂污染物排放标准》和《地表水环境质量标准》相比，一级A标准中总磷、总氮、氨氮的限值也高于四类水，会导致河流和湖泊向五类水体或劣五类水体去转变。为提高城镇污水处理能力，改善流域和湖泊以及地下水环境承载容量问题，北京市政府在全国率先颁布执行城镇污水处理《水污染综合物排放标准》DB11/307-2013提标新标准。

目前，我国城镇污水处理普遍采取物理、生物、化学技术方法，该方法具有处理能力强、处理效果稳定、占地较省、工艺成熟等优点，常规污染出水水质标准只限于达到一级A标准，要达到北京新综合污染物排放标准，工艺上只有在预处理加二级处理的基础上再进行深度处理进行改造，出水才能达到标准。据估算，由一级A提高到北京新标准，整体工程改造要增加原污水处理厂总体造价的1/3，平均一吨污水处理的成本要增加1-1.5元。且由于三级处理工艺改造增加建筑面积和投入设备较多导致改造经费和运营管理费的需求逐渐突出，因此，开发重组“组合式生物反应器应用于北京新《水污染综合排放标准》的污水处理技术研究和示范”污水处理技术，并形成规范、科学的技术理论体系和工程建设指导原则，无论是对改进传统城镇污水集中式处理模式的不足来说，还是有效发挥投资效益、提升污水处理整体达标水平、改善流域环境质量以及建设绿色人居环境、实现环保产业发展、促进地区经济可持续发展等方面工作来说，都具有非常重要的现实意义。

3.项目的必要性和紧迫性

北京市地方环保标准《水污染物综合排放标准》DB 11/307-2013已于2013年12月20日经北京市政府批准，由北京市环保局与北京市质量技术监督局共同发布，于2014年1月1日起实施。该标准为强制性标准，对有效控制有毒有害水污染物的排放和COD、氨氮减排，促进北京市产业结构调整和污染防治先进技术的推广应用，改善北京市水环境质量、保护人体健康和生态环境，具有重要意义。但是，现行的污水集中处理技术和管理模式存在着以下不足：一是通州的污水处理厂大部分执行预处理加二级处理，处理技术普遍采用活性污泥法，出水最高只能达到一级A标准，而只有在上两级处理后再进行深度处理，出水才能达到新标准；二是大部分污水厂都要进行提标改造，需要投入大量的经费和工程设备以及使用土地；三是水污染治理朝着地表水四类水的方向走，主要污染物化学需氧量、氮、磷处理指标，目前尚没有有效的解决方法。污水处理工艺技术的不足限制了污水处理效果的进一步提高，并使提标改造目标受到影响。另一方面，在通州境内的13条河流中有11条均为北运河水系支流，北运河水系是北京市最重要的一条排污河道，占全市国民生产总值70%的污水经北运河水系进入通州后出境。据监测，北运河通州段水体在起点北关闸入口处就已为劣V类。因此，通州水污染严重的现状是由其水环境功能和所处地理位置决定的，已成为环境保护与经济发展的重点关注问题之一。

通州城镇污水处理提标及改造“组合式生物反应器应用于北京新《水污染综合排放标准》的污水处理技术研究和示范”项目，通过新技术强化和工艺升级重组，优化出新的污水处理系统，不仅可以保留原污水处理系统节能、节地、节材、节水等优点，而且改进后的污水处理系统具有出水水质稳定、易于实现新标准要求、生态环境友好等优点，“方案”针对氮、磷难处理工艺、碳源补给、溶解氧控制、生物量活性、气水比调剂难度大等问题，以中试实验结果给出智能化集群调控的创新理念，建立最佳工艺组合式污水处理智能化集群调控平台，对污水处理厂出水水质水量进行弹性调度，实现污水处理厂最佳工艺流程和参数调控。“方案”将以污水处理厂指标化、智能化运行带动污水处理厂工艺技术改造水平整体提升，构建数字化的污水处理厂运行综合管理平台，全面提升城镇污水处理能力，为通州流域水质持续改善提供技术和平台支撑，为流域水质安全保障提供有益的探索和技术示范。

