中国水环境现状与治理保护关键问题(广州)

1、1中 国 水 利 水 电 科 学 研 究 院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室2015.4.10. 广州23我国水环境现状与挑战4近年来水环境质量总体是向好的趋势发展上升：七大水系I-III类水质比例下降：地表水劣V类水质比例5判断一：水环境质量总体形势不容乐观判断二：社会经济发展导致水环境压力加判断三：新型和有毒有害污染物风险增判断四：突发性水污染危害判断五：现有水环境解决方案明显不足6十大水系监测的469个国控断面中，类和劣类水质断面比例分别为25.3%和13.7%，海、辽、淮三河III类以上断面超过60%.2012年中国十大水系水质类别比例7全国河流水质评估结果污污染染最最重重区区域域

2、 总体来看，水污染程度北方比南方严重，东部比西部严重，经济发达区域比落后区域严重。8 监测的26个国控重点湖泊（水库）中，劣于III类比例为58%，尤以太湖、滇池和巢湖“三湖”最为严重，三湖已无IIII类水，大型淡水湖90%不足III类，城市内湖60%不足III类，大型水库水质相对较好，但也有10%不足III类。2012年重点湖泊（水库）水质状况9水功能区达标率2012年，全国评价水功能区4870个，满足水域功能目标2306个，占47.4%，海河、辽河等流域达标率不足40%。40%40%10 依据2012年北京、辽宁、吉林、黑龙江、河南、上海、江苏、安徽、海南、广东10个省区市1040眼监测井

3、水质资料： 水质适用于各种用途的-类监测井占总数的3.4%； 适合生活饮用水水源及工农业用水的类监测井占20.6%； 适合除饮用外其他用途的类监测井占76.0%。1112天津市北辰区西堤头村、刘快天津市北辰区西堤头村、刘快庄村，癌症患者多达庄村，癌症患者多达120120多人多人上海松江癌症村的水上海松江癌症村的水村子数量超过村子数量超过200200个个132012年全国近岸海域水质类别比例四大海区：东海污染最为严重，其次是渤海、南海和黄海。九个重要海湾：黄河口和北部湾水质良好，渤海湾、长江口、杭州湾、闽江口和珠江口水质极差。严重污染的海域主要分布在人口密度大、工业区集中的大中城市沿海近岸海域陆

4、域污染负荷是影响海域水质的关键因子,入海河流带入的污染负荷通量占总量90%以上14n 2013年末我国城镇人口占总人口比重达到 53.7%；n 经济新常态 GDP仍以年均7%的速度增长；n 城镇人口的增加、经济规模的增大，经济社会持续快速发展，势必带来污染物排放的高强度、大负荷。人类活动影响：气候变化影响：n 影响降雨-产流过程：气候变化导致北方河流径流性水量减少，从而降低水体自净能力。n 影响生物化学过程：气候变化影响温度变化，对蓝藻生长繁殖有促进作用，对河湖水质与富营养化产生影响。15粪便污染20世纪初世纪初 微生物污染 耗氧有机物重金属氮磷营养物重金属氮磷营养物持久性有机物（POPs）二

5、次污染当前当前16n 2006年-2012年间我国发生重大突发性水污染事故179起，造成了巨大经济损失，也对社会安定和生态环境带来影响n 从区域分布看，突发水污染事故主要集中在东中部地区；从流域看，主要分布长江、珠江和黄河流域突发水污染事故突发水污染事故分布分布17污染的代表性成因不同成因频次（20062012年）不同污染物种类频次（20062012年）183.77.926.07.39.23.232.92.73.10.10.905101520253035松花江辽河海河黄河淮河长江太湖东南诸河珠江西南诸河西北诸河污径比%全国各流域现状排污-径流比n 太湖流域、海河流域的污径比远大于10%，分别为

6、32.9%和26.0%，即使全部达标排放也难以满足水环境容量的要求n 照抄发达国家的排放标准，未与水环境容量挂钩，未考虑中国的城市在流域中“高密度”的布局特征，标准不科学性，不适应中国国情19 以排污费征收使用管理条例和排污费征收标准管理办法等为代表的中国排污收费制度，缺乏激励机制： 一是主要污染物排污费征收标准偏低。现行排污收费标准仅为实际污染治理费用的50%左右， 二是排污收费指标不健全。排污费征收时采取以污染当量数从多到少的顺序,最多不超过3项 三是征收排污费的范围窄。对与水环境密切相关的产品使用（如农药、化肥)引起的污染尚未建立收费制度 四是违法处罚力度不足。对水污染物实行排污收费、超

