水体污染控制与治理科技重大专项国家科技重大专项.docx

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水体污染控制与治理科技重大专项国家科技重大专项

水体污染控制与治理科技重大专项

城市水污染控制与水环境综合整治技术研究与示范主题

项目（课题）申报指南

（第一批）

住房城乡建设部水专项实施管理办公室

二〇一二年八月

目录

一、城市雨水径流管理与径流污染控制技术研究与示范项目1

课题1：

城市径流水质水量预测与综合管控技术研究1

课题2：

城市地表径流减控与面源污染削减技术研究4

课题3：

城市排水系统溢流污染减控技术研究7

二、城市污水处理厂污泥资源化新技术开发集成与工程化项目10

课题1：

城市污水高含固污泥高效厌氧消化装备开发与工程示范10

课题2：

城市污水处理厂污泥处理处置技术装备产业化12

课题3：

重点流域城市污水处理厂污泥处理处置技术优化应用研究14

三、城镇污水处理厂优化设计与运行技术研究与示范项目16

课题1：

城市污水处理厂节能降耗稳定运行技术集成研究与示范17

课题2：

城镇污水处理厂提标技术集成与设备成套化应用19

课题3：

节地型城镇污水处理厂工艺技术研究与示范23

四、生态友好型分散式污水处理技术研究与示范项目25

课题1：

北方温室景观型污水复合处理技术研究与工程示范25

课题2：

分散式污水就地处理和利用技术研究与示范27

课题3：

冷冻相变法高效污水处理技术研究29

五、城市内湖氮磷去除及富营养化控制技术研究项目31

一、城市雨水径流管理与径流污染控制技术研究与示范项目

（一）指南说明

针对我国在城市雨水径流管理和内涝防治方面与发达国家差距明显、基础设施薄弱、技术储备不足、政策保障缺失的现状，本项目将以城市雨水径流管理与污染控制的基础理论创新、综合技术体系构建、工程规范标准提升、长效管理机制创建为总体目标，从“基础理论、工程技术、综合管理”三方面出发，深入研究城市降雨汇流过程、地表空间响应、排水系统调控、径流（面源）及溢流污染控制等各环节的关键技术问题，在巢湖、太湖、海河、滇池等重点流域开展关键技术研究与应用示范，为形成适合我国国情的城市径流管理与污染控制系列化解决方案提供技术支撑。

项目按研究任务分解，下设3个课题：

1、城市径流水质水量预测与综合管控技术研究；

2、城市地表径流减控与面源污染削减技术研究；

3、城市排水系统溢流污染减控技术研究。

本项目以课题为单位进行申报，鼓励开展国际合作研究。

（二）指南内容

课题1：

城市径流水质水量预测与综合管控技术研究

1.研究目标

针对我国许多城市因降雨导致的城市严重内涝灾害和降雨径流污染问题，通过深入和系统研究城市降雨历程、径流形成和管理过程的共性技术问题，创新和完善城市雨水径流的设计计算理论体系和设计（模拟）软件，突破城市径流的综合诊断、风险评估与预警预报技术，提出因地制宜的城市径流综合管理和控制对策，选择重点流域的典型城市开展技术示范应用，为形成适合我国国情的城市径流管理与污染防治综合管控体系奠定基础。

2.主要研究内容

（1）不同地域城市降雨类型及时空变化特征研究

研究不同地域的降雨类型及时空变化差异；初步评估城市降雨分区的必要性；重点研究和完善现有暴雨强度公式编制方法，提高其适用范围和准确度。

（2）城市不同用地类型的动态径流系数及影响因素研究

研究城市不同下垫面的径流系数及其变化特征；确定影响径流系数及其动态变化的关键因素及影响方式；建立描述动态径流系数的数学函数体系及边界条件。

（3）基于遥测与遥感的城市径流数据模型研究

研究基于LiDAR和航空影像的地表空间类型与地表高程专项识别技术，建立城市径流数据指标体系；根据城市地表高程数据和下垫面类型，研发基于遥测与遥感的城市径流数据模型建模方法，开发城市径流数据模型专项建模及图像-径流系数转换软件；开发城市特征雨型及动态径流系数GIS数据库，为内涝预测提供数据接口。

