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2 水专项

2015 年度拟立项课题 (第二批) 择优指南汇编 国家水体污染控制与治理科技重大专项实施管理办公室 二一四年六月

1 目录 河流水环境整合整治技术研究与综合示范 主题.

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1、 辽河流域特大型钢铁工业园全过程节水减污技术集成优化及 应用示范课题 申报指南.2

2、 南水北调中线水源区特色矿产重金属污染全过程控制关键技 术研究与示范课题 申报指南

7 流域水污染防治监控预警技术与综合示范 主题.15

3、 辽河流域景观生态调控技术与生态恢复模式综合集成示范课 题 申报指南.16 产业化.21

4、 水处理重大装备标准化制造与电子商务平台示范课题 申报 指南.22

5、 典型工业废水处理浓盐水深度浓缩关键装备产业化课题 申 报指南.26

6、 典型工业高含盐有机浓缩液焚烧设备开发及产业化课题 申 报指南.30

1 河流水环境整合整治技术研究与综合示范 主题

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1、 辽河流域特大型钢铁工业园全过程节水减污技术集成 优化及应用示范课题 申报指南

一、概述 该课题是 辽河流域水污染综合治理技术集成与工程示范项 目 项目的下设课题之一. 钢铁工业属辽河流域支柱产业和重污染行业. 课题针对辽河 流域重化工业园区发展迅速但先进适用的园区水污染综合控制 技术缺乏的现状, 通过选择典型性特大型钢铁工业园―鞍钢本部 钢铁工业园(以下简称鞍钢工业园) ,开展煤电生产水分质分级 循环利用关键技术与集成研究、 基于产品生产与水污染治理一体 化的典型性工业园全局调控技术研究、 支撑钢铁行业排放新标准 的非常规污染物脱除技术研究、 特大型钢铁工业园全过程水资源 高效利用与低排放示范工程与效价评估研究,构建单元-企业-园 区三级污染全过程综合控制技术体系与量化评价方法, 为辽河流 域点源污染低成本控制和钢铁工业绿色化升级和提供技术支撑.

二、指南内容

1、研究目标 针对辽河流域钢铁产业上下游集中化、园区化的发展趋势, 以及园区内资源利用方式与排污网络复杂化的特点, 以鞍钢工业 园内污染单元-企业-园区多尺度综合防控为重点,通过钢铁煤电 水综合处理与分质分级循环利用关键技术和集成, 新型有毒污染 物脱除关键技术, 以及基于产品生产与水污染控制一体化的典型 钢铁工业园全局调控技术研究, 为我国钢铁工业园发展循环经济

3 以及煤电、焦化等行业水污染低成本控制提供从方法、产品、工 艺包到设计软件的全方位科技支撑, 形成可大规模推广的钢铁园 区循环经济发展模式、技术体系和定量评价方法,引领钢铁行业 绿色可持续发展.

2、主要研究内容 (1)钢铁煤电水综合处理与分质分级循环利用关键技术和 集成研究 针对煤电生产耗水量大、 水资源利用效率低和脱硫废液处理 产业化技术缺乏的问题,在生产单元、企业层面水网络全局分析 和优化的基础上,结合工程可操作性,优化调整现有用水网络, 提高废水分质分级利用效率;

并基于此理念,优化设计废水处理 与循环利用方法. 根据各单元出水特点及其他单元的用水水质要 求,选择性去除特定污染物,在治理成本最低的前提下实现用水 闭路循环程度最大化. 重点研究循环冷却水高浓缩倍数用环保阻 垢药剂与调整污染物脱除、水冷与风冷技术经济性比对、反渗透 浓水有机物深度脱除与强化脱盐技术、 化学废水动态分类与分级 脱盐技术、脱硫废液选择性除杂与水短程回用技术. (2)基于钢铁行业排放新标准的有毒污染物脱除支撑技术 研究 针对钢铁行业最新颁布的水污染排放标准(GB13456-

2012、 GB16171-2012)新增有毒污染物指标要求,而现有行业废水处 理技术针对性不足的缺点, 研究基于难降解有毒有机污染物去除 和废水综合处理成本最小化的萃取-蒸氨-生物脱氮-混凝-深度氧 化工艺组合方法、优化与动态调控技术;