7、标排污征收超标排污费的“双收费”制度外，仅仅增加一倍征收超标准排污费。20 依据中国城市建设统计年鉴，我国654个设市城市已有污水处理厂1214座，处理能力约9000万m3/d，污水处理率75.3%。 污水处理厂建设与运营监管薄弱：已建污水处理设施，但由于资金缺乏等因素未建污水收集管网，无法收集和处理污水已建设污水处理设施，正常运行的只有50%将二级处理工艺改成一级，降低处理成本污水处理厂不满负荷运行，以降低运行成本污泥没有最终处置的途径，带来二次污染21第一，质量目标与环境监管脱节第二，总量控制与浓度控制脱节第三，水污染控制与水生态保护脱节第四，以行政区为基础的环境功能区划与流域水污染调控脱

8、节第五，缺乏与污染物排放标准、地表水质量标准相适应的统一的水环境容量核定与分配方法22水环境治理保护关键问题23建立水污染总量控制倒逼机制 加强水污染综合防治管理实施全过程污染防控 中国已进入水环境调控的敏感时期，亟待实现传统模式的全方位转型，构建具有中国特色的水污染防治模式。实施以流域为单元的系统治理24建立污染物总量控制倒逼机制25 评估河流、湖泊流域水环境承载能力，确定水污染排放控制总量，将排污总量层层分解，确定流域内区域和企业允许排放的入河污染物总量。26目标目标基于河湖水体基于河湖水体纳污能力的纳污能力的排污总量核算排污总量核算方法方法措施措施纳污能力核算技术纳污能力核算技术分布式污

9、染物总量分布式污染物总量控制与分配技术控制与分配技术污染物与水环境监污染物与水环境监测技术测技术完善初始排污量分配完善初始排污量分配加强排污许可管理加强排污许可管理促进排污权有偿交易促进排污权有偿交易27p修订标准，污水综合排放标准(GB8978-1996)已不适应水环境管理需要, 需要适时修订，要以河湖环境容量为上限，一湖一策，一河一策，从水体功能核定水环境容量，进而制定排放标准。标准应着力体现三个衔接：n与水体环境容量的衔接n 与水生态系统过程的衔接n与污染物总量控制指标及其分解的衔接28p 实行项目准入机制。倒逼区域转型升级，将生态环境保护关口前移，提高环境准入门槛，控制环境污染源头p

10、利用经济机制倒逼企业转型。按照“谁受益、谁保护”、“谁破坏、谁恢复”、“谁污染，谁治理”的原则，建立生态补偿制度，充分发挥企业作为污染治理主体的作用p 完善政府监管机制。建立环保优先的决策机制，完善相关政策法规，引导并规范资源环境的合理利用，加强水环境监测，加大执法监督力度，落实环保目标责任制29实施全过程污染治理与防控30源头减排过程阻断末端治理构筑闭路循环系统，实现再生水利用、营养物质的循环利用，阻断污染物进入水体过程采用清洁生产技术工艺，调整产业结构与产品结构，减少污染物产生污水的物理、化学与生物处理、污泥处置与物质利用、水生态系统修复31 水污染现象在水里，原因在岸上，推动产业结构升级

11、，加强社会水循环全过程高效利用，推广清洁生产技术。32 城镇截污纳管，雨污分离，污水集中处理。33 农村生活污水处理全覆盖 农村垃圾集中收集处理 农业面源污染防治，科学施肥用药，推广节水灌溉、有机农业、设施农业。 畜禽养殖走规模化、工厂化道路34 重点抓好工业转型，加快电镀、造纸、印染、制革、化工、蓄铅等高污染行业的淘汰落后和整治提升，减少水资源使用量，减少污染物入河总量。35工业水重复利用技术工业用水计量与快速堵漏修复技术热力与工艺系统节水技术工业减排废水循环利用技术1）循环用水系统、）循环用水系统、串联用水系统和串联用水系统和回用水系统。回用水系统。2）冷凝回收利用）冷凝回收利用及及“零排

