國家科技重大專項科技支撐遼河流域水生態環境持續改善
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遼寧省重點流域水生態環境保護“十四五”規劃布局
項目簡介
水專項“遼河流域水環境管理與水污染治理技術推廣應用”項目是“十三五”期間我國東北三省唯一一個水專項項目，屬于流域水污染治理技術體系集成與應用板塊。項目下設遼河流域水污染治理與水環境管理技術集成與應用、遼河流域典型優控單元污染治理模式與工程應用、遼河保護區河流健康修復與管理技術集成和遼河流域水專項技術成果推廣與產業化4個課題。項目由遼寧省生態環境保護科技中心牽頭，中國環境科學研究院、遼寧省環保集團有限公司、中國科學院沈陽應用生態研究所、環境保護部華南環境科學研究所、中國科學院沈陽計算技術研究所有限公司、大連理工大學、北京工業大學、上海交通大學、遼寧省生態環境監測中心、遼寧省水利水電科學研究院有限責任公司、北京市農林科學院、沈陽環境科學研究院、遼寧省生態環境事務服務中心、沈陽建筑大學、沈陽大學、沈陽理工大學、遼寧石油化工大學、沈陽光大環保科技股份有限公司等19家單位共同承擔。項目總資金2.16億元，其中中央財政資金6567.43萬元，地方配套資金1.5億元。
水專項是根據《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006年—2020年）》設立的16個重大科技專項之一，是新中國成立以來投資最大的水污染治理科技項目。按照“自主創新、重點跨越、支撐發展、引領未來”的環境科技指導方針，水專項立足水污染控制和治理關鍵科技問題的解決與突破，按照“控源減排”“減負修復”“綜合調控”3個階段組織實施，為我國水體污染控制與治理提供強有力的科技支撐。
遼河流域水專項的設計思路是通過3個五年計劃，研發耗氧污染物、河流水質風險、河流生態修復三類關鍵技術，集成水環境管理治理體系，明確治河策略，為實現遼河流域經濟社會可持續發展和河流水生態健康提供技術支撐。從“十一五”開始，遼河水專項圍繞水環境管理和治理科技需求開展科學研究，全力支撐遼河水生態環境持續改善。“十一五”和“十二五”期間，水專項在遼河流域水環境管理和治理方面設計了共性技術研發、區域性技術綜合示范和產業化三類項目，有力地支撐了遼河流域的管理、治理和保護等重大工程。
“十三五”時期水專項進入凝練提升、綜合示范、推廣應用的綜合調控階段。“遼河流域水環境管理與水污染治理技術推廣應用”項目團隊聚焦“水十條”科技需求，充分發揮各自優勢，團結協作、攻堅克難，圓滿完成了國家科技重大專項的科研任務。在“十一五”和“十二五”水專項研究的基礎上，項目針對遼河流域結構性、復合性、區域性污染的特點，按照“完善體系、構建模式、推進應用、培育產業”的總體思路，形成了水環境管理和治理技術體系，構建了水污染治理模式，探索建立了產業化創新機制，并在流域進行了推廣應用，全面實現了水專項綜合調控技術目標，支撐遼河流域“水十條”目標實現，為北方寒冷缺水型老工業基地河流治理與保護提供經驗和范式。
形成遼河流域水環境管理和治理技術體系，實現水專項綜合調控技術目標
針對遼河流域管理技術整體性、精細化不足，治理技術碎片化、實用性差，缺乏流域、區域等多維度系統性技術體系等問題，項目結合遼河流域“十三五”期間管理、治理方面的科技需求，按照“技術評估—工程實證—集成應用—搭建平臺”的思路，突破水污染治理與水環境管理關鍵技術評估、水環境大數據交換與智能化管理等關鍵技術，對191項技術進行評估，篩選出成熟度高、綜合應用效果好的72項適合遼河流域的關鍵技術開展技術集成，形成遼河流域制藥、鋼鐵、石化等典型工業廢水全過程控制、城鎮水污染控制、農村水污染治理、受損水體修復、水生態功能分區、水環境風險管理等六方面集成技術。項目提升了技術的標準化、規范化和系列化程度，構建了以集成技術、關鍵技術包、推廣應用長清單及技術指南為鏈條的遼河流域水環境管理和治理技術體系。
