研发推广先进适用技术全面提高节水水平

肖新民，武文相

（水利部科技推广中心，100038，北京）

水是关系国计民生的基础性自然资源和战略性经济资源，是生态环境的控制性要素。我国人多水少，水资源时空分布不均，供需矛盾突出。贯彻节水优先方针，建设节水型社会，是解决我国水资源短缺的根本出路。大力开发、推广节水技术产品，依靠科学技术实现高效节水，是建设节水型社会的关键环节和重点任务。

党的十八大以来，党中央、国务院高度重视水资源问题，习近平总书记在 2014 年“3·14”讲话中明确提出“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路，指出要更多运用成熟适用技术，发挥先进适用技术对保障水安全的重要支撑作用。水利部部长鄂竟平强调，贯彻落实节水优先要依靠研发先进节水技术，建立产学研深度融合的节水技术创新体系，围绕用水精确计量、水资源高效利用、节水灌溉等重点领域，深入开展节水产品技术、工艺装备研究，攻关一批关键核心技术，遴选一批管用实用的节水技术和设备，全面提高节水水平。

近年，国家有关部门陆续出台了一系列政策规定，鼓励支持开发、推广节水技术。我国节水技术发展很快，在工业、农业和服务业等领域，涌现出很多先进适用节水技术产品，通过创新推广应用模式，这些技术得到推广应用，取得良好节水效果。全社会科技节水氛围初步形成，但也面临不少问题。一是国家对节水技术研发推广的支撑力度还不够有力；二是产学研深度融合的节水技术创新体系不完善，良性机制尚未形成；三是各领域节水技术产品同质化现象严重，低水平重复多，原创性关键核心技术少；四是供需双方信息传递流通不畅，“肠梗阻”现象比较严重；五是一些新兴、前瞻性先进节水技术立项难、研发慢、推广应用还存在很多困难，影响了技术发展。针对我国重点用水领域需求和节水技术发展状况，结合一些新兴节水技术及模式，就开展节水技术研发与推广工作，全面提高节水水平提出相关意见建议。

一、农业领域

我国农业用水占总用水量的62%，建设节水型社会，农业节水是重点。近年，为完成灌区续建配套和现代化改造，我国大规模推进高效节水灌溉，喷灌、微灌、滴灌、管灌、集雨补灌、墒情监测、用水计量等先进技术在农田水利建设工程中得到广泛应用，农田灌溉有效利用系数达到0．52，取得了显著的节水效果。此后，除对现有农业节水技术进行更新、完善、配套、系列化外，需要重点从以下几方面加强研究与推广。

1.开展集成创新，推动灌溉输水管道化

我国大部分农业灌溉采用渠系输水，渠系输水方式蒸发和渗漏水量损失较大。据调查，在西北地区，没有采取防渗措施的渠道输水工程从水源地到田间蒸发和渗漏水量损失接近50%。下一步，结合现代化节水灌区建设，组织开展灌区输水管道化方面的应用研究，特别是对新型竹缠绕复合管道、PVC-O聚氯乙烯管道等新型技术和产品的经济性、可靠性和适用性进行评价，集成现代物联网技术、流量测量计量技术、管道闸门控制技术、管道淤积泥沙清理技术，提出以管代渠综合解决方案。

2.支持理念创新，产学研用结合，推动地下灌溉发展

地下灌溉技术是利用埋在田间耕作层的灌水器，借毛细管作用自下湿润作物根区附近土壤的灌水方法。以往受材料技术所限，阻碍了地下灌溉技术的应用。近年随着膜材料技术的发展，地下灌溉技术瓶颈有望突破。要加大对微润管状半透膜灌溉技术、痕量灌溉技术以及PE钢化微孔膜技术的支持力度，扩大应用示范工程规模，促使技术更加成熟，形成设计标准和完整的应用方案，为大规模推广应用奠定基础。

