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任南琪院士:我国水污染防治领域亟待科研创新

时间:2022-07-14 10:35

来源:环境保护

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  任南琪,2009年当选为中国工程院院士,我国城市水环境领域的知名专家,现任哈尔滨工业大学教授、博士生导师、城市水资源与水环境国家重点实验室主任。他长期从事城市水资源与水环境改善对策,污水生物处理工艺、技术与设备,废物资源化及能源化理论与技术,环境微生物系统生物学与生态学等方面研究。率先完成了世界首例生物制氢中试(1999年)和生产规模试验(2005年),推进了生物制氢技术的工业化进程;开发出高浓度难降解工业有机废水集成化处理技术与装备;主持开展了大尺度环境中持久性有毒物质环境风险及生态安全研究,组织建立了“国际持久性有毒物质联合研究中心”;提出了符合我国国情的具有生态功能导向的城市水循环系统4.0及海绵城市建设路径及技术措施。先后荣获国家技术发明奖二等奖1项、国家科技进步奖二等奖2项、全国创新争先奖状1项、省部级奖12项、何梁何利基金科学与技术进步奖1项,还出版著作12部,发表SCI收录论文500余篇,获得国家发明专利60余项。

  中共中央、国务院印发的《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》(以下简称《意见》)指出,要以实现减污降碳协同增效为总抓手,以改善生态环境质量为核心,以精准治污、科学治污、依法治污为工作方针,以更高标准打好碧水保卫战,并提出到2025年,地表水Ⅰ—Ⅲ类水体比例达到85%,城市黑臭水体基本消除等具体的指导意见。我国城市黑臭水体产生的根源在哪里?水污染防治的系统解决方案又是什么?带着这些问题,《环境保护》杂志记者专访了中国工程院院士,哈尔滨工业大学教授、博士生导师、城市水资源与水环境国家重点实验室主任任南琪。

  城市黑臭水体治理要实事求是、因地制宜

  《环境保护》:《意见》提出,到2025年,城市黑臭水体基本消除。请问城市黑臭水体产生的根本原因是什么?您会给出怎样的解决方案?

  任南琪:城市黑臭水体产生的根源在排水系统,业界已有共识。当前,我国城市的排水系统问题恰恰反映出管道的问题,比如,管道不健全、不配套,甚至破损严重。很多地区的排水管道有50%的污水没有到达污水处理厂。毫无疑问,这部分污水被排到了河湖里。这必然就会出现黑臭水体。城市黑臭水体,“黑臭”在水里,根源在岸上,核心在管网。《意见》提出,要推进城镇污水管网全覆盖,对进水情况出现明显异常的污水处理厂开展片区管网系统化整治。从目前来看,我们的城市基础设施短板非常严重,污水管网覆盖率和污水收集率较低,这是下一步各个城市必须要解决的一大问题。

  城市排水系统分为合流制和分流制。合流制即雨污合流,指雨水和污水通过一个管网系统进行排水。分流制即雨污分流,指雨水和污水通过各自独立的管网系统进行排水。合流制和分流制由城市经济基础和综合财力所决定。当前,我国多数城市的排水系统为雨污合流,一些城市的局部地区已经做到了真正的雨污分流。为什么要进行雨污分流?因为雨污合流的排水系统在雨季的暴雨天气会出现溢流,会造成雨水和污水越过污水处理系统直接排到河流,导致在旱季已经消除的黑臭水体问题复发,而雨污分流的排水系统能够杜绝此类现象发生。所以说,雨污分流是解决城市黑臭水体问题一个极为重要的举措。但从实际情况看,让一些城市的排水系统全部实现分流制,尚有些不太现实,只能在有条件的区域尽可能地设置分流制排水系统;而对于合流制排水系统,要充分考虑设置调蓄系统,尽可能地避免出现黑臭水体问题。

  水污染防治缺乏符合中国国情的创新技术

  《环境保护》:当前我国城市在水污染防治方面有哪些不足之处?您的想法和建议是什么?

  任南琪:水污染防治是一项系统工程。源(雨水和污水源)、网(城市排水管网)、厂(污水处理厂)、河(湖)都应该系统发挥作用。从目前状况来看,水污染防治的不足具体表现为:治理措施不足,治理理念偏差;强调灰色系统—污水处理厂多,关注绿色措施—湿地等自然净化少;碎片化工程多,系统化思考和规划少;缺乏符合中国国情的技术装备。比如,污水处理厂在水污染防治方面必须要发挥应有的作用,但这一作用应该是适当发挥,而不是过度发挥。当前,个别城市在水污染防治上存在一个严重的误区,即人为地把源、网、厂、河这一系统割裂开来,认为单靠某一个单元的力量,就可以解决水环境治理问题。还有一些城市建设的自然生态处理设施引进欧洲的设备,在后期的运行管理中出现了诸多问题。原因是欧洲国家与我国的雨情不同,我国大部分地区的雨季只有3个月左右,其余9个月左右为旱季,而欧洲国家基本上常年下雨。因此,欧洲的技术与装备在我国出现了水土不服的情况,未能发挥真正的作用。

  那么,污水处理厂在水污染防治工作中应当扮演怎样的角色、发挥怎样的作用?这个问题值得我们认真思考。我们要充分考虑污水处理厂尾水所流经城市内河的承载力和自然生态系统的自净能力,通过数值模拟和精确计算,综合决定污水处理厂的排放指标。

  以全生命周期理念,推动污水治理领域减污降耗

  《环境保护》:在碳达峰、碳中和战略目标下,水污染防治高质量发展之路该怎样走?如何做才能走得又稳又好?

   任南琪:我国作为世界工厂,污水处理技术与装备水平处于国际领先地位。在我国,能够见到所有类型的工业污染源,在其他国家则很难见到。我国科学家们在污染源治理工作上积累了大量的技术研发成果和装备制造经验。在此基础上,如果能够按照城市经济的承载力,将污水处理厂与自然生态系统有机结合,减少资源和能源消耗,就能实现真正意义上的高质量发展。污水处理厂排放标准过高、治理过度,对于能源、资源、财力等消耗很大。现在我们回过头来看,很多城市不考虑自身的客观条件,一味地追求所谓的“高质量发展”,不切实际地制定高的污水处理厂排放标准或城市内河地表水标准。这除了造成巨大的资金浪费,而且会造成高碳排放、高能耗、高资源消耗。如何解决这些问题?它是一个系统工程,每个环节都应该发挥其应有的作用,要实现系统最优,而不是单元最佳。

  在碳达峰、碳中和战略目标下,污水处理厂要以全生命周期理念,按照碳足迹核算结果,利用好风电、光电等可再生能源资源,包括污泥的可再生利用,对其工艺、技术路线以及单元处理系统进行更新与完善。同时,有条件的污水处理厂可利用自然生态系统,如非基本农田的土地和湿地,将灰色系统和绿色系统结合,既可解决污水处理厂处理氮、磷的难题,又可以减少资源、能源消耗,实现高质量发展。

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编辑:王媛媛

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