开发针对综合废水低浓

4 度总氰去除的深度吸附药剂;

开发强化去除苯并芘等低浓度 POPs 的新型绿色催化剂及氧化工艺,为辽河流域钢铁行业废水 满足排放新标准提供核心技术与产品保障. (3)基于产品生产与水污染控制一体化的典型钢铁工业园 全局调控技术研究 针对我国典型重化工业物质转化流程长,操作环节多,网络 复杂,造成严重的能量和水资源浪费的现状,以辽河流域内最具 代表性的鞍钢工业园为对象, 从园区内所有过程系统集成与整体 调控的角度出发,基于全生命周期分析方法,系统研究园区内所 有原料到产品、污染物等物质流代谢与过程优化,以及用水和排 水的水质、水量特征与循环利用可行性,构建单元、企业、园区 三级资源(含水)利用、排污网络与资源/能源优化链接模式;

综合生产与水污染处理的技术可达性、过程经济性和工程投资, 建立工艺单元、生产企业和园区三级优化模型,表达园区内多种 可能用水、废水控制集成用水网络技术经济性,形成实用的软件 和数据库,指导生产单元的操作条件优化调整,并进一步形成全 局调控设计系统和指导园区水污染综合防控的技术导则. (4)特大型钢铁工业园全过程水资源高效利用与低排放工 程示范与绿色钢铁工业园效价评估研究 以全局优化模拟结果为指导, 综合分析钢铁园区现有设施的 可整改性,调整现有供水和废水排放网络,研发污水淬渣预脱色 脱臭技术与二次污染控制、 再生水冷却热轧钢特征污染物净化技 术,建立水分级利用动态调整网络平台与实物演示平台;

配套建 立替代湿法的高炉干法除尘、 燃煤电厂水处理与分质分级循环利

5 用与 零排放 、焦化废水深度处理与循环利用、钢铁低污废水 短程循环利用示范工程;

综合评价全局优化的投入产出比,形成 分析投资、运行成本、水资源利用和主要污染物减排的绿色钢铁 工业园综合评价报告;

通过模拟软件、标准化产品、工艺包等方 式提供可行业推广应用的实物.

3、考核指标 (1) 与2013 年相比, 鞍钢工业园示范区年通过节水、 减排、 降耗的综合效益不低于

10 亿元(不计原料和能源价格变化) 、年 节约新鲜水不低于

500 万m3 、年节约废水排放量

360 万m3 ;

园 区总体 COD 和氨氮排放分别较

2013 年降低 5%和10%以上. (2)鞍钢工业园区排放废水中新增污染物氰化物浓度降低 至0.2mg/L 以下,多环芳烃浓度降低至 0.05 mg/L 以下,苯并芘 浓度降低至 0.03μg/L 以下. (3)针对焦化、煤电、炼铁等产污强度大和治理难度大的 工段,完成一批影响钢铁工业园区绿色化升级的生产线技术升 级,尤其是建成 5-7 项大型配套/新建工程,分别为规模不低于 2580m3 的高炉干法除尘配套工程 1-2 项,处理规模不低于 100m3 /h 的焦化废水深度处理与回用工程

1 项,处理规模不小于 500m3 /h 的综合废水深度处理与循环利用工程

1 项,规模不低于 600MW 的煤电厂水处理与分级分质循环利用示范工程 2-3 项. 高炉干法除尘配套工程实施后,耗水近零;

焦化废水深度处 理与循环利用工程实施后,吨焦废水排水不大于 0.15 吨;

综合 废水深度处理与循环利用工程实施后,60%以上水得到回用;

煤 电厂水处理与分级分质循环利用示范工程实现每千瓦发电水耗

6 不大于 1.90 kg(水冷)或0.22kg(风冷) ,每千瓦发电排水不大 于0.02kg.鞍钢工业园区经过综合优化后,吨钢耗水和排水分别 降低 15%和10%以上, 吨钢 COD 和氨氮排放分别降低 5%和10% 以上. (4)在新型毒性污染物深度脱除、高盐废水选择性脱盐与 回用、膜污染物综合防控等方面形成 5-7 项关键技术;