12、放零排放”技术。技术。1）高精度过滤）高精度过滤技术、汽水反冲技术、汽水反冲洗技术、沉淀池洗技术、沉淀池排泥水的技术。排泥水的技术。2）超临界水处）超临界水处理、光化学处理理、光化学处理1）新型工业计量）新型工业计量仪表、限量水表仪表、限量水表和限时控制技术。和限时控制技术。2）高强度管材，）高强度管材，快速堵漏检测修快速堵漏检测修复技术。复技术。1）空气冷却技术、）空气冷却技术、热联合技术、湿热联合技术、湿法脱硫技术等。法脱硫技术等。2）锅炉优化用水）锅炉优化用水技术、干式蒸馏、技术、干式蒸馏、干式汽提等技术。干式汽提等技术。36生活污染全过程阻断 将小区居民生活废污水集中处理后，达到一定的

13、标准回用于小区的绿化浇灌、车辆冲洗、道路冲洗、家庭坐便器冲洗等。37农业污染全过程阻断技术灌溉-排水-湿地农田综合管理系统灌溉-排水-湿地农田综合管理系统。通过修建田间湿地和水库，结合农田地下排水系统，实现农业灌溉水的循环净化使用。灌溉水库湿地38重复利用经济发展需求正向驱动正向驱动资源禀赋约束环境影响约束反向约束反向约束自然自然水系统水系统工业生产工业生产用水系统用水系统供排用、耗阻断阻断39新水水源冷却塔风吹损失蒸发损失凝气器工业冷却水开式系统工业冷却水闭式系统锅炉补充水处理系统工业用水蓄水池输媒系统冲洗厂区工业用水循环水系统冷却用水化学处理系统沉煤池含油污水处理系统备用水排污水力除灰渣系

14、统贮水池除灰渣系统灰厂灰中空隙水中专仓渣厂渣中空隙水损失损失损失损失回收阻断阻断单一生产线用水系统单一生产线用水系统要加强工艺的循环利用40传统直流型用水系统传统直流型用水系统循环型的工业用水循环型的工业用水系统系统排放阻阻断断阻阻断断单个企业用水系统单个企业用水系统要加强生产线的水循环利用41多个企业用水系统现代企业园区用水系统工业园区要加强企业间的水循环利用422022年5月城市区：推进海绵城市建设 改变“快排式”的传统模式，遵循“渗、滞、蓄、净、用、排”的方针，把雨水的渗透、滞留、集蓄、净化、循环使用和排水密切结合，统筹考虑内涝防治、径流污染控制、雨水资源化利用和水生态修复等多个目标，让

15、城市就像一块海绵，能把雨水留住，把初期雨水径流的污染削减掉。43雨洪收集技术 建设合理的雨水管网，对地表径流和降水进行收集和储藏雨水渗滤系统 雨水通过多重过滤净化，汇集到收集池雨洪利用技术经过过滤和其他净化处理，用以补充观赏水景、浇灌小区内绿地、冲刷路面，或供小区居民洗车和冲马桶等多种用途。44对所有新建或可改造的房屋屋顶进行屋顶绿化(或微型菜园)，可有效储和拦对应面积的雨水100300毫米；建立空中储水层；同时还可以有效削减城市的“热岛”效应，美化城市，改善空气质量和减少环境污染。45植被吸水10毫米排灌一体化100毫米土壤吸水60毫米 生态沟储水100毫米深层渗灌60毫米46474849末

16、端治理要大幅度提升污水收集处理水平，在强化传统污水处理厂建设和运行的基础上，加强污染物全过程的生物处理技术。50 提高污水处理水平，促进再生水利用。现状水处理的标准太低，需要在污水处理率不断提高的情况下，对污水处理厂进行升级改造，引进膜处理、臭氧处理等先进技术和工艺，争取将污水处理厂出水水质提高到一级A、甚至地表水类标准。加强生物硝化加强生物硝化+ +深度过滤深度过滤+ +臭氧消毒的工艺路线臭氧消毒的工艺路线提高脱氮除磷水平提高脱氮除磷水平脱色、除脱色、除嗅、消毒嗅、消毒去除去除COD氨氮、总氮氨氮、总氮去除去除悬浮物悬浮物加强生加强生物硝化物硝化深度深度过滤过滤氧化氧化消毒消毒现有污水厂现有