（4）城市径流水质水量预测技术及雨水系统设计软件开发

开发基于雨型和动态径流系数的城市径流量及污染负荷预测技术和城市地表径流水质水量耦合模型，并验证和评估预测效果，编制模型的使用指南；结合研究区域排水管网水力学模型，开发符合我国规范要求、具备自主知识产权、统筹降雨特征、地表空间类型、管道系统特点的雨水系统规划设计软件。

（5）城市径流综合诊断、预警预测及污染控制的综合管控技术研究

借鉴国外成熟经验，构建城市内涝积水预测预警系统并评估危害程度，研究基于雨水管理与径流污染控制的排水系统日常运行养护与应急处置原理与机制，研究涵盖城市雨水径流全过程的各相关部门资源优化配置的联合调度信息集成技术；编制城市内涝防治技术导则、城市径流联合调度与综合管控技术规程。

3.考核指标

（1）提出基于动态径流系数和雨型变化的暴雨强度及径流量通用计算方法，并在不同地域3个以上城市进行验证与应用；

（2）提出适合我国城市特征的耦合雨型、降雨历程、用地类型的汇水历程计算方法及数学模型方法；

（3）地表径流数据模型关键指标识别精度达到85%以上，模型精度高于50×50m/单元，模型预测与实际一致度80%以上，可整体处理的模型容量大于400km2，数据容量大于10TB；

（4）提出符合我国规范要求，统筹雨型、降雨历程、地表空间、管道系统的雨水系统规划设计（模拟）软件；

（5）提出地表汇流、管道径流、河道径流一体化计算机仿真模型及内涝预警技术和平台，在2个以上城市开展内涝及退水的监测、预警；

（6）编制城市径流水量设计计算手册和城市径流联合调度与综合管控技术规程；

（7）形成软件著作权2项，申请发明专利2项以上；

4.实施年限

2013年1月至2016年6月。

5.课题经费来源及构成

课题国拨经费不超过2000万元，配套资金不低于500万元。

6.其它要求

课题申报单位应在城市排水系统规划设计、工程技术、运营管理等方面具有良好工作基础，熟悉雨水管理数学模型应用,具备课题研究的数据积累、前期成果以及较好的工程实践经验。

课题2：

城市地表径流减控与面源污染削减技术研究

1.研究目标

针对国内城市积滞水频繁发生，城市内涝和径流污染严重等问题，着重从城市地表空间规划、工程实施方式和污染源管理控制等角度，研究源头减流、削污、补源、控涝以及多功能综合协调的城市径流源头减控与污染物过程削减技术，建立防治城市内涝和径流污染的地表空间规划和工程技术体系，为我国不同类型城市开展雨水调控径流管理与面源污染控制提供技术支撑。

2.主要研究内容

（1）地表特征对径流历程的影响及规划控制技术

研究不同土地利用类型和空间布局对径流过程的影响及径流规律，在掌握不同类型下垫面径流过程特征参数和径流污染时空分布特性、雨洪控制、径流污染与地表空间类型相互作用机制的基础上,研究城市径流污染减控和内涝防治的空间规划分区和布局技术。

（2）城市雨水调控和内涝管理技术集成研究

研究地表空间积滞水等级划分方法和内涝判别标准及城市排涝标准的确定方法；研究城市径流污染减控和内涝防治设施布局方法和系统方案；研究通过改变地表覆盖条件和径流路径的城市雨水生态调控技术和排水设施调控减流技术，提出地表积滞水的疏导与滞蓄技术，形成城市雨水调控和内涝管理的技术体系。

（3）城市面源污染控制评估与技术集成

调查城市面源污染的主要特征，评估现有城市面源污染控制技术及工程实施效果，研究提出城市面源污染控制技术的评估方法与基准指标，构建城市面源污染控制技术评估的方法体系。

开展城市面源污染控制单元技术、控制工程或不同技术组合的评估分析，确定其适用范围和条件，建立集成技术和工程案例库，研究适合于不同城市面源污染全过程控制的规划设计方案。

3.考核指标

（1）提出城市内涝等级划分及排涝标准的确定方法，编制基于地表积水引流滞蓄的城市内涝减控技术导则；

（2）提出城市径流污染减控和内涝防治规划分区和布局技术，编制径流污染与内涝控制的竖向设计及排水系统规划导则；

（3）提出城市不同下垫面的径流削减与污染物源头减控技术，5年重现期以下降雨，单种下垫面径流系数降低10%以上；示范应用区域（500ha以上），综合径流系数削减15%以上，申报单位应明确污染物消减值并明确相应的课题考核测试方法；