综上所述，随着现行标准与目前污水处理工艺所面临缺陷的日益突出，以及城市水资源短缺、地表水改善需求量增加等问题的日益迫切，开发适合北京新综合排放标准的城镇污水处理厂（站）组合新技术，不仅可以达到新标准要求并提高污水处理率，而且具有可实现水资源重复利用、改善流域污染现状、美化景观等诸多好处。因此，开发组合式生物反应器利用技术，不仅十分必要，而且具有急需发展的紧迫性。

1.国内外污水处理现状及发展趋势分析

中国目前城镇污水处理厂有3500多家，设计的日均污水处理能力大约是1.4亿吨，其中有30%的污水处理厂执行一级A标准。

从污水处理工艺技术来看，污水处理厂一般是以去除 BOD（生化需氧量）物质作为主要目标。在大型污水处理厂中多采用以沉淀为中心的污水一级处理和以生物处理为中心的污水二级处理。虽然国家和各级政府对环境保护重视程度的不断提高，中国污水处理行业正在快速增长，污水处理总量逐年增加，城镇污水处理率不断提高。但目前中国污水处理行业仍处于发展的初级阶段。一方面，中国目前的污水处理能力尚跟不上用水规模的迅速扩张，管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后。另一方面，中国的污水处理率与发达国家相比，还存在着明显的差距，且处理设施的负荷率低。

从水资源保护角度来看，《城镇污水处理厂污染物排放标准》和《地表水环境质量标准》相比较，主要指标存在着差异，一方面，一级A标准中COD（化学需氧量）最高允许排放浓度为50mg/L，BOD(生化需氧量)为10mg/L，而《水质标准》中四类水COD（化学需氧量）标准限值为30mg/L，BOD(生化需氧量)为6mg/L。另一方面，一级A标准中总磷、总氮、氨氮的限值确高于《水质标准》四类水，如果按照这样的标准排放，就会导致河流和湖泊向五类水体或劣五类水体去转变。中国湖泊和流域治理不成功的原因，主要是排放标准滞后，从而导致治污的目标不明确，水污染治理应朝着四类水的方向走，现行的一级A标准，只能缓解污染程度，抑制不了恶化的趋势。

从国外先进国家的发展形势来看，美国水污染治理大致分成两大历史阶段，早期是基于技术的治理阶段，带着治理总比不治理好的思维，不是基于需求。现在是基于环境质量标准的治理阶段，既考虑水质要求，又考虑环境容量。美国的清洁水法规定，未来美国大地上每一片水都实现可渔可泳，反退化。

从我国水处理发展趋势来看，国家水污染防治专项规划提出 “让江河湖泊休养生息”的要求，以改善重点流域及近岸海域水环境质量、维护人民群众身体健康、保障水环境安全为目标，以流域-控制区-控制单元三级分区体系为框架，以水功能区限制纳污红线为依据，以污染物总量减排为抓手，以规划项目为依托，以政策措施为保障，综合运用工程、技术、生态的方法，实施重点流域水污染综合防治战略，努力恢复江河湖泊的生机和活力，促进流域经济社会的可持续发展。规划明确指出，现在的污水排放标准不能满足其水环境容量的需要，不能满足其达到相应水环境质量标准的需要。对于极度缺水地区，水污染物排放标准应和水环境质量标准逐步接轨。针对一些污染严重的水体，北京市政府颁布了《水污染综合物排放标准》DB11/307-2013，而实施的“方案”污水处理研究和利用技术，旨在利用创新技术和科技支撑，助力通州区政府对新、改、扩建污水处理厂（站）、企业水污染物排放管理、建设项目“三同时”审批以及排污收费等，严格实行北京新水污染物综合排放标准要求，实现城镇污水管理由总量控制向质量管理转型的目标。

