资源节约

温家宝在十一届全国人大四次会议上作政府工作报告时强调扎实推进资源节约和环境保护 　　十一届全国人民代表大会第四次会议3月5日上午在北京人民大会堂开幕。来自祖国各地的近3000名全国人大代表，肩负13亿人民的重托出席盛会，履行宪法和法律赋予的神圣职责。国务院总理温家宝在政府工作报告中指出，“十一五”期间，我国扎实推进节能减排、生态建设和环境保护。五年累计，单位国内生产总值能耗下降19.1%，化学需氧量、二氧化硫排放量分别下降12.45%、14.29%。“十二五”期间，我国节能减排的目标是单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低16%和17%，主要污染物排放总量减少8%～10%。 　　温家宝在回顾“十一五”以来的主要工作时指出，“十一五”时期是我国发展进程中极不平凡的五年。面对国内外复杂形势和一系列重大风险挑战，我国大力推进经济结构调整。实施了两年新增4万亿元的投资计划，其中，新增中央投资1.18万亿元。自主创新、结构调整、节能减排和生态建设占15.3%。扎实推进节能减排、生态建设和环境保护。大力发展清洁能源，新增发电装机容量4.45亿千瓦，其中水电9601万千瓦、核电384万千瓦。关停小火电机组7210万千瓦，淘汰了一批落后的煤炭、钢铁、水泥、焦炭产能。推进林业重点生态工程建设，完成造林2529万公顷。综合治理水土流失面积23万平方公里，加强重点流域水污染防治、大气污染防治和工业“三废”治理。大力发展循环经济。五年累计，单位国内生产总值能耗下降19.1%，化学需氧量、二氧化硫排放量分别下降12.45%、14.29%。 　　温家宝指出，我国发展中不平衡、不协调、不可持续的问题依然突出。经济增长的资源环境约束强化，科技创新能力不强，产业结构不合理，农业基础仍然薄弱，城乡区域发展不协调等问题依然突出。我们一定要以对国家和人民高度负责的精神，通过艰苦细致的工作和坚持不懈的努力，加快解决这些问题，让人民满意。 　　温家宝强调，必须加快转变经济发展方式，大力推进自主创新，节约资源和保护环境，使经济社会发展与人口资源环境相协调，提高发展的全面性、协调性和可持续性。我们必须充分发挥市场在资源配置中的基础性作用，激发经济的内在活力。 　　温家宝说，“十二五”期间，要以科学发展为主题，以加快转变经济发展方式为主线，深化改革开放，保障和改善民生 要加快转变经济发展方式和调整经济结构，培育发展战略性新兴产业，继续加强基础设施建设，进一步夯实经济社会发展基础。大力发展现代农业，加快社会主义新农村建设 要扎实推进资源节约和环境保护。非化石能源占一次能源消费比重提高到11.4%，单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低16%和17%，主要污染物排放总量减少8%～10%，森林蓄积量增加6亿立方米，森林覆盖率达到21.66%。切实加强水利基础设施建设，推进大江大河重要支流、湖泊和中小河流治理，明显提高基本农田灌溉、水资源有效利用水平和防洪能力。 　　温家宝指出，今年政府要加快推进经济结构战略性调整，加快构建现代产业体系，推动产业转型升级，提高能源资源综合利用水平 加快培育发展战略性新兴产业。大力推动节能环保、新能源、生物、高端装备制造、新材料、新能源汽车等产业发展 加强现代能源产业和综合运输体系建设。推进传统能源清洁利用，加强智能电网建设，大力发展清洁能源。 　　温家宝说，要推进经济结构战略性调整，还需要加强节能环保和生态建设，积极应对气候变化。大力开展工业节能。加大既有建筑节能改造投入。大力发展循环经济。推进低碳城市试点。加快城镇污水管网、垃圾处理设施的规划和建设，推广污水处理回用。启动燃煤电厂脱硝工作，深化颗粒物污染防治。加强海洋污染治理。加快重点流域水污染治理、大气污染治理、重点地区重金属污染治理和农村环境综合整治，控制农村面源污染。继续实施重大生态修复工程，实施天然林资源保护二期工程，落实草原生态保护补助奖励政策，巩固退耕还林还草、退牧还草等成果，大力开展植树造林，加强湿地保护与恢复，推进荒漠化、石漠化综合治理。完善防灾减灾应急预案，加快山洪地质灾害易发区调查评价、监测预警、防治应急等体制建设。 　　今年政府还将深入推进重点领域改革。完善国有金融资产、非经营性资产和自然资源资产监管体制，加强境外国有资产监管。在一些生产性服务业领域推行增值税改革试点，推进资源税改革。