項目突破了水資源—水環境—水生態多維度大數據耦合、水環境承載力評估—預警—決策等關鍵技術，構建了遼河流域水環境綜合管理調控平臺。平臺整合了“十一五”以來水專項50余個相關平臺系統，結合實際業務需求，在功能分區的基礎上，加載了自動站、排污口、水源地、污染源等信息的可視化模塊，開發了入河、入海排污口管理系統，關聯了“污染源—排污口—河流斷面”，實現水環境、水生態、水資源“一張網”，形成覆蓋全流域的水生態監測網絡，具備水生態功能分區管理與空間管控、排污許可分配、水生態環境預警、環境承載力監測、水環境大數據支持等管理功能。平臺的河流污染物傳輸擴散模型能夠實現污染物傳輸軌跡路線模擬，為環境應急工作提供技術支持；平臺的查詢、統計、分析、模擬、預警和決策系統，可以及時掌握流域水質變化及水生態狀況，為流域水資源配置、趨勢預測、災害預警、環境應急和水環境質量管理決策提供支撐。平臺已實現了業務化運行，可為遼河流域水生態環境管理提供“更智慧的決策”。
構建遼河流域水污染治理模式和技術路線圖，全面支撐遼河流域“水十條”目標的實現
項目以水生態健康為目標，在遼河干流科學布局和實施生態系統保護和修復工程，切實增強生態系統穩定性，提升生態系統功能，形成可復制可推廣的河流生態修復模式。
針對遼河干流閘壩調度導致水生生物廊道阻隔以及部分水工程影響河流水系生態健康等問題，項目研發了基于河流廊道功能修復的干流閘壩調度關鍵技術，選擇遼河干流水利工程開展北方寒冷地區大型季節性河流生態水保障工程實證，建立大型水庫群低環境影響多目標優化調度模型，形成了水庫群引水及供水優化調度方案以及遼寧省河流生態流量計算與監測評估導則。2020年，遼河干流朱爾山、巨流河大橋、盤錦興安等重要控制斷面在各水期內均達到河流生態流量要求。
項目研發了遼河干流大型生態工程功能提升技術，包括河岸帶穩定功能—緩沖功能—生物多樣性提升技術等，在遼河水系干流東西遼河交匯口源頭區、石佛寺—七星中游區、大張—盤山閘—雙臺子下游區等，開展大型流域濕地重建綜合性工程實證。根據2020年植被生長季節的遙感解譯結果，實證區濕地面積23.8萬畝，植被覆蓋率達到97％。根據2020年～2021年累計6次全線生物多樣性調研采樣結果，實證區域鳥類85種以上，魚類53種以上，遼河干流水生態系統功能顯著恢復，生態系統呈良性循環趨勢。
項目開展了遼河保護區健康河流修復與管理技術集成，創新性提出基于生境恢復、功能提升、綜合調控的健康河流修復技術體系，涵蓋外源污染控制、自然生境恢復、大型生態工程功能提升、水源涵養與修復、水質水量聯合調控5個技術系列。創建了遼河保護區健康河流修復與管理技術評估方法，從技術貢獻度、技術就緒度和技術經濟環境效益3個評估維度，對創新性、技術引領作用、中試試驗結果、示范工程評估、操作難易度、推廣可行性、技術成本和實施效果8個方面進行評估。項目形成了《開展流域頂層設計，實施系統管控，
恢復遼河健康河流系統》《實施流域統一分級分區管理，創新流域水環境監管機制》等4份科技專報。
項目按照“水十條”“抓兩頭、帶中間”的思路，選擇大伙房水庫和流域污染問題突出的典型控制單元，構建良好水體、城市重污染河流、面源污染主導型河流等治理模式，探索形成分類治理方案，并開展工程示范與應用。