（4）建立城市面源污染控制技术经济评估方法，形成城市面源污染控制技术典型案例数据库；

（5）编写城市面源污染控制规划设计与工程实施技术导则或手册；

（6）申请发明专利3项以上。

4.实施年限

2013年1月至2016年6月。

5.课题经费来源及构成

课题国拨经费不超过1800万元，示范工程建设与运行管理配套经费不低于1800万元。

6.其它要求

课题申报单位应具有雨水管理、内涝防治、市政排水、径流污染控制、城市面源污染控制、规划设计等方面的研究和工程实践经验。

课题3：

城市排水系统溢流污染减控技术研究

1.研究目标

针对不同城市分流制、合流制排水系统以及两种体制排水系统混用混接的排水系统的初期雨水溢流污染问题，以削减城市排水系统溢流污染负荷为核心目标，开展适合我国国情的城市排水系统溢流污染减控技术研究，并进行工程示范，提出指导我国城市排水系统的总体规划设计和运行管理的技术规程。

2.主要研究内容

（1）城市排水体制对排水系统溢流污染控制的影响研究

针对不同城市分流制排水系统、合流制排水系统以及两种体制排水系统混用混接的现状，研究不同排水体制及运行模式对城市径流污染控制的影响，建立城市排水体制及系统整体设计的基本原则、指标参数体系，研究提出不同降雨量水平、不同规模服务范围、不同排水体制的排水系统溢流污染控制工程需求及经济适用性综合评估方法。

（2）分流制排水系统旱季雨污混接控制适用性技术研究

针对城市排水系统雨污混接造成的旱季溢流污染问题，建立全国典型城市雨污混接水质特征因子数据库，形成雨污混接识别技术方法；选择不同混接程度的排水系统，开展混接改造多方案的技术经济优化比选研究与示范应用，形成雨水管网混接改造规范和技术标准，推广应用于城市排水系统雨污混接污染控制。

（3）初期雨水拦截输送技术与调蓄系统规划设计技术研究

针对分流制排水系统和合流制排水系统的初期雨水溢流污染问题，考虑雨水强排系统和自排系统在水力过程线、管渠污染物沉降特性和末端控制条件等方面的不同，研究初期雨水拦截输送技术、排水系统在线和离线调蓄关键技术，提出适用于不同排水体制、模式的在线和离线调蓄设施的优化布局及设计参数，开展工程示范应用，提升城市防涝能力和污染控制的工程绩效。

（4）强化初期雨水处理的污水处理技术和运行模式研究

针对城市污水处理厂典型工艺流程和初期雨水水质水量特性，提出污水处理厂处理初期雨水的排放标准；研究适应初期雨水水质、水量变化的处理工艺优化技术和现有设施设备改造技术；针对降雨期和非降雨期进水水质水量变化，提出强化初期雨水处理的污水处理厂改造技术和运行模式，并开展示范应用。

（5）城市排水系统溢流污染减控的综合调度与技术集成

以分流制、合流制管网、调蓄设施和污水处理厂为排水系统的构成单元，开展截污、分流、调蓄等综合调度与技术集成研究，有效削减区域排水系统的溢流污染负荷；针对不同排水系统特点，修订排水管渠水力设计参数、排水系统截流模式及参数，形成标准化、系列化的城市排水系统溢流污染减控技术，并编制技术导则。

3.考核指标

（1）提出基于溢流污染控制的城市排水系统设计方法、总体技术方案及指标参数体系，提出溢流污染控制的需求分析及技术经济综合评估方法；

（2）建立3个以上代表性城市排水系统雨污混接水质特征因子数据库，提出分流制排水系统雨污混接识别与控制技术；

（3）分流制系统旱季雨污混接污染减控示范应用（3km2以上），示范区旱季溢流污染负荷削减20%以上；分流制系统初期雨水溢流污染减控示范应用（3km2以上），小于2.5mm/h降雨时，排水系统不产生溢流排放，雨天溢流污染负荷削减20%以上；合流制系统初期雨水溢流污染减控示范应用（3km2以上），小于4mm/h降雨时排水系统不产生溢流排放，排水系统雨天溢流污染负荷削减20%以上；