2.项目依据

北京新标准规定，从2015年1月1日起，所有排污单位对排入地表水体的水污染物排放限值，其中：排入北京二类三类水体及其汇水污水执行A排放限值；排入北京市四类五类水体及其汇水污水执行B排放限值。目前通州区的污水处理厂大部分执行预处理加二级处理，处理技术普遍采用活性污泥法，出水最高只能达到一级B标准。距新标准要求，只有在上两级处理后再进行三级提标处理才能达到新标准。据估算，由原标准提高到现行标准，如果采取膜处理技术工程造价会达到现有污水处理厂造价的1/2到1/3，平均一吨污水处理的成本会增加0.8元到1.2元。一般采用BOT(建设-经营-转让”)模式的单位，合同年限为25年以上，要有大量工程投入，企业不愿意，同时，国投的城镇污水处理厂提标改造也给政府带来的巨大的压力，所以研究低成本、低投入的提标改造技术是污水处理企业新一轮的技术竞赛，也是推动环保新型创新产业的发展机遇，综上所述，随着现行排放标准的提升，城镇污水处理技术提标改造所面临技术支持和资金投入缺陷日益突出，以及城镇经济发展靠环境指标考核论事等问题的日益迫切，开发适合通州城镇污水处理厂、分散式地域、农村地区等处的就新组合式水处理技术，不仅可以有效处理上述地区的污水并提高污水处理率，而且具有达到新标准要求、可实现水资源的回用、促进企业发展等诸多好处。

3.现有基础

北京志峰集团，隶属于北京市通州区环境保护污染防治技术骨干企业，集团占地面积2.7万平方米。集水环境污染防治、新技术研发、中试实验基地、工程设计、设备制造、工程安装、城镇污水处理运营管理、商学院人才培养和技术咨询服务为一体，拥有北京志峰华源环境工程有限公司、北京志峰环保设备有限公司、北京志峰环保设备安装有限公司、北京华源志峰给排水管理有限公司、北京博源安创科技发展有限公司等五个专业配套公司。全国主要省份和城市设有11个分公司和20多个办事处。

集团依靠科技驱动发展产业，始终致力于环境水污染、气污染和突发污染事件的治理技术开发与应用，环境保护专家、博士研究员、高级工程师、工程师、研究生、本科生占全员总数的65.4%，与中国环境科学院、中国农业科学研究员、清华大学环境学院、解放军环境工程与设计中心等相关科研院所建立产学研融合式合作关系，实现了以环境污染防治工程为主导，以产学研科技驱动为基础，以提供优质服务保障为两翼的战略发展框架，具有环境工程（水处理防治工程）专项设计乙级资质；环保工程专业承包二级资质；环境污染治理设施营运甲级资质；在同行业中率先通过了ISO9001国际质量管理体系认证；2006年被国家环境科学学会授予“国家水污染防治技术研发中心”和解放军资环境工程与设计中心授予“水污染治理中试基地”。承担了国家水体污染控制与治理科技重大专项、分散式海水淡化研究、危险化学品突发事故应急指挥与处置联动装备、雾霾治理高科技“洁节高”汽车多元催化器等课题。

多年来，集团在市政工程、城市生活污水处理、湖泊与流域污染整治、工业与石化污染源治理、新农村综合污染防治、军队生态营区建设、医疗污水治理、饮用水净化保障和再生水回用工程等治污工程上，为国家环境保护事业和节能减排做出了突出的贡献。先后被国家和驻地政府部门评为“全国百佳环保高新技术企业”、“北京市星火示范企业”、“北京市重点扶持环保企业”、“中国环境保护产业骨干企业”和“中国环境保护知名企业”等。

（1）污水处理与饮用水保障工程建设成果

集团在市政工程、城市生活污水处理、湖泊与流域污染整治、工业与石化污染源治理、新农村综合污染防治、军队生态营区建设、医疗污水治理、饮用水净化保障和再生水回用工程等治污工程上，建设污水处理设施2300多个，以北京地区为代表的北京奥运会水上公园、西集开发区、于家务开发区、三河市污水处理厂、张家湾污水处理厂、通州再生水厂、燕郊污水处理厂、北运河污水处理厂等建设工程为国家总量控制和节能减排做出了突出的贡献。其中，150多个中水回用设施建设有效地缓解了北京地区水资源短缺现状，给人们提供了一个清洁优美的生活和工作环境，同时也展示了志峰环保在水资源保护建设上的领先地位。