“废水”一词实际是误用。准确来讲，应该将其称为资源水。因为从水龙头中获取水后用于饮用、卫生、娱乐或工业领域，再通过排水沟返回，这一过程中水作为嵌入式资源发挥效用。例如，研究人员发现，废水中可能产生的能量是处理废水所需能量的5倍。因此，废水处理被正名为水资源回收。与此相反，许多其它资源被当前用于取水和将水返回环境的低效设计和操作实践所浪费。水资源回收过程会产生大量碳足迹，可消耗美国总能源的0.6%。曝气技术曝气是水资源回收设施（WRRF）的关键组成部分。它向微生物群提供维持生命的氧气，并使这些微生物与被处理的水进行混合。这一过程中，微生物群完成了将污染转化为无害产物的大量工作。在最常见的配置，活性污泥法（ASP）中，曝气需要将空气泵入称为曝气池的池中，池中充满悬浮在水中的微生物，称为混合液悬浮固体（MLSS）。由于将氧气溶解到水中的物理限制和平衡曝气速率与氧气需求的操作挑战，该过程十分耗能。空气（氧气）供应系统由鼓风机等大型机器组成，鼓风机通过安装在曝气池底部的扩散器，即带孔的盘或板，将环境空气泵入曝气池。鼓风机和扩散器技术在过去10年中都有了显著的改进，也让我们可以进一步减少能耗。此外，改进的在线过程监测技术使曝气过程的自动化更容易实现，让设备更容易实现空气供应率和氧气需求的平衡，并且可以随着每天、每周和季节性的水和废水的产生而进行调节。这是复合要求。但是，这又决定了中西部许多老化且过时的设施的通气率。日处理量为24MGD的曼西活性污泥废水处理厂可服务约31000人节省能源，节约成本处理大量水会浪费能源，而这些水本来就不需要处理。在20世纪早期，中西部地区的社区首次铺设下水道，而当时的常见做法是将卫生用水和雨水排水系统相结合。其主要目的是将水从城区排出流向下游，以预防疾病。处理污水是后来才想到的。许多这样的组合系统仍在使用。此外，地下水、雨水甚至有时是河水通过卫生排水管中的裂缝以及与雨水排水管的交叉连接处渗透和流入（I＆I）卫生排水系统。建筑物的地基排水沟让更多的清洁水进入下水道。在将干净的水泵送到水资源回收设施（WRRF）这一环节能源被浪费，一旦净水到达那里，就将其泵送到周围并进行处理。为了支持实时监控，在曝气池安装了WTW IQ SensorNet传感器此外，清洁水使曝气的自动控制复杂化，因为它稀释了需要更多曝气池才能运行的废水，因此，复合要求决定了曝气操作而非氧气需求。连续曝气是一种非常低效的复合方法，但却是许多设施的限制因素。这正是印第安纳州曼西卫生区（MSD）所面临的切实挑战。自动化DO控制的创新系统和按顺序脉冲曝气的运行模式能够优化曝气，且与传统解决方案相比，更能节省能源，节约成本。过程监测与控制曼西水污染控制设备（WPCF）是能为大约31000人服务的水资源回收设施 （WRRF），平均每天处理量达到2400万加仑（MGD）。该系统从1941年开始分阶段建造和改善。活性污泥曝气系统由四个曝气池和大约9000个陶瓷细泡曝气扩散器组成，这些扩散器将三台500hp的恒速鼓风机提供的空气进行扩散。在线溶解氧（DO）探头安装在曝气池中，但仅显示读数，并不用于自动曝气。在顺序脉冲曝气运行模式下，曝气系统现在在较低的DO水平下运行，从而减少了能耗曼西使用SneakerNet 版本，观察在线DO读数，到控制阀进行手动调整，然后回到探头处检查所做调整是否对DO读数产生预期效果。曼西WPCF负责人John Barlow解释道：“我们的操作人员必须手动打开鼓风机，然后调节各个总管阀。