17、污水厂IVIV类水类水臭氧臭氧 来来 水水初沉池初沉池 生化池生化池 二沉池二沉池 砂滤或膜砂滤或膜 提高污水处理标准和能力51水质处理技术物理方法清淤换水、人工增氧等化学方法化学除藻、絮凝沉淀等强化生物技术生物制剂、渗流生物膜净化床等生态技术人工湿地、植物净化、土地过滤、稳定塘等实施基于自然完整性的水系修复52生态护岸技术植物护岸山石护岸混凝土护岸卵石缓坡护岸生态砖护岸覆土石笼护岸生态袋护岸等植物护岸山石护岸混凝土护岸实施基于自然完整性的水系修复53河道水体生态化改造技术：河道水体生态化改造技术：人工母质层技术人工母质层技术 自然结构：基质层自然结构：基质层- -母质层母质层- -土壤及植被

18、层。土壤及植被层。 将原有硬质护坡等效为基质层，采用生态混凝土构造人工母将原有硬质护坡等效为基质层，采用生态混凝土构造人工母质层，在硬质护坡上构建出生态系统的基本功能。质层，在硬质护坡上构建出生态系统的基本功能。人工母质层人工母质层示意图示意图实施基于自然完整性的水系修复54河道水体生态化改造技术：河道水体生态化改造技术：生态混凝土镶嵌技术生态混凝土镶嵌技术 采用生态混凝土局部替换原有封闭式防护结构。采用生态混凝土局部替换原有封闭式防护结构。 对构件式护坡：局部更换为生态混凝土构件。对构件式护坡：局部更换为生态混凝土构件。 对浇筑式护坡：局部切割，更换为浇筑式生态混凝土。可结对浇筑式护坡：局部

19、切割，更换为浇筑式生态混凝土。可结合环境要求、景观元素，进行适当造型。合环境要求、景观元素，进行适当造型。实施基于自然完整性的水系修复55河湖水体生态技术：河湖水体生态技术：人工生态礁石技术人工生态礁石技术 应用场合：应用场合：直墙水岸过渡带直墙水岸过渡带。 仿拟元素：仿拟元素： 形式：水岸岩石、溪流山石形式：水岸岩石、溪流山石 功能：生境多样性，生物栖息功能：生境多样性，生物栖息 启示和方法：启示和方法： 采用生态混凝土制造形态各异、造型美观的人造石。采用生态混凝土制造形态各异、造型美观的人造石。 进一步提高空间异质性和生物多样性程度进一步提高空间异质性和生物多样性程度。 生态系统功能进一步

20、完善，营造标志性生物的生存条件。生态系统功能进一步完善，营造标志性生物的生存条件。实施基于自然完整性的水系修复56河湖生境重建技术河湖生境重建技术- -河滩生境河滩生境湿地湿地河滩地河滩地灌木：黄栌、山桃、山杏、胡枝子等；灌木：黄栌、山桃、山杏、胡枝子等；地被：芨芨草、紫花苜蓿、苇状羊茅；地被：芨芨草、紫花苜蓿、苇状羊茅；水生植物：水生鸢尾、千屈菜、水葱等水生植物：水生鸢尾、千屈菜、水葱等湿生植物湿生植物 ：千屈菜、黄菖蒲、马蔺：千屈菜、黄菖蒲、马蔺水生植物水生植物 ：水葱、芦苇、凤眼莲、：水葱、芦苇、凤眼莲、睡莲、荷花、金鱼藻、香蒲睡莲、荷花、金鱼藻、香蒲实施基于自然完整性的水系修复57河湖

21、生境重建技术河湖生境重建技术- -护岸生境护岸生境护岸生境构建护岸生境构建乔木乔木 ：毛白杨、旱柳、垂：毛白杨、旱柳、垂 柳、栎树等；柳、栎树等；灌木灌木 ：黄栌、山桃、山杏、胡：黄栌、山桃、山杏、胡枝子、紫穗槐、金银花、紫丁枝子、紫穗槐、金银花、紫丁香、珍珠梅、连翘、黄刺玫；香、珍珠梅、连翘、黄刺玫；地被地被 ：芨芨草、苇状羊茅、二：芨芨草、苇状羊茅、二月兰、紫花地丁、五叶地锦、月兰、紫花地丁、五叶地锦、 地被菊、波斯菊等地被菊、波斯菊等实施基于自然完整性的水系修复58景观处理技术滨水景观处理技术，主要包括如下几类平台栈道、码头瀑布、跌水水中景观处理树岛，水底景观处理实施基于自然完整性的水系