（2）国家重大课题“危险化学品突发事故应急监测处置装备”产业化项目在企业落户

标志着国家化学污染应急监测与处置联动公关课题成果，取得国际专利3项，国家专利8项，并于2013年在集团产业化落地培育。该技术涵盖了处置剂配方研制、关键仪器设备研制、软件系统平台开发、人员防护、车辆集成加工、系统测试等十四大子系统。通过3年的实施，取得了包括五种常见酸性危险化学品的专用处置剂配方、应急监测指挥样车和应急处置样车以及手提式、手推式产品等系列成果，为项目产业化基本扫清了障碍。

研制的应急监测车可实现事故种类快速识别、浓度快速测定、危害快速评估，具有应急通讯和个人生命防护功能；应急处置车可携带事故专用处置粉剂，实现智能远距离遥控处置和处置剂储罐模块化应急吊装等功能。该技术得到了国家应急部门、国家发改委、国家环境保护部、国家消防总队和北京科委的大力扶持，产业化规模已经落地。

（3）建筑垃圾资源化处置工程助导国家生态新建设

由集团与中国环境科学研究院环境技术工程有限公司联合开发的建筑垃圾资源化处理系统工程成果，已在山东省的临邑县组织实施，其规模1小时处理250吨建筑垃圾的自动作业流水线，每天可处理2000吨，每年按350天计算可处理70万吨，一年可赚2100万-2800万利润。由此可见，从投资到转换成企业效益，建设建筑垃圾资源化处置，实现了建筑垃圾循环利用，本项目以建筑垃圾资源化利用为目的，减轻政府财政负担，改善了环境质量，节省了土地资源，推动生态建设有序发展，同时也给企业创收带来了经济效益。

（4）高科技“洁节高”汽车多元催化器，引领雾霾治理新途径

城市空气中的雾霾颗粒物，有53.4%来源于流动机动车排放的生化污染，为推动节能低碳技术产业化发展，我们与北京华益蓝天环保科技有限责任公司联手，采用氧化型反应器和三效催化反应器等方法，在不改变动力的前提下，用最简单的连接方式把催化元素连续、稳定、有效地输送到发动机的燃烧室，实现发动机的清洁燃烧。主要原理是：以空气为媒介（载体），把催化器里的催化元素带进燃烧室（利用发动机进气道的真空吸力或压力差），使燃烧室内弥漫着催化元素，加剧了氧化反应（燃烧），提高了燃烧火焰传播的速度，促进了燃烧过程，使发动机的燃烧极限得到拓宽，燃料的利用率得到实质性的提高，真正从源头上实现节能减排提升动力的效果。2012年以北京科委为牵头的发改委、技术监督、交通等部门和专家组织了鉴定，其结果：节能5-10%，减排大于30%，动力提升5-10%，产品有效寿命可达15万公里以上。汽车前置多元化系统的研制成果，是发动机应用技术的革命，一致认为该产品为“北京市2013年节能低碳技术推荐产品目录。

（5）科技研发成果显著，为企业科技驱动发展带来勃勃生机

在企业管理上，创建了研发部、技术部、人力资源部、营销部、工程部、质检部、采购部、财务部等部门管理团队，建立了高层决策、中层部门组织实施、基层部门有效落实的三级管理体系，形成了责权利清晰、制度与操作流程有序的运行机制，通过绩效考核与薪酬体系实施，完善了公司优化管理，创造了企业核心价值观和企业文化。在持续发展上，按照“依靠科技、强化支撑、自主研发、融合发展”的思路，以支撑科技进步和自主创新为主线，国家重大课题《危险化学品突发事故应急监测处置装备》，荣获北京科技进步奖1项，申办国家专利技术7项；成功完成了《新型装配式人工湿地系统及填料》和《通州碧富源饮用水除砷工程可行性研究》以及《分散式“海岛-陆地”太阳能毛细管蒸发盐水淡化器》获得国家和北京科委创新基金支持，已支撑企业再发展；《一种螺旋式可调节污水处理曝气管支架》专利和《一种改性滤料分子筛去除饮用水中砷的工艺技术方法》技术实用新型，已被国家专利局受理，给企业竞争赢得了机遇，同时也造就了一批企业科技新人；全面攻关实施的《国家分散式污水处理技术》中的“PSBR”与“新型装配式人工湿地系统及填料”中试课题，将为国家环境保护新排放标准与提标的执行，开辟有力的技术支撑。企业将秉承国家环保公众事业，把紧跟国家环境保护政策视为企业的发展目标，依托驻地政府支持和研究院校联谊，充分利用有力资源资和自主创新为载体，把增加效益，为社会做贡献为首要任务，把提高服务质量和资源重组作为公司提升的重要举措。未来几年内，企业坚定不移地坚持“既往水处理为本，未来水处理惟本”的发展目标，充分利用公司现有建设规模优势，加快高效生物反应器和除磷脱氮技术研究与技术创新，为通州区污水处理厂提标建设，提供高效的委托、承包、采购、服务的新科技、新技术、新工程系统保障。