大伙房水庫是遼寧省重要的飲用水水源地，總庫容22.68億立方米，是一座擁有供水、防洪、灌溉、發電等功能的大型水利樞紐工程，承擔著遼寧省7個城市2300萬人口的生產生活供水任務。項目以匯水區內種植源污染負荷削減、小流域綜合治理為主要目標，在“十一五”和“十二五”水專項研究成果基礎上，研發了水源保護區種植業水肥高效利用—污染物攔截—資源化利用技術，開展大伙房水庫上游區入庫河流氮、磷負荷解析，完成了有機農業生產模式環境影響關聯度評估，明晰了水質變化與不同農業生產模式間的規律。以大伙房水庫上游區坡耕地污染負荷削減為目標，選擇農田水肥高效利用、旱坡地面源污染物生態攔截、種植業廢棄物削減與資源化利用等技術在撫順縣上馬鎮實施總面積1萬余畝的水源保護區種植污染負荷削減技術與工程示范，構建水源保護區農業面源污染控制與治理模式，并向遼寧省生態環境廳提交《關于分區調控、綜合恢復流域水生態功能，減少大伙房水源保護區氮、磷污染的建議》和《關于規范有機農業模式減少大伙房水源保護區農業面源污染的建議》等政策建議，支撐大伙房水庫水源地生態環境保護相關工作。
針對亮子河等面源污染突出的控制單元，建立畜禽養殖污染風險評價指標體系，按照面源污染主導型河流“內循環”治理思路，構建“源頭削減—綜合治理—資源化利用—種養平衡”的畜禽養殖糞污治理技術模式，形成流域尺度多要素污染綜合調控方案，實現污染物和治理成本的整體減量。2020年，亮子河入河口斷面達到地表水Ⅳ類標準，對比2016年COD削減36%，氨氮削減79.5%。
針對以細河為代表的北方城區河流污染特點，構建了“污染源源頭削減—遷移途徑調節—末端治理升級—河道凈化能力提升”的城市河流減負增容治理技術模式。針對以清水河為代表的北方郊區河流點（生活污水直排）、線（底泥釋放）、面（農業面源）的污染特點，項目通過開展水專項技術的評估、篩選、驗證和集成，確定了“源頭削減—過程控制—末端治理—自凈增容—機制保障”城市重污染河流治理技術模式。在清水河流域，項目研發了能源自給式污水處理技術，集成研發了改良MBBR工藝，采用光伏供電系統，實現能源自給式運行，有效降低后期運行成本。2020年，細河、清水河國考斷面污染物削減比例滿足“水十條”考核要求。
項目通過遼河流域水環境管理、治理關鍵技術的研發與集成創新，以重點區域、重點流域治理模式為基礎，堅持“三水統籌”、山水林田湖草系統治理的理念，探索形成遼河流域綜合治理模式。
在遼河水系，編制了《遼河國家公園生態環境保護規劃》（征求意見稿）。規劃以提水質、強生態、防風險為重點，主要內容包括建設遼河生態走廊，開展濕地建設、河道綜合整治、生態廊道建設；筑牢遼東灣海岸帶綠色生態屏障，提升濱海濕地“藍色碳匯”功能；保護好重要濕地、水源地和物種棲息地；強化尾礦庫、化工園區和危化品企業風險防范和應急等，科技支撐遼寧省遼河國家公園創建。
在渾太水系，編制了《沈陽經濟區一體化水生態保護與修復規劃綱要》（征求意見稿）。項目團隊以改善水生態環境質量為核心，堅持問題導向與目標導向，統籌水資源利用、水生態保護和水環境治理，構建水生態安全格局，并從水資源、水環境、水生態、景觀提升、人水和諧、生態經濟等六方面規劃項目，科技支撐沈陽經濟區一體化發展。
探索建立遼河流域產業化創新機制，搭建“線上模塊創新+線下實體助推+長效運行保障”的水專項成果轉化與產業化推廣平臺
項目借助水專項技術優勢，構建了“政府引導—需求拉動—龍頭帶動—平臺驅動”遼河流域產業化推廣模式。搭建了“線上模塊創新+線下實體助推+長效運行保障”的輻射東北地區的水專項成果轉化與產業化推廣平臺，線上展示平臺創新性提出“網上環博會”理念與構架，線下實體平臺打造環保產業集聚區，成立了遼寧環保產業技術研究院有限公司，組建7個環保產業聯盟、孵化培育11家環保公司。項目集成水專項先進成熟技術，突破低溫環境下干式發酵設備的研發與優化等關鍵技術，實現了規模化養殖場污染低溫環境下的全方位高效治理，在設備研發上，形成六大核心設備、四個系列五個子系列的糞污、廢水和臭氣治理成套設備。項目針對傳統村鎮污水處理一體化設備功能單一，在水質水量波動大情況下運行差的不足，形成了3階“1+N”互聯網+村鎮污水處理整裝成套設備，建立了基于互聯網技術的村鎮污水處理“1+N”管控體系，實現了高寒地區農村生活污水處理設施智慧化運營。項目突破了現有污泥脫水技術處理成本高、污泥減量化效果不明顯的問題，形成了多維度污泥處理處置及資源化成套技術及裝備，包括調理擠壓式污泥高干度脫水技術及設備、污泥熱壓耦合干燥流化床焚燒技術及設備以及污泥造粒、制生物炭資源化利用技術等。借助推廣平臺建設，水專項技術成果得到高效、高質轉化與推廣，在遼河流域總體實現市場覆蓋率72%以上。