（4）提出城市污水处理厂雨季超负荷运行的调控技术措施；

（5）编制城镇排水管渠设计技术规程、雨水调蓄系统技术规程、雨水管网混接改造技术规程；排水系统的养护管理规程；

（6）提出《室外排水设计规范》（GB50014-2006）修编稿；

（7）申请发明专利3项以上。

4.实施年限

2013年1月至2016年6月。

5.课题经费来源及构成

课题国拨经费不超过1800万元，课题实施示范工程配套经费不少于2700万元。

6.其它要求

课题申报单位应在城市排水系统溢流污染控制方面具有良好的基础，具备开展相关研究的工程实践和前期成果。

二、城市污水处理厂污泥资源化新技术开发集成与工程化项目

（一）指南说明

我国城镇污水处理厂年污泥（以下简称污泥）总产生量近3000万吨（以含水率80%计）,但由于长期以来“重水轻泥”，使污泥处理处置设施建设严重滞后，成为我国城市水污染控制领域的相对薄弱环节。

“十二五”期间，污泥的安全处理处置和资源化利用成为水污染治理的一项重点任务，急需研究适合我国污泥特性的、符合能源化和资源化要求的污泥处理处置技术路线和经济适用的设备。

本项目拟开展城市污水处理厂污泥处理处置及资源化利用的关键技术研究开发，污泥处理处置及资源化利用装备的产业化发展，以及污泥处理处置及资源化利用的技术集成和装备技术标准研究，为提升我国城市污泥处理处置及资源化利用的技术水平和装备国产化率提供技术支撑。

项目按研究任务分解，下设3个课题：

1、城市污水高含固污泥高效厌氧消化装备开发与工程示范

2、城市污水处理厂污泥处理处置技术装备产业化

3、重点流域城市污水处理厂污泥处理处置技术优化应用研究

本项目以课题为单位进行申报，技术优势突出并具有产业化实力的企业可申报课题2的单项任务。

鼓励国际合作开展研究。

（二）指南内容

课题1：

城市污水高含固污泥高效厌氧消化装备开发与工程示范

1.研究目标

针对我国城市污水处理厂污泥高含砂、有机质偏低并进而导致厌氧消化效率偏低及运行难度增大等问题，开发适用于我国高含固污泥厌氧消化技术装备，提升污泥厌氧消化及能源回收系统的运行效率和污泥减量效果，推动我国污泥厌氧消化及资源化利用技术的工程应用。

2.主要研究内容

系统开发污泥高温热水解预处理和污泥高温厌氧消化技术，研制高含固污泥高温热水解预处理和高含固污泥高温厌氧消化的成套装备，完成脱水污泥高温热水解与高含固污泥高温厌氧消化的系统集成，并开展工程示范应用；研究开发高含固污泥厌氧消化沼液的厌氧氨氧化技术。

3．考核指标及成果形式

（1）开发城镇污水处理厂污泥高温热水解成套装备，实现污泥连续处理，示范工程规模达到100吨/天污泥以上,单位投资成本不高于10万元/吨污泥；

（2）污泥厌氧消化处理系统的单位容积产气率较传统厌氧消化技术提高40%以上，示范工程应用规模达到100吨/天污泥以上,单位投资不高于30万元/吨污泥；

（3）厌氧消化沼液处理技术半生产性试验，氨氮去除率大于90%，总氮去除率大于80%；

（4）申请发明专利3项以上。

4.经费来源及构成

课题国拨经费不超过3000万元，配套经费不少于3000万元。

5.实施年限

2013年1月至2016年6月。

6.其它要求

申报单位应在污泥高温预处理及厌氧消化方面具有较好的前期工作基础。

课题2：

城市污水处理厂污泥处理处置技术装备产业化

1.研究目标

针对我国城市污泥处理处置技术装备滞后的问题，开展核心技术装备的产业化研究与实际工程应用，通过污泥处理处置核心装备的开发、性能优化和提升，提高我国污泥处理处置的装备水平，提升污泥处理处置装备的成套化供货能力，实现污泥处理处置装备产业化规模应用。