1、项目任务：（项目任务应明确科技工作在解决实际问题中的责任和完成工作的范围、界限，即项目全部工作和成果的整体描述。）

（1）中试实验室建设

为完成“组合式生物反应器应用于北京新《水污染综合排放标准》的污水处理技术研究任务，公司筹措资源和人才，历时3个月建设了700平方米的污水处理中试和指标项目分析实验室，其中：工艺实验室占地面积为600平方米，指标项目分析实验室100平方米，中试实验室致力新综合排放标准的主要关键技术研发和应用，在现有技术基础上，通过建设生物活性污泥处理污水试验平台、生物接触氧化试验平台、膜处理试验平台、生物滤池试验平台、小试基础实验平台、综合中控联动模拟仿真平台等八个重要的实验平台，在基于独立生物反应器技术、组合反应器重组技术、模拟指标选取技术和中控技术等领域取得关键技术突破，建立涵盖核心技术研发、工程化共性关键技术研发和城镇不同行业应用解决方案开发等方面在内的国内领先或国际一流的技术创新体系。中试实验室还将通过技术和人才辐射帮助企业成为创新主体。

（2）主要功能

本项目组合式生物反应器技术中试实验室，主要功能为： A.通过对八大试验平台进行系统规划与组合升级，对实验室装置设施进行完善与优化，在新标准中降低常规主要控制指标COD、BOD、氨氮、总磷排放处理工艺及升级改造工程领域实现关键技术突破，提高北京市和通州区节能减排产业新产品研发能力。同时进一步强化平台辐射功能，为国内其它水处理企业提供技术咨询服务和产品检测服务，不断推出采用组合生物反应器处理污水技术的产品系列，成为水处理行业组合式生物反应器技术开发的高端平台和行业领先的工程化开发中试实验室，引领生物反应器组合技术和工程化应用的国内先进水平。

B.成为通州区及国内节能领域研发装备齐全的自主创新基地。企业可利成熟的生物反应器组合技术工程实验平台，开展低成本、低造价、低消耗的水处理技术及非常规的生物填料、滤料和可再生能源提质利用领域资源提质利用的新工艺、新装备、新材料、新产品及成套工程化技术的研究开发，跟踪国际高端的研发方向，加速实现科技成果的工程化，确保在生物反应器和组合式生物反应器技术工程应用领域的前沿技术研究、节能、节材研发设计等方面保持技术领先优势，针对我国“环保产业技术无规范”的现状和水处理工程资源使用量大和资金投入高现状，响应国家相关产业政策，适应市场的需求变化，建立生物反应器和组合式生物反应器技术工程应用技术研发、工程化共性关键技术研发和重点行业应用解决方案开发等方面在内的创新体系使综合研发能力将达到国内外领先水平，为我国节能减排工作提供技术支持，为通州区环保产业发展提供有效服务。

C.成为高校、科研单位、通州区高新环保产业和企业科技创新的对接平台和人才培养输送基地。充分发挥政府扶持、产学研优势，建设成采用组合式生物反应器处理污水技术的节能减排产品研发中心，并辐射和带动该领域的发展，彻底解决资源和能源领域目前存在的高能耗、高污染问题，有效缓解通州区湖泊和流域水污染现状，大大降低通州区水处理技术对国内外治理公司的依存度。