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流域水體污染控制與治理技術集成及效益評估

行業新聞 | 來源:中國水工業網  | 發布日期:2018-07-23 查看次數:444

核心提示:編者按 近日,中央環保督察回頭看已陸續結束各省的進駐工作。進駐期間督察組發現,內蒙古烏梁素海、云南玉溪杞麓湖、河南省黃河濕地等地區依然面臨著較為嚴重的水環境問題。加

  編者按

  近日,中央環保督察“回頭看”已陸續結束各省的進駐工作。進駐期間督察組發現,內蒙古烏梁素海、云南玉溪杞麓湖、河南省黃河濕地等地區依然面臨著較為嚴重的水環境問題。加強科技支撐、加快治理步伐已成為水污染治理工作越來越不可或缺的重要手段。

  水專項技術產業化的評估流程與評估節點

  以COD灰水足跡為指標的遼河流域及太湖流域2008年與2013年的污染程度對比,整體呈現好轉趨勢。

  作為《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》設立的16個重大科技專項之一,“水體污染控制與治理科技重大專項”自2007年實施以來,經過“十一五”、“十二五”兩個五年計劃的組織實施,取得了豐碩的科技成果。如何促進水專項成果更為有效地實現產業化轉化,讓水專項科研成果切實服務于我國水環境治理工作,是水專項的重要命題。

  但事實上,面對巨大的治理需求,我國水環境治理相關產業發展尚無法與治理需求相匹配,集中體現在產業總體治理能力與技術水平有待進一步提高,尤其是擁有自主知識產權的核心技術、工藝、核心設備相對不足。因此,基于水專項現階段的研究成果,“流域水體污染控制與治理技術集成及效益評估”課題通過梳理、總結,凝練集成了水污染治理、管理與飲用水安全保障三大技術體系,構建了水專項產業化評估方法并進行了案例分析,并從環境科技進步、流域控源減排與水質改善、以及對流域經濟社會可持續發展角度,嘗試分析了水專項的實施效益。

  構建水體污染控制治理、管理及飲用水安全保障三大技術體系

  建立水專項技術評估與集成方法

  課題組根據水專項技術的不同層次,提出了水污染防治單項技術和集成技術的技術就緒度評價方法,按照水專項技術的不同層次,制定了水專項治理、管理和產品裝備管理平臺類三大類技術的9級就緒度準則,針對水專項集成技術特征提出以系統成熟度矩陣計算法為方法的集成技術評價方法,評價了湖濱帶生態修復技術的就緒度,有力支撐了水專項技術凝練過程中單項和集成技術的評價。

  同時,根據水專項技術特征,課題組還將水污染防治技術分成源頭減排類、污染治理類、水質凈化類、生態修復類這四大類,針對不同類別的治理技術,分別建立包含經濟指標、環境指標與技術指標的多維評估指標體系。采用層次分析法對指標體系中各指標的兩兩重要性進行判定,根據Expert choice軟件快速計算出各指標對應權重,構建綜合評估效益指數及所屬子因素分級賦值標準,采用綜合效益指數的方法進行技術綜合績效指數計算和評估。

  基于建立的評估方法,完成洱海流域污染源控制類、水質凈化類、生態修復類三大類11小類56項技術,農業面源種植業、養殖業、農村生活水及農業面源污染管理平臺共4小類87項技術的評估,證明方法有效可靠。

  構建水污染控制治理技術體系

  課題組對流域水污染治理關鍵環節進行了剖析,在技術分類原則、技術類別與層級確定的基礎上,提出了水污染治理技術體系架構設計。此外,針對流域污染源類別、特征及治理現狀,課題組以減排減負為目標,集成產業結構調整減排、工業點源污染治理、城鎮污染控制、農業與農村污染控制等關鍵技術,形成污染源“系統治理”技術。針對流域水體生態破壞現狀修復需求,課題組以減負增容為目標,集成流域水源涵養與修復、河流整治與生態修復、湖泊水體生境改善與修復、城市水體治理與修復、水質水量聯合調控等關鍵技術,形成流域“清水修復一體”技術。圍繞污染源系統治理技術、水體修復技術兩大技術系統,課題組還集成了包含32套成套技術、418項關鍵技術的水污染治理技術體系,基本構建形成系統、完整的水污染治理技術體系,為我國流域水污染治理提供技術支撐。