2.主要研究内容

重点研究城市污水处理厂污泥处理处置关键装备产业化开发，包括技术装备的开发、现有装备的效率优化提升、设备制造企业的生产能力提升及研究制定装备标准化成套化标准研究和建立装备产业化平台，实现装备规模化产业化应用。

具体包括污泥预处理设备，污泥浓缩和脱水设备，高效污泥好氧堆肥设备，污泥脱水干化一体化设备，污泥干化和焚烧设备等。

设备开发程度应已具备产业化应用的条件。

3.考核指标及成果形式

（1）形成城镇污水处理厂污泥高效处理关键设备及产品配套方案、核心设备及产品，设备产品类型不少于5种并形成国产化批量化供应能力；设备产品可靠性和使用寿命达到国际同类产品水平，价格不超过国际同类产品的75%；

（2）产业化开发的污泥处理核心设备在15座以上城镇污水处理工程中应用；

（3）污泥处理成套设备工程应用累积总产值不低于5亿元；

（4）制定所研发污泥处理核心设备及产品标准（行业与企业）与质量检测评估办法3项以上；建立污泥装备产业化平台；

（5）申请国家发明专利3项以上。

4.经费来源及构成

课题国拨经费不超过4000万元，配套经费不少于6000万元。

课题拟采用后补助方式资助。

5.实施年限

2013年1月至2016年6月。

6.其它要求

以企业联合体申报，牵头单位应具有组织协调、开发研究和推广应用能力。

技术优势突出并产业化实力强的企业可对单项技术装备进行申报，应提出明确的技术经济和产业化指标，国拨经费额度300万元，产业化配套经费不少于600万元。

课题3：

重点流域城市污水处理厂污泥处理处置技术优化应用研究

1.研究目标

针对重点流域城市污水处理厂污泥处理处置难题，通过调研、评估、优化和实施，形成系列化的工程实施方案，提升重点流域污泥处理处置水平，降低污泥二次污染的风险，为重点流域水环境改善和我国城市污泥处理处置技术路线的选择提供技术支撑。

2.主要研究内容

系统调研重点流域重点城市的污水污泥处理处置现状及存在问题，根据不同城市特点、污泥特性和处理处置要求，研究相适应的处理方法、处置方式和设施布局，形成污泥处理技术和大型污泥处理设施优化方案和运行管理策略，并在实际工程中得以采纳或实施。

编制适合我国重点流域城市特点的污水污泥资源化处理处置规划；确定工程设计方法、技术参数和运行方式，编制可操作性强的工程技术和产品标准规范，形成产业化装备标准图集，建立国产化技术装备集成产业化推广应用平台。

3．考核指标及成果形式

（1）提出不少于10个重点流域城市的污水污泥处理处置及资源化利用现状的综合调研与技术经济评估报告；

（2）提出不少于10个重点流域城市的污水处理厂污泥处理现有技术的节能降耗优化方案和运行管理策略，在5个以上城市得到采纳与实际应用，优化运行方案研究及应用的污泥处理设施规模不少于200吨/天污泥处理量（以含水率80%脱水污泥计）；

（3）提出不少于10个重点流域城市的污水处理厂处理处置与污泥资源化利用技术方案和总体规划，得到主管部门的审批或批复；

（4）编制污水污泥资源化工程技术标准2套、产品标准2套、产业化装备标准图集2套；

（5）编制国家污水污泥处理行业低碳技术政策（建议稿）；

（6）构建城市污泥资源化技术与设备产业化评估平台。

4.经费来源及构成

课题国拨经费不超过2000万元，配套经费不少于1000万元。

5.实施年限

2013年1月至2016年6月。

6.其它要求

鼓励具有国家甲级工程设计资质的设计研究院所牵头，联合高校科研院所、地方水务部门或企业开展联合研究。

牵头单位需提供五年来污泥处理工程规模不小于100吨/天以含水率80%脱水污泥计）的设计业绩清单及相关证明。

三、

城镇污水处理厂优化设计与运行技术研究与示范项目

（一）指南说明

我国已有3000多座城镇污水处理厂建成并投入运行，在水污染控制中发挥着关键作用。

但二十世纪建设的污水处理厂多按二级或三级排放标准设计，普遍存在停留时间过短、功能过于简单的问题，除磷脱氮及高排放标准提标改造成为必然；而提标改造中普遍遇到的难题就是占地面积受限。