但是，在下午换班的时候，DO将开始爬升，操作员将不得不再次关闭鼓风机并重新调节总管阀。”最终，Barlow决定停止手动调节曝气阀门，让系统全天高速运转。他解释说:“我之所以决定提高鼓风机的运行速度，是因为满足微生物的要求是我们的首要目标，再加上整天让我们的操作员上下调节鼓风机，调整总管阀，没有对人力实现高效利用。而且，我们最终处理过的废水质量跟在我们的工艺条件下试图保持最佳溶解氧的不断变化的动作是不一致的。”该设施一直保持过高的曝气率，直到2014年开展重大升级，对其曝气系统进行了升级和自动化改造。通过采用自动曝气控制，曼西水污染控制设施现在有能力改变供应的氧气，以满足流量和BOD负荷的变化，为其活性污泥工艺赋能并提升性能 现有曝气系统的升级包括采用节能涡轮鼓风机、膜盘曝气扩散器和自动控制系统。使用350hp涡轮鼓风机取代了现有的500hp离心鼓风机，使空气供应更为高效，能耗降低了10％到20％。6000个陶瓷空气扩散器被替换为赛莱默Sanitaire Silver Series II圆盘膜扩散器，从而形成了细微而均匀的气泡模式，用于氧气的转移。并对其余3000个陶瓷扩散器进行了拆除或封堵。曼西市污水处理厂新的自动化系统由赛莱默Sanitaire OSCAR工艺性能优化器曝气控制系统组成，该系统包括可编程逻辑控制器（PLC），WTW IQ SensorNet（IQSN）过程监控系统以及图形化人机界面（HMI），该界面用于显示操作员的状态，并提供进行调整的手段。过程监控系统包括12个FDO 700型免校准光学DO探头和4个VARiON 700离子选择电极（ISE）型氨氮和硝酸盐组合探头。DO和VARiON探头由控制系统连续读取，控制系统根据当前的DO读数和水流量自动调节鼓风机输出。OSCAR™ 控制系统集成到污水处理厂现有的控制系统中，并通过其内置的人机界面（HMI）显示探头读数和系统状态。真正的节省成本新的设备实现了节能目标，但没有达到预期的效果。该项目最初的构想是基于氨氮浓度的曝气控制策略。由于负荷不足，该系统几乎受到连续混合的限制，这一发现意味着溶解氧水平仍远高于目标值。根据设计的曝气系统的在线氨氮测量值来看，没有减少曝气的机会。 因此，赛莱默Sanitaire的设计师设计了另一种方法来降低曝气速率并仍然能够达到混合要求。在一个曝气池中进行了短暂的试验，成功之后，将一系列的曝气脉冲编程到控制系统中，使空气供应速率明显降低（大部分时间），同时保持MLSS以更高的速度处于间歇性的曝气脉冲状态。在顺序脉冲曝气运行模式下，曝气系统现在大部分时间以较低的溶解氧水平运行。 “起初，我们的DO水平很难达到我们希望的水平，但仍能得到足够的混合，但是控制器的新脉冲程序可以解决这个问题”Barlow说。氨氮探头可以很好地用于监视，但其并不属于自动控制系统。 满足混合要求的曝气升级和创新的解决方案使MSD能够从水中得到一些“废物”。Barlow说：“现在，使用新的曝气系统，我们每月可以节省超过5000美元，而且电费很低。2014年，该污水处理厂的耗电量超过64万千瓦时，而2016年耗电仅超过50万千瓦时。” Barlow表示，除了提高能效外，通过更精确的曝气控制，员工的工作效率也大大提高。“从操作的角度来看，如果我们的操作员想要更改DO，不再需要手动转动鼓风机，再调整12种不同的总管阀，因为现在这一切都是自动化的。操作管理员可以非常轻松地延长或缩短脉冲之间的持续时间。这是一个非常灵活的系统。” 此外，该设施从水中去除更多的氮。在需氧量最高的曝气池前端，DO浓度在所谓的曝气缺氧的条件下可保持接近于零，有利于氮的去除。直接的好处就是，通过培养需要较少溶解氧来维持生存的兼性生物，可以进一步减少曝气所需的能量。该流域和密西西比河流域的一个重要好处在于，可用于支撑下游（其中包括墨西哥湾）藻类过度生长的养分较少，上游养分的输入造成了缺氧死区。 任何活性污泥工艺的能效和最佳性能的基础，是能够改变曝气速率以满足不断变化的流量和负荷条件。对于许多水资源回收设施（WRRF）来说，这是一个挑战。但是，通过自动化并采用顺序脉冲曝气模式的新颖方法，曼西WPCF坦然应对这一挑战，将曝气与负荷相匹配，提供符合排放限值的稳定废水质量，并节省了大量能源。