  構建飲用水安全保障技術體系

  構建飲用水安全保障技術體系構架主要包括飲用水安全保障工程技術、全過程飲用水安全監管技術兩大技術系統。針對典型流域和典型地區不同水源水質特性,課題組集成了水源保護修復、水廠凈化處理、管網安全輸配、二次供水等關鍵技術,形成飲用水安全保障“多級屏障”技術。針對飲用水安全日常管理、監督管理和應急管理中存在的薄弱環節,課題組集成水質監測、風險評價、監測預警、應急處置等關鍵技術,創新、完善了水質監測預警應急集成技術。圍繞飲用水安全保障工程技術、全過程飲用水安全監管技術兩大技術系統,集成形成140項關鍵技術,整體技術就緒度為6~9級,基本構建形成全流程、多層級的飲用水安全保障監管技術體系,為保障我國飲用水安全提供技術支撐。

  構建水環境管理技術體系

  針對流域水環境質量管理技術體系不夠健全、水環境總量控制技術落后、水環境風險管理技術總體薄弱、水環境管理政策與管理技術體系不夠配套等問題,集成水生態功能、水生態基準標準、水污染負荷排放核定、水環境風險預警、水環境管理政策支撐等技術,形成水環境管理、總量控制、風險管理和政策保障四大技術系統共71項關鍵技術,整體技術就緒度為5~7級,初步構建我國水環境管理技術體系,支撐我國流域、區域水環境管理。

  建立技術產業化評估體系 加速推進水專項成果轉化

  目前,在對于科研成果的產業化機制、產業化潛力、產業化示范項目的推廣效果方面仍缺乏系統性、科學性的評估方法與評估體系來有效識別篩選真正具有市場推廣價值的技術成果,從而制約了成果轉化工作的有效推進。針對這一問題,課題組在對國內外各類的技術產業化理論進行全面梳理的基礎上,提出了環保領域的技術產業化階段,明確了各階段的重要特征,確定了目前水專項技術產業化的重要節點,提出了具備可操作性的、適用于水專項技術產業化的評估流程,并明確了“前評估”即產業化潛力評估、“后評估”即產業化效果評估兩個關鍵評估節點,分別構建了“產業化潛力評估方法體系”與“產業化效果評估方法體系”,為水專項技術產業化的機制建設提供了有力的支撐。

  甄別產業化潛力較高的技術

  產業化潛力評估方法體系的作用體現在結合技術成果所處的發展階段綜合判定技術的產業化潛力,有效識別技術成果間的產業化潛力差距,識別各技術成果在技術、市場、支撐、效應、政策等不同維度下的優劣勢,為技術成果后續產業化推廣與應用提供科學依據。

  課題組集成研發的這套產業化潛力評估體系由基于技術先進性、市場前景、支撐條件、政策支持、技術效用等5個維度下的32個指標組成的縱向技術產業化潛力評估指標體系及包括產品開發階段、產能開發初期、產能開發后期等在內的技術產業化階段評估體系構成。通過橫向與縱向相結合的評估方式,明確區分各技術的產業化階段與產業化潛力。水專項技術產業化潛力評估的評估步驟由構建水專項技術產業化潛力評價指標體系、專家咨詢調研、對專家咨詢結果進行數據處理、判斷縱向評價階段、橫縱向相結合的潛力評估結果整合與分析等5個部分組成。課題組還以雷達圖的形式對各項技術的5項橫向一級指標得分開展了進一步探索。通過對各維度得分的分析,可明晰此項技術在開展產業化工作前的優勢與劣勢,從而可以更有針對性地對水專項技術成果的產業化進行甄別、篩選、扶持。

  準確把握技術產業化進程

  產業化效果評估方法體系的作用體現在準確把握水專項框架下技術產業化項目推進效果,為配套政策的制定與落地提供依據;以結果為導向,促進政府主管部門優化產業化推進機制。產業化效果評估方法體系由技術產品屬性、技術產品的示范應用、產業化模式的建立、產品的產業化推廣4個維度下的17個指標構成。基于上述的研究成果及水專項的特征,課題組提出了包括篩選可用于評價的產業化項目、編制產業化效果信息收集表、開展專家咨詢、對專家咨詢結果進行數據處理、效果評估結果整合與分析等5大部分組成的水專項技術產業化效果評估的評估步驟。

  產業化評估實證應用

  課題組選取了部分“十一五”時期水專項技術成果及“十二五”時期技術產業化課題成果,分別開展了技術產業化潛力評估與產業化效果評估的實證應用。以潛力評估實證應用為例,評估結果顯示被評估技術成果在綜合評分及各主要評價維度均呈現出較明顯差異,可以有效判別在特定時間節點對應技術成果的產業化潛力。此外,課題組結合評估結果,開展了對應技術成果的實際產業化效果的追蹤,結果顯示與評估結果呈現一致性。通過例證分析與驗證,評估方法的有效性得到了驗證,可為不同市場主體的技術選擇和政府對成果轉化相關政策的制定提供判斷依據,為進一步的產業化培育奠定了基礎。