随着排放标准不断提高，所需的污水处理工艺流程越来越复杂、停留时间越来越长、能耗物耗越来越大，如何在保障功能提升和稳定达标的同时缩短工艺流程、减少占地和降低能耗物耗水平，成为必然要面临及解决的关键技术问题。

因此，本项目拟针对高排放标准污水处理工程设计、全流程工艺技术及设备配套、运营管理水平全面提高等方面需求，基于减排减负、节能降耗和节地减碳的原则，开展节地节能型城镇污水处理厂提标技术、核心设备产品和运营管理技术的集成研究与工程示范应用。

项目按研究任务分解，下设3个课题：

1、城市污水处理厂节能降耗稳定运行技术集成研究与示范

2、城镇污水处理厂提标技术集成与设备成套化应用

3、节地型城镇污水处理厂工艺技术研究与工程示范

本项目课题1和课题3以课题为单位进行申报；课题2鼓励按课题为单位联合申报，也可按课题研究任务选择单项任务进行申报。

鼓励开展国际合作研究。

（二）指南内容

课题1：

城市污水处理厂节能降耗稳定运行技术集成研究与示范

1.研究目标

立足重点流域并向全面行业，针对城市污水处理厂稳定达标和节能降耗的技术需求，特别是运行管理控制要求，在全面分析影响城市污水处理系统处理水质和能效物耗水平各类因素的基础上，研究开发污水处理工艺过程的单元及系统运行优化技术，构建稳定运行保障及优化决策支持系统，初步形成我国城市污水处理运行技术体系，形成具有全国指导性的技术指南，为进一步提高出水水质并实现节能降耗，提高我国城市污水处理行业整体运行水平提供技术支撑，通过示范推广，助力国家节能减排战略。

2.主要研究内容

（1）城市污水处理厂运行节能降耗潜力调研与评估

以重点流域为主，全面调查我国典型城市污水处理厂的水量水质变化特征、污水处理工艺过程及关键参数、设施设备能力配置、能耗物耗水平以及工程设计与运行管理关键问题，系统评估城市污水处理行业总体绩效，提出我国城市污水处理厂总体运行优化潜力与技术对策。

（2）城市污水厂节能降耗稳定运行优化技术集成研究及示范

基于全国城市污水处理厂现场工艺运行分析及效益评估，主要针对重点流域，选取不少于5座典型城市污水处理厂开展城市污水低碳源损耗除砂强化处理技术研究，并进行技术示范；选取不少于15座典型城市污水处理厂（需涵盖AAO、氧化沟、SBR及各种变型及组合），开发出水水质达标并稳定运行约束条件下以节能降耗为目标的优化运行集成技术，并进行技术示范。

（3）城市污水处理运行保障及优化决策支持系统开发

以提高城市污水处理厂运行保障水平和优化决策水平为目标，研究城市污水处理厂关于设施设备维护、运行报表、故障诊断与排除、安全质量管理、风险评价、突发事件应急处置、碳排放评价以及综合绩效评价等方面规律与特征，开发相应的程序、策略、方案、预案、模型、体系、标准及数据库，构建运行保障及优化决策支持系统。

3.考核指标

（1）开发出城市污水处理厂节能降耗稳定运行的优化集成技术，建立城市污水处理厂运行保障及优化决策支持系统；

（2）建立不同水质出水标准典型污水处理厂的能耗数据库，编制城市污水处理厂运行管理技术指南和城市污水处理厂运营质量评价标准文本；

（3）5座强化泥沙处理示范厂，处理总规模大于20万m3/d，泥沙分离效率提高20%以上，活性污泥MLVSS/MLSS比值提高15%以上；

（4）15座节能降耗示范城市污水处理厂，处理总规模大于100万m3/d，在处理后水质稳定达标基础上，单位耗氧物质降低电耗10%以上；

（5）申请发明专利或软件著作权3项以上。

4.实施年限

2013年1月至2016年6月。

5.课题经费来源及构成

课题国拨经费不超过1800万元，配套经费不低于2700万元。

6.其它要求

课题申报单位应在城市污水处理工程技术研究与运营管理方面具有良好的工作基础，具备开展本课题研究的前期成果以及较好的工程实践经验。