任南琪院士:我國水污染防治領域亟待科研創(chuàng)新
任南琪,2009年當選為中國工程院院士,我國城市水環(huán)境領域的知名專家,現(xiàn)任哈爾濱工業(yè)大學教授、博士生導師、城市水資源與水環(huán)境國家重點實驗室主任。他長期從事城市水資源與水環(huán)境改善對策,污水生物處理工藝、技術與設備,廢物資源化及能源化理論與技術,環(huán)境微生物系統(tǒng)生物學與生態(tài)學等方面研究。率先完成了世界首例生物制氫中試(1999年)和生產(chǎn)規(guī)模試驗(2005年),推進了生物制氫技術的工業(yè)化進程;開發(fā)出高濃度難降解工業(yè)有機廢水集成化處理技術與裝備;主持開展了大尺度環(huán)境中持久性有毒物質(zhì)環(huán)境風險及生態(tài)安全研究,組織建立了“國際持久性有毒物質(zhì)聯(lián)合研究中心”;提出了符合我國國情的具有生態(tài)功能導向的城市水循環(huán)系統(tǒng)4.0及海綿城市建設路徑及技術措施。先后榮獲國家技術發(fā)明獎二等獎1項、國家科技進步獎二等獎2項、全國創(chuàng)新爭先獎狀1項、省部級獎12項、何梁何利基金科學與技術進步獎1項,還出版著作12部,發(fā)表SCI收錄論文500余篇,獲得國家發(fā)明專利60余項。
中共中央、國務院印發(fā)的《關于深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》(以下簡稱《意見》)指出,要以實現(xiàn)減污降碳協(xié)同增效為總抓手,以改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為核心,以精準治污、科學治污、依法治污為工作方針,以更高標準打好碧水保衛(wèi)戰(zhàn),并提出到2025年,地表水Ⅰ—Ⅲ類水體比例達到85%,城市黑臭水體基本消除等具體的指導意見。我國城市黑臭水體產(chǎn)生的根源在哪里?水污染防治的系統(tǒng)解決方案又是什么?帶著這些問題,《環(huán)境保護》雜志記者專訪了中國工程院院士,哈爾濱工業(yè)大學教授、博士生導師、城市水資源與水環(huán)境國家重點實驗室主任任南琪。
城市黑臭水體治理要實事求是、因地制宜
《環(huán)境保護》:《意見》提出,到2025年,城市黑臭水體基本消除。請問城市黑臭水體產(chǎn)生的根本原因是什么?您會給出怎樣的解決方案?
任南琪:城市黑臭水體產(chǎn)生的根源在排水系統(tǒng),業(yè)界已有共識。當前,我國城市的排水系統(tǒng)問題恰恰反映出管道的問題,比如,管道不健全、不配套,甚至破損嚴重。很多地區(qū)的排水管道有50%的污水沒有到達污水處理廠。毫無疑問,這部分污水被排到了河湖里。這必然就會出現(xiàn)黑臭水體。城市黑臭水體,“黑臭”在水里,根源在岸上,核心在管網(wǎng)。《意見》提出,要推進城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)全覆蓋,對進水情況出現(xiàn)明顯異常的污水處理廠開展片區(qū)管網(wǎng)系統(tǒng)化整治。從目前來看,我們的城市基礎設施短板非常嚴重,污水管網(wǎng)覆蓋率和污水收集率較低,這是下一步各個城市必須要解決的一大問題。
城市排水系統(tǒng)分為合流制和分流制。合流制即雨污合流,指雨水和污水通過一個管網(wǎng)系統(tǒng)進行排水。分流制即雨污分流,指雨水和污水通過各自獨立的管網(wǎng)系統(tǒng)進行排水。合流制和分流制由城市經(jīng)濟基礎和綜合財力所決定。當前,我國多數(shù)城市的排水系統(tǒng)為雨污合流,一些城市的局部地區(qū)已經(jīng)做到了真正的雨污分流。為什么要進行雨污分流?因為雨污合流的排水系統(tǒng)在雨季的暴雨天氣會出現(xiàn)溢流,會造成雨水和污水越過污水處理系統(tǒng)直接排到河流,導致在旱季已經(jīng)消除的黑臭水體問題復發(fā),而雨污分流的排水系統(tǒng)能夠杜絕此類現(xiàn)象發(fā)生。所以說,雨污分流是解決城市黑臭水體問題一個極為重要的舉措。但從實際情況看,讓一些城市的排水系統(tǒng)全部實現(xiàn)分流制,尚有些不太現(xiàn)實,只能在有條件的區(qū)域盡可能地設置分流制排水系統(tǒng);而對于合流制排水系統(tǒng),要充分考慮設置調(diào)蓄系統(tǒng),盡可能地避免出現(xiàn)黑臭水體問題。
水污染防治缺乏符合中國國情的創(chuàng)新技術
《環(huán)境保護》:當前我國城市在水污染防治方面有哪些不足之處?您的想法和建議是什么?