結 語
經過19家單位科研團隊近5年的共同努力，“遼河流域水環境管理與水污染治理技術推廣應用”項目順利通過了綜合績效評價。
項目系統集成水專項技術成果，突破了7項關鍵技術，形成6套集成技術，在水資源—水環境—水生態多維度大數據耦合、水環境承載力評估預警等5個方面實現了科技創新；形成了遼河流域水環境管理和治理兩大技術體系，構建了遼河流域典型流域和區域的水污染治理模式；建立了遼河流域產業化創新機制，實現環保技術規范化標準化裝備化產業化。項目形成了遼寧省《農村生活污水處理設施水污染物排放標準》（DB 21/3176-2019）等地方標準、規范、技術指南17項，申請國家專利102項，軟件著作權17項，出版專著12部，論文174篇，向國家及省相關環境主管部門報送政策建議30余項。
“遼河流域水環境管理與水污染治理技術推廣應用”項目供稿
項目關注
關注一
注重邊研究邊產出邊應用，全力支撐污染防治攻堅戰和《遼寧省重點流域水生態環境保護“十四五”規劃》編制。
遼河項目重點圍繞“完善體系、構建模式、推進應用、培育產業”4個方面開展工作，通過項目實施，構建了遼河流域水環境綜合管理調控平臺，形成了各類技術庫、工藝包、模式集、實證區和推廣應用長清單，科研成果在遼河、渾太水系干支流及大伙房水庫等開展了綜合示范和推廣應用，有效地支撐了遼河流域“水十條”目標的實現。“十四五”時期是我國在全面建成小康社會、實現第一個百年奮斗目標之后，向第二個百年奮斗目標進軍的第一個五年，遼河項目緊盯遼河流域水污染防治重點領域和關鍵環節，結合“十四五”期間新形勢、新要求，應用水專項研究成果，編制完成《遼寧省重點流域水生態環境保護“十四五”規劃》。規劃堅持生態優先、綠色發展，以改善水生態環境質量為核心，深刻把握“山水林田湖草是一個生命共同體”的科學內涵，統籌水資源利用、水生態保護和水環境治理，以遼河生態走廊、凌河生態走廊、沈陽經濟區（渾太流域）以及大伙房水庫、桓仁水庫及鴨綠江水系等重要水源為重點，實施山水林田湖草修復、生態流量保障、美麗河湖建設、環境基礎設施補短板、飲用水水源保護等項目，為深入打好遼河流域污染防治攻堅戰持續助力。
關注二
依托國家科技重大專項，不斷加強團隊建設和人才培養，為深入打好污染防治攻堅戰提供保障。
遼河項目研究團隊主要由科研院所、高校和環保企業組成，項目實施過程中各科研團隊優勢互補，注重產、學、研、用的深度融合，通過交流、合作、聯合攻關使團隊整體科研能力和水平得到提升，培養了一批水環境領域的優秀人才，青年人才得到了快速成長和進步。依托國家重大專項，先后組建了科技重大專項研究團隊、遼寧省生態環境科技規劃與戰略研究智庫、遼寧省農村農業污水與固體廢棄物治理戰略研究智庫、遼寧省“興遼英才計劃”高水平創新創業團隊、沈陽市高層次人才創新創業團隊、沈陽市中青年科技創新人才團隊等多支研究團隊。項目骨干先后入選國務院政府特殊津貼、國家生態環境保護專業技術青年拔尖人才、遼寧省杰出科技工作者、遼寧省“興遼人才”科技創新領軍人才和青年拔尖人才、遼寧省“百千萬”人才等各類高端人才，為深入打好污染防治攻堅戰提供堅實的人才保障。遼河項目國家科技重大專項研究團隊將繼續努力，持續推進水專項成果的轉化、應用，為遼河流域生態文明建設做出更大貢獻。
遼河項目負責人 劉嵐昕
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