在难降解 有机物深度氧化、 总氰深度脱除等方面形成

3 种以上可行业推广 应用的成套设备和 3-5 项可行业推广应用的药剂产品. (5)建立钢铁工业园水分质分级循环利用与优化调配演示 平台

1 个,能够显示节水和污染减排效果. (6)形成可行业推广应用的工艺包

2 个以上;

形成可指导 工业园区产业结构调整和技术升级的全局优化设计软件

1 套;

形 成绿色钢铁工业园定量评价方法(初稿)1 套,指导我国钢铁工 业园绿色化升级. (7)申请发明专利

8 项以上,获得授权

5 项.

4、实施年限

2015 年1月至

2017 年12 月.

5、课题经费来源及构成 中央财政经费不超过

3500 万元,地方等配套资金与中央财 政资金比例不低于 2:1.

6、其他要求 申报单位在钢铁行业水污染控制领域具有较好工作基础, 掌 握水污染全过程控制的核心技术,具有工程实施能力.

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2、 南水北调中线水源区特色矿产重金属污染全过程控制 关键技术研究与示范课题 申报指南

一、概述 该课题是 南水北调工程水质安全保障关键技术研究与示 范 项目下设的课题之一. 为实现国务院关于中线水源区经济社会发展和水质安全保 障 双赢 目标, 《丹江口库区及上游地区经济社会发展规划》 (2012 年10 月发布,以下简称《经济社会发展规划》 )中强调, 丹江口库区及上游地区是南水北调中线工程的水源区, 虽然已具 备一定的发展基础,但经济社会发展水平总体较低.进一步加快 这一地区经济社会发展,是改善人民群众生产生活条件、统筹城 乡和区域发展的客观要求, 是保障南水北调中线工程顺利实施和 调水水质安全的现实需要. 特色重金属矿业作为当地的支柱型产 业,对当地社会经济发展起到重要的支撑作用,在《经济社会发 展规划》中,矿产加工业已被列为重点发展的优势工业. 《 十二 五 丹江口库区及上游水污染防治和水土保持规划》 (以下简称 《水污染防治规划》 ) 安排了一批钒矿采选加工清洁生产和点源、 重污染河流综合治理项目,以改变目前的污染现状,确保水质安 全. 南水北调中线水源区特色支柱产业钒矿采选加工带来的特征 重金属污染是威胁中线水质安全的最主要、 重要和敏感的污染物 问题.本课题遵循污染物 控源减负 研究思路,通过开展中线

8 水源区特色钒矿采选加工全过程清洁生产、 钒矿加工废水污染治 理、重金属污染工矿场地及尾渣库污染控制与修复、入河重金属 污染生态拦截与削减、重金属污染负荷分配等关键技术研究,构 建典型流域重金属污染的全过程污染控制关键技术体系, 制定重 金属污染消减技术方案,实现重金属污染控制水质目标管理.课 题通过在老灌河流域进行技术综合示范、为加快实施《水污染防 治规划》中相关重金属污染治理项目提供直接的工程化技术支 撑,其时间紧迫、任务重、意义重大.

二、指南内容

1、研究目标 针对水源区特色支柱产业钒矿采选加工过程带来的特征重 金属污染问题,课题本着 源头控制、过程阻控、末端治理、生 态修复和污染负荷分配相结合 的原则,通过开展钒矿采选加工 全过程清洁生产与污染控制、 重金属污染场地及尾渣库污染控制 与修复、入河重金属污染生态拦截与削减、面向水质安全的流域 重金属污染风险管理和控制目标管理与综合防治等关键技术研 究,构建水源区钒矿采选加工全过程重金属污染控制技术体系, 并选择老灌河流域淅川河段进行工程示范, 建立老灌河流域重金 属污染综合防治示范区.最后,在完成流域重金属污染负荷分配 和重金属矿业结构调整优化方案基础上, 将示范区重金属污染综 合防治技术成果在水源区推广应用, 从而确保南水北调中线水源 区水质和调水安全.