任南琪:水污染防治是一項系統(tǒng)工程。源(雨水和污水源)、網(wǎng)(城市排水管網(wǎng))、廠(污水處理廠)、河(湖)都應該系統(tǒng)發(fā)揮作用。從目前狀況來看,水污染防治的不足具體表現(xiàn)為:治理措施不足,治理理念偏差;強調(diào)灰色系統(tǒng)—污水處理廠多,關注綠色措施—濕地等自然凈化少;碎片化工程多,系統(tǒng)化思考和規(guī)劃少;缺乏符合中國國情的技術裝備。比如,污水處理廠在水污染防治方面必須要發(fā)揮應有的作用,但這一作用應該是適當發(fā)揮,而不是過度發(fā)揮。當前,個別城市在水污染防治上存在一個嚴重的誤區(qū),即人為地把源、網(wǎng)、廠、河這一系統(tǒng)割裂開來,認為單靠某一個單元的力量,就可以解決水環(huán)境治理問題。還有一些城市建設的自然生態(tài)處理設施引進歐洲的設備,在后期的運行管理中出現(xiàn)了諸多問題。原因是歐洲國家與我國的雨情不同,我國大部分地區(qū)的雨季只有3個月左右,其余9個月左右為旱季,而歐洲國家基本上常年下雨。因此,歐洲的技術與裝備在我國出現(xiàn)了水土不服的情況,未能發(fā)揮真正的作用。
那么,污水處理廠在水污染防治工作中應當扮演怎樣的角色、發(fā)揮怎樣的作用?這個問題值得我們認真思考。我們要充分考慮污水處理廠尾水所流經(jīng)城市內(nèi)河的承載力和自然生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力,通過數(shù)值模擬和精確計算,綜合決定污水處理廠的排放指標。
以全生命周期理念,推動污水治理領域減污降耗
《環(huán)境保護》:在碳達峰、碳中和戰(zhàn)略目標下,水污染防治高質(zhì)量發(fā)展之路該怎樣走?如何做才能走得又穩(wěn)又好?
?任南琪:我國作為世界工廠,污水處理技術與裝備水平處于國際領先地位。在我國,能夠見到所有類型的工業(yè)污染源,在其他國家則很難見到。我國科學家們在污染源治理工作上積累了大量的技術研發(fā)成果和裝備制造經(jīng)驗。在此基礎上,如果能夠按照城市經(jīng)濟的承載力,將污水處理廠與自然生態(tài)系統(tǒng)有機結合,減少資源和能源消耗,就能實現(xiàn)真正意義上的高質(zhì)量發(fā)展。污水處理廠排放標準過高、治理過度,對于能源、資源、財力等消耗很大。現(xiàn)在我們回過頭來看,很多城市不考慮自身的客觀條件,一味地追求所謂的“高質(zhì)量發(fā)展”,不切實際地制定高的污水處理廠排放標準或城市內(nèi)河地表水標準。這除了造成巨大的資金浪費,而且會造成高碳排放、高能耗、高資源消耗。如何解決這些問題?它是一個系統(tǒng)工程,每個環(huán)節(jié)都應該發(fā)揮其應有的作用,要實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu),而不是單元最佳。
在碳達峰、碳中和戰(zhàn)略目標下,污水處理廠要以全生命周期理念,按照碳足跡核算結果,利用好風電、光電等可再生能源資源,包括污泥的可再生利用,對其工藝、技術路線以及單元處理系統(tǒng)進行更新與完善。同時,有條件的污水處理廠可利用自然生態(tài)系統(tǒng),如非基本農(nóng)田的土地和濕地,將灰色系統(tǒng)和綠色系統(tǒng)結合,既可解決污水處理廠處理氮、磷的難題,又可以減少資源、能源消耗,實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。
編輯:王媛媛
打造生態(tài)“小氣候”,營造人居“大環(huán)境”
《環(huán)境保護》:2022年全國生態(tài)環(huán)境保護工作會議強調(diào),要深入打好碧水保衛(wèi)戰(zhàn)。請問深入打好碧水保衛(wèi)戰(zhàn)的根本途徑有哪些?水環(huán)境質(zhì)量好轉的根本保障又是什么?
?任南琪:深入打好碧水保衛(wèi)戰(zhàn),實現(xiàn)水環(huán)境質(zhì)量根本好轉,不僅僅是消除城市黑臭水體,還要解決更深層次的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量問題。改善城市生態(tài)環(huán)境需要“藍綠融合”,“藍”即水面,“綠”即植被。藍綠要融合,而且還要連成一片。目前,我國大部分城市都存在著這樣的問題。比如,西部地區(qū)一些城市降雨量本來就很少,即使在這樣的情況下,也沒有做好雨水的積存工作,導致雨水迅速流失。近幾年,開展海綿城市建設的個別城市取得了很好的成效。比如,甘肅省慶陽市在海綿城市建設中取得了很好的成效,城市植被和生態(tài)環(huán)境條件都有很好改善。慶陽市通過實施源頭減排,理順管網(wǎng)系統(tǒng),建設調(diào)蓄設施,增加水域面積,擴大植被覆蓋面積,改善城市下墊面屬性,增加蒸發(fā)量,調(diào)節(jié)小氣候,有效緩解城市熱島效應,實現(xiàn)了市區(qū)道路平整、廣場亮麗、湖泊清澈、綠帶成蔭,城市功能得到進一步完善,城市品位得到進一步提升,人居環(huán)境得到進一步改善。
除此之外,特別要對水污染防治工作進行數(shù)字化的頂層設計與規(guī)劃。要對城市的基礎設施、污染源、地理、氣象、水文、地質(zhì)等情況進行深入剖析。無論是對埋在地下的管網(wǎng),還是建在地上的構筑物,甚至包括社區(qū)的人口密度以及城市未來的發(fā)展狀況都要做到了如指掌。同時,還要特別重視污水資源的利用。舉個例子:某城市每天排水總量為100萬t,其中污水為90萬t。如果將90萬t污水經(jīng)過處理作為生態(tài)用水,是富富有余的??梢哉f,污水是生態(tài)用水的重要來源。
談到水環(huán)境質(zhì)量好轉的根本保證,我認為應該按照海綿城市理念開展城市水系統(tǒng)綜合整治,充分考慮“藍綠融合,灰綠結合”,實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。海綿城市是一項理念,是一項系統(tǒng)工程,是一項長期任務。在城市開發(fā)建設的方方面面都應該堅守這一理念。
編輯:王媛媛
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