  水專項成果豐碩,促進了流域綠色投資發展

  科技成果產出豐碩

  當前,我國已成為水處理領域的專利產出大國,數量排名第一,增長速度最快。水專項實施后,全國水處理領域專利數量增長速度加快,年授權專利從500件增加到近3000件。“十一五”期間水專項申請專利2300余項,截至2016年6月6日,已獲授權發明專利892項,授權實用新型專利443項。

  我國在水處理領域論文數量處于絕對的優勢,SCIE、CPCI-S、EI論文數量均位列世界第一;水專項實施后,水處理領域的國內核心論文產出增加了將近1倍;從2011年開始,水專項年產出國內核心論文在我國水處理領域中的占比超過1/3,最高達到43.64%。水專項產出國內核心卓越論文占比為21.4%,明顯高于全國平均水平9.2%。

  重點流域控源減排效果明顯

  課題組基于流域灰水足跡和水污染程度指標的核算法,采用ArcGIS Model builder 構建流域污染程度核算模型,基于單位面積生產總值、單位面積土地類型及單位面積人口數量,核算子流域的工業污染負荷、農業污染負荷及生活污染負荷,結合降雨量及地表徑流量計算流域污染程度。經核算,2008年~2013年太湖流域COD及NH4+-N的灰水足跡分別降低了19.3%和6.5%,水專項實施的貢獻分別為5.0%和11.2%;遼河流域COD及NH4+-N的灰水足跡分別降低了5.1%和1.0%,水專項實施的貢獻分別為8.6%和21.3%。

  促進流域綠色投資發展

  課題組對新古典經濟增長理論,包括柯布-道格拉斯生產函數、索洛余值法、丹尼森測定法、技術進步率指數法等代表性數理模型進行了研究,并重點對計量經濟模型的投資乘數模型,包括兩部門、三部門和四部門投資乘數進行了對比分析和篩選甄別。在此基礎上,對水專項實施相關生產函數關系和經濟貢獻率測算方法進行了研究,建立了水專項對流域社會經濟發展貢獻率的評估方法:一是構建一般投資乘數模型,輸入參數為邊際稅收傾向、邊際消費傾向、邊際進口傾向和存貸比,可計算得出流域一般投資乘數; 二是構建綠色投資乘數模型,輸入參數為邊際稅收傾向、邊際消費傾向、邊際進口傾向、存貸比和綠色投資支出,計算獲得綠色投資乘數;三是通過年鑒、流域環境數據及水專項資金投入情況,計算水專項投入,以及水專項與其他資金投入形成合力對流域經濟社會發展的貢獻情況。

  按此方法,以太湖為例,太湖流域綠色投資乘數高于一般投資乘數17.5個百分點,表明水專項投資作為綠色投資的重要組成部分對經濟的拉動效應較明顯。據統計,“十一五”和“十二五”期間,國家水專項太湖流域共設立了10個項目、65個課題,其中中央財政資金投入15.84億元,地方配套資金投入32.81億元,實際投資48.65億元,通過模型計算得到2008年~2014年間太湖流域綠色投資乘數多年算術平均值為3.45,按此估算,水專項在太湖流域可引致的綠色投資收益為167.84億元。此外,水專項還技術支撐了《太湖流域水環境綜合治理總體方案》2013年的修編,一定程度上拉動了地方治污投資。此方案規劃了11類542個重點項目,2015年規劃投資658.59億元,遠期到2020年規劃投資505.54億元,總投資1164.13億元。按預期到2020年太湖流域投資完成率不低于75%來進行計算,可帶動太湖流域環保投資873億元,以太湖流域綠色投資乘數多年平均值3.45測算,預測從2013年到2020年可撬動太湖流域3000億元的綠色投資。

  可見,水專項投資作為環保投資的重要組成部分,是我國綠色投資的重要組成部分,通過綠色投資乘數的放大效應,對于帶動綠色投資規模增加、引領經濟綠色發展、撬動社會資本進行綠色投資可發揮重要作用。

  水專項的組織實施,提升了我國環境科技的發展,促進了流域水質改善。流域水質惡化的總體趨勢得到遏制,水生態整體環境質量有所提升,關注了民生,對于人民群眾關注的環境問題進行了回應,在維持流域社會安全和穩定等方面發揮了重要的作用。

  撰稿:中國環境科學研究院、清華大學、中國城市規劃設計研究院、中國科學院生態環境研究中心、中國水利水電科學研究院、中國農業科學院、中日友好環境保護中心、北京科技大學、環境保護部環境規劃院、許秋瑾、胡小貞、林明利、常杪、周北海、田仁生、王成、曹寶、楊亮、管鶴卿、韓茹茹、邢飛龍 


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