2、主要研究内容

9 (1)水源区钒矿采选过程重金属污染控制关键技术研究与 示范 针对钒矿采掘过程产生的采掘面岩土侵蚀和采掘废石堆场 重金属污染问题,开展岩土植生基材筛选、特征重金属高效吸收 耐性植物筛选、坡面生态防排渗研究等,形成采掘废石场岩土侵 蚀重金属污染控制集成技术. 针对废石场产生的淋滤水重金属污 染,开展 HDS 与深度处理组合工艺处理研究,形成废石场淋滤 水成套工艺集成技术. 在老灌河流域淅川段选择典型重金属污染 区域就上述技术进行工程示范, 经工程示范实现钒矿采掘过程重 金属污染大幅削减,实现源头污染控制和污染负荷削减,进而改 善示范河段地表水水质. (2)水源区钒矿加工清洁生产重金属污染控制关键技术研 究与示范 针对钒矿传统堆浸沉钒工艺存在的溶出效率低、水耗大、结 晶过程粒度小、过滤难、收率低、能耗高,以及特征重金属污染 负荷高和污染排放量大等突出问题,基于 高效浸取-控速结晶- 复合净化 的工艺技术路线,重点在降低水耗、提高钒浸出液浓 度、沉钒工艺优化、生产过程特征重金属污染控制、高氨氮重金 属污染废水复合净化处理及回用等方面进行全过程清洁生产工 艺技术和工程化研究, 以突破钒矿低水耗高效浸取和低能耗高品 质沉钒关键技术瓶颈,通过集成技术研究,实现能耗、水耗、产 品收率、排放污染负荷、生产成本等清洁生产技术指标达到国内 钒矿矿产加工行业领先水平的目标. 再通过开展钒矿加工清洁生 产指标评价研究,建立钒矿加工全过程的清洁生产技术指标体

10 系,为清洁生产制定切实、有效的技术管理体系.从而,为钒矿 加工业全过程重金属污染控制提供技术支撑, 以为流域水质安全 提供保障. (3)重金属污染工矿场地及尾渣库污染控制关键技术研究 与示范 针针对特色矿采选加工过程产生的特征重金属污染工业场 地基质条件差、植被生长率及存活率低等问题,结合污染场地的 自然地理条件和污染特性, 开展水源区特征条件的原位无害固定 化、人工合成高分子基材改良、特征重金属污染适生植被构建等 关键技术研究, 研究建立适于水源区的重金属污染工业场地修复 技术体系.针对钒矿尾渣库存在的特征重金属渗滤污染问题,开 展渗滤液强化混凝-改性树脂吸附-纳滤组合处理、淋滤液重金属 阻隔等关键技术研究, 研究建立钒矿冶炼尾渣库重金属污染综合 控制技术体系. 选择列入规划的污染场地和尾渣库治理项目进行 工程示范. (4)入河重金属污染拦截与生态削减关键技术研究与示范 针对水源区老灌河流域河道特征重金属污染因子, 开展特征 重金属污染物固定稳定填料工艺的拦截沟技术研究, 构建入河特 征重金属污染拦截关键技术体系;

通过实验室和现场实验,研究 筛选年生物量大、吸收及处理特征重金属能力强的适生植物,研 究河道乔灌草和挺水沉水浮水植物的搭配模式, 构建河道特征重 金属削减的生态缓冲屏障技术体系. 选择老灌河淅川段进行拦截 沟和生态缓冲屏障技术工程示范,示范河段特征重金属水质指标 达到相应水质功能要求.

11 (5)面向流域水质安全的重金属污染控制目标管理技术研 究 开展老灌河流域示范河段特征重金属的污染时空分布特征 研究,针对特征重金属污染源强、水、土壤及底泥等污染监测数 据、植物吸收残留量和水文资料等,进行特征重金属污染迁移转 化定量测算研究, 研究计算示范区特征重金属污染的最大日负荷 总量(TMDL) .选择污染源污染特征、流域脆弱性、污染荷载 风险等三类指标作为候选因子, 构建流域重金属污染风险评估指 标体系和划分流域重金属污染风险区域. 结合示范段特征重金属 污染状况, 研究特征................