“废水”一词实际是误用。准确来讲，应该将其称为资源水。因为从水龙头中获取水后用于饮用、卫生、娱乐或工业领域，再通过排水沟返回，这一过程中水作为嵌入式资源发挥效用。例如，研究人员发现，废水中可能产生的能量是处理废水所需能量的5倍。因此，废水处理被正名为水资源回收。与此相反，许多其它资源被当前用于取水和将水返回环境的低效设计和操作实践所浪费。水资源回收过程会产生大量碳足迹，可消耗美国总能源的0.6%。曝气技术曝气是水资源回收设施（WRRF）的关键组成部分。它向微生物群提供维持生命的氧气，并使这些微生物与被处理的水进行混合。这一过程中，微生物群完成了将污染转化为无害产物的大量工作。在最常见的配置，活性污泥法（ASP）中，曝气需要将空气泵入称为曝气池的池中，池中充满悬浮在水中的微生物，称为混合液悬浮固体（MLSS）。由于将氧气溶解到水中的物理限制和平衡曝气速率与氧气需求的操作挑战，该过程十分耗能。空气（氧气）供应系统由鼓风机等大型机器组成，鼓风机通过安装在曝气池底部的扩散器，即带孔的盘或板，将环境空气泵入曝气池。鼓风机和扩散器技术在过去10年中都有了显著的改进，也让我们可以进一步减少能耗。此外，改进的在线过程监测技术使曝气过程的自动化更容易实现，让设备更容易实现空气供应率和氧气需求的平衡，并且可以随着每天、每周和季节性的水和废水的产生而进行调节。这是复合要求。但是，这又决定了中西部许多老化且过时的设施的通气率。日处理量为24MGD的曼西活性污泥废水处理厂可服务约31000人节省能源，节约成本处理大量水会浪费能源，而这些水本来就不需要处理。在20世纪早期，中西部地区的社区首次铺设下水道，而当时的常见做法是将卫生用水和雨水排水系统相结合。其主要目的是将水从城区排出流向下游，以预防疾病。处理污水是后来才想到的。许多这样的组合系统仍在使用。此外，地下水、雨水甚至有时是河水通过卫生排水管中的裂缝以及与雨水排水管的交叉连接处渗透和流入（I＆I）卫生排水系统。建筑物的地基排水沟让更多的清洁水进入下水道。在将干净的水泵送到水资源回收设施（WRRF）这一环节能源被浪费，一旦净水到达那里，就将其泵送到周围并进行处理。为了支持实时监控，在曝气池安装了WTW IQ SensorNet传感器此外，清洁水使曝气的自动控制复杂化，因为它稀释了需要更多曝气池才能运行的废水，因此，复合要求决定了曝气操作而非氧气需求。连续曝气是一种非常低效的复合方法，但却是许多设施的限制因素。这正是印第安纳州曼西卫生区（MSD）所面临的切实挑战。自动化DO控制的创新系统和按顺序脉冲曝气的运行模式能够优化曝气，且与传统解决方案相比，更能节省能源，节约成本。过程监测与控制曼西水污染控制设备（WPCF）是能为大约31000人服务的水资源回收设施 （WRRF），平均每天处理量达到2400万加仑（MGD）。该系统从1941年开始分阶段建造和改善。活性污泥曝气系统由四个曝气池和大约9000个陶瓷细泡曝气扩散器组成，这些扩散器将三台500hp的恒速鼓风机提供的空气进行扩散。在线溶解氧（DO）探头安装在曝气池中，但仅显示读数，并不用于自动曝气。在顺序脉冲曝气运行模式下，曝气系统现在在较低的DO水平下运行，从而减少了能耗曼西使用SneakerNet 版本，观察在线DO读数，到控制阀进行手动调整，然后回到探头处检查所做调整是否对DO读数产生预期效果。曼西WPCF负责人John Barlow解释道：“我们的操作人员必须手动打开鼓风机，然后调节各个总管阀。但是，在下午换班的时候，DO将开始爬升，操作员将不得不再次关闭鼓风机并重新调节总管阀。”最终，Barlow决定停止手动调节曝气阀门，让系统全天高速运转。