22、修复59土壤渗滤污水净化技术土壤渗滤污水净化技术推广利用高效污染物末端治理技术60人工湿地净化池技术人工湿地净化池技术推广利用高效污染物末端治理技术61高效去污地下生态坝高效去污地下生态坝基于微生物增强技术构建生态坝 筑坝材料 过水稳定性 挂膜效果（微生物附着的比表面积） 低温菌(AS 1.2372 )接种推广利用高效污染物末端治理技术62PGPR PGPR 原位生态修复技术：原位生态修复技术：41711020304070606080505152413121 把激活原位PGPR所需的各种营养物质 Prebiotics（微量元素，蛋白质，酶及其它载体）通过纳米技术及微包覆技术制成均匀颗粒，投放在

23、人工建立的分裂繁殖平台上，培育PGPR微生物。通过PGPR微生物的有氧反硝化作用去氮，以及建立高效食物链来降低水体中的富营养物质如氮、磷等。推广利用高效污染物末端治理技术63PGPR微生物生长和水质指标COD、氨氮、总磷随时间变化示意图污染物PGPR微生物浮游生物 大鱼食物链的形成食物链的形成小鱼小虾PGPR PGPR 原位生态修复技术：原位生态修复技术：推广利用高效污染物末端治理技术64实施以流域为单元系统治理65 流域是水问题应对的最基本单元，进行水污染问题诊断，识别点源、面源、内源、外源贡献，实施水污染治理，最大程度减少对流域水循环过程的干扰。 例如黄河流域，从一级流域、二级流域、三级流

24、域，直到划分为8485个七级流域，以流域作为水污染治理的最基本单元，开展每条流域的修复、治理与保护。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 公里 公里 公里 公里 公里 公里 66 识别水生态环境关键问题，确定“生态修复、生态治理、生态保护”三道防线， 实施水污染治理。开展开展“生态修复、生态治生态修复、生态治理、生态保护理、生态保护”三道防线三道防线治理体系治理体系67 2003年，北京提出建设生态清洁小流域的理念，开展了生态清洁小流域“三道防线”创建探索，以水源地保护为核心，以污水治理为重点，溯源治污，村庄配套，农业、工业综合整治。全市共有1085条小流域，其中山区576条，平原

25、509条。68技术措施一项：封育保护。管理目标达到六不准：（不准过量施用化肥、不准施用农药、不准倾倒垃圾、不准养殖、不准耕种、不准开矿）。69技术措施十六项：(1)梯田整修(2)砌筑树盘(3)经济林(4)水保造林(5)水保种草(6)土地整治(7)节水灌溉(8)砌筑谷坊(9)拦沙坝(10)挡土墙(11)护坡措施(12)排水工程(13)村庄美化(14)垃圾处置(15)污水处理(16)农路建设。70管理目标四项：(1)新建开发建设项目编制并落实水土保持方案；(2)污水处理设施正常运行，污水处理后达标排放；(3)垃圾定期清运，村庄环境整洁，无乱堆乱放现象；(4) 各项水工程正常发挥效用。71技术措施四

26、项：(1)防护坝(2)河(库)滨带治理(3)湿地恢复(4)沟道清理。管理目标四项：(1)无乱占河（沟）道；(2)无乱采砂石；(3)无垃圾堆放；(4)无未达标处理的污水排入。72加强水污染全方位管理73典型污染物典型污染物常规污常规污染物染物重金属重金属新型污新型污染物染物有机污有机污染物染物砷(As)、汞、汞(Hg)、镉、镉(Cd)、铬(Cr)、铅(Pb)、锌(Zn)、铜(Cu) 富营养化富营养化雌激素雌激素多环芳烃多环芳烃74u 对持久性有机污染物、重金属、新型污染物等进行分析与识别u 分析特征污染物在河流、湖泊、水库、河口和城市等不同生态单元以及水体、土壤和沉积物等不同环境介质中的分布特征。u 揭示非常规污染物变化规律和水环境风险。u 提出累积式、开放式和混合式等治理模式75非常规污染物治理相关技术：致色致嗅物（COICs）、选择控制污染物（OCPs)消毒副产物（DBPs）、持久性有机污染物（POPs）和重金属（HMs）等污染物