他解释说:“我之所以决定提高鼓风机的运行速度，是因为满足微生物的要求是我们的首要目标，再加上整天让我们的操作员上下调节鼓风机，调整总管阀，没有对人力实现高效利用。而且，我们最终处理过的废水质量跟在我们的工艺条件下试图保持最佳溶解氧的不断变化的动作是不一致的。”该设施一直保持过高的曝气率，直到2014年开展重大升级，对其曝气系统进行了升级和自动化改造。通过采用自动曝气控制，曼西水污染控制设施现在有能力改变供应的氧气，以满足流量和BOD负荷的变化，为其活性污泥工艺赋能并提升性能 现有曝气系统的升级包括采用节能涡轮鼓风机、膜盘曝气扩散器和自动控制系统。使用350hp涡轮鼓风机取代了现有的500hp离心鼓风机，使空气供应更为高效，能耗降低了10％到20％。6000个陶瓷空气扩散器被替换为赛莱默Sanitaire Silver Series II圆盘膜扩散器，从而形成了细微而均匀的气泡模式，用于氧气的转移。并对其余3000个陶瓷扩散器进行了拆除或封堵。曼西市污水处理厂新的自动化系统由赛莱默Sanitaire OSCAR工艺性能优化器曝气控制系统组成，该系统包括可编程逻辑控制器（PLC），WTW IQ SensorNet（IQSN）过程监控系统以及图形化人机界面（HMI），该界面用于显示操作员的状态，并提供进行调整的手段。过程监控系统包括12个FDO 700型免校准光学DO探头和4个VARiON 700离子选择电极（ISE）型氨氮和硝酸盐组合探头。DO和VARiON探头由控制系统连续读取，控制系统根据当前的DO读数和水流量自动调节鼓风机输出。OSCAR™ 控制系统集成到污水处理厂现有的控制系统中，并通过其内置的人机界面（HMI）显示探头读数和系统状态。真正的节省成本新的设备实现了节能目标，但没有达到预期的效果。该项目最初的构想是基于氨氮浓度的曝气控制策略。由于负荷不足，该系统几乎受到连续混合的限制，这一发现意味着溶解氧水平仍远高于目标值。根据设计的曝气系统的在线氨氮测量值来看，没有减少曝气的机会。 因此，赛莱默Sanitaire的设计师设计了另一种方法来降低曝气速率并仍然能够达到混合要求。在一个曝气池中进行了短暂的试验，成功之后，将一系列的曝气脉冲编程到控制系统中，使空气供应速率明显降低（大部分时间），同时保持MLSS以更高的速度处于间歇性的曝气脉冲状态。在顺序脉冲曝气运行模式下，曝气系统现在大部分时间以较低的溶解氧水平运行。 “起初，我们的DO水平很难达到我们希望的水平，但仍能得到足够的混合，但是控制器的新脉冲程序可以解决这个问题”Barlow说。氨氮探头可以很好地用于监视，但其并不属于自动控制系统。 满足混合要求的曝气升级和创新的解决方案使MSD能够从水中得到一些“废物”。Barlow说：“现在，使用新的曝气系统，我们每月可以节省超过5000美元，而且电费很低。2014年，该污水处理厂的耗电量超过64万千瓦时，而2016年耗电仅超过50万千瓦时。” Barlow表示，除了提高能效外，通过更精确的曝气控制，员工的工作效率也大大提高。“从操作的角度来看，如果我们的操作员想要更改DO，不再需要手动转动鼓风机，再调整12种不同的总管阀，因为现在这一切都是自动化的。操作管理员可以非常轻松地延长或缩短脉冲之间的持续时间。这是一个非常灵活的系统。” 此外，该设施从水中去除更多的氮。在需氧量最高的曝气池前端，DO浓度在所谓的曝气缺氧的条件下可保持接近于零，有利于氮的去除。直接的好处就是，通过培养需要较少溶解氧来维持生存的兼性生物，可以进一步减少曝气所需的能量。该流域和密西西比河流域的一个重要好处在于，可用于支撑下游（其中包括墨西哥湾）藻类过度生长的养分较少，上游养分的输入造成了缺氧死区。 任何活性污泥工艺的能效和最佳性能的基础，是能够改变曝气速率以满足不断变化的流量和负荷条件。对于许多水资源回收设施（WRRF）来说，这是一个挑战。但是，通过自动化并采用顺序脉冲曝气模式的新颖方法，曼西WPCF坦然应对这一挑战，将曝气与负荷相匹配，提供符合排放限值的稳定废水质量，并节省了大量能源。