3.建设海绵农田，实现农业节水增产

我国降水时间和空间非常不均衡，如何充分利用雨水资源开展农业种植，值得深入研究。借鉴海绵城市建设理念，组织开发雨水利用新材料、新技术、新工艺，建立完善海绵农田技术体系。特别要开展有机高分子控水材料、植物营养元素、微生物激活素、土壤板结改善因子的基础研究。开发吸水保水效果好，释放均匀缓慢，具有节水、保肥、增效、松土、抗逆功能的材料，把农田改造成为有较强的吸水保水抗旱功能的海绵农田。根据已有技术应用情况，平均每亩每年投入100多元，相对节水率达40%，增产效果明显。应组织在西北雨水稀缺地区探讨如何与其他节水灌溉技术形成互补优势；在华北地区探讨如何发挥节水压采工程作用，在南方多雨地区探讨与集雨补灌结合实现节水增产，在西南地区石漠化治理中实现植物保水、节水、增产、增效目的。

4.集成融合高新技术，发展节水设施农业

高效植物工厂化生产模式，可以节水节能节肥，有效提高农产品产量和品质，是现代设施农业的发展方向。要建立多部门联合攻关、协同创新的机制，对设施农业大棚的节能保温材料、植物光照半导体发光技术、节水灌溉等技术进行联合攻关，形成适合我国需要的植物工厂技术体系。高压细水雾根灌技术是将营养液雾化为微米级的雾滴，以弥雾的方式直接喷射到架在空中的植物根部，为植物生长提供所需的水分和养分，与常规大棚种植相比节水率超过85%，蔬菜产量是常规大棚的5～10倍。如果将其与节能保温、人工补光等技术集成一体，形成标准化产品，将为设施农业节水提供技术支撑。

二、工业领域

我国工业用水占总用水量的21%。其中，用水大户为火力发电、钢铁、煤炭、采选矿、纺织、石化、食品和发酵等高耗水行业。开发推广工业节水技术产品，潜力巨大，前景广阔。

1.工业冷却用水无废化零排放技术

工业冷却水用水量占工业用水量的60%以上，有必要围绕冷却水处理技术升级为无废水排放开展研究。为避免微生物造成腐蚀和水体硬度引起结垢，提高输水和热交换效率，传统的做法是在工业冷却水管网中添加各种水处理药剂，水中药剂达到一定含量就要排放更换新水，既浪费水又产生污染。工业冷却水处理领域利用DTRO平板膜过滤技术、高压静电处理技术、强电磁场水处理技术、电解水处理技术，大幅度降低了化学药剂的使用量和污水排放量，达到一定的节水节能减污效果。今后应重点对综合离子膜电解循环水处理技术进行深入研究和大力推广。这项技术是将微电解除垢技术、离子灭藻杀菌技术与电化学除锈技术相结合，管网水中不使用任何药剂，实现工业冷却水近零排放、节水与节能效益均衡，延长管网使用寿命。适用于大型工业循环冷却水处理，如火力发电厂、钢厂冷轧、石化制药等领域。

2.纺织染色节水技术

我国纺织工业的染色行业每年总耗水量约21亿m3，其中涤纶化纤染色耗水16亿m3，排放大量的高COD、高盐污水。国内基于活性生物菌、膜技术及电解技术开发的各种水处理装置，基本达到行业排放要求，但还不能完全做到达标再利用，以节水为目的的新技术新工艺非常欠缺。涤纶化纤无水印染技术是采用自主研发的纳米涂料，结合循环均匀喷淋、红外线预烘、封闭式高温固色工艺，完成染料的上染最新技术。按照工信部2017版《印染行业规范条件》规定，每吨织物染色综合水耗上限为140 m3。这项技术每吨织物染色综合水耗仅0.5 m3，节水减污效果十分显著。

3.矿业节水减排技术

采矿与矿产加工是国家战略性产业。重要有色金属矿，如金矿、铁矿、铜矿及稀土矿的选矿和冶炼大部分采用湿法工艺，在水中加入大量药剂，将有用成分溶解析出，排出大量有毒污水和污泥，急需可靠有效的节水减污技术。近年，黄金矿石选矿工艺的节水减污技术有了重要进展，采用纳米半导体电解技术、微孔纳米光催化技术、PE钢化微孔膜过滤技术、超声波雾化技术与传统选矿工艺有机融合，研制成功了黄金湿法选矿节水减污新工艺。通过日处理矿石300 t（日耗水量2 400 m3）的金矿选矿厂应用，实现选矿工艺水循环利用，尾矿达标干排（结晶水含水率＜20%），每天节水量超过2 000 m3。建议加大对该技术的支持力度，扩大生产规模，考核技术的可靠性和工艺的稳定性，争取为矿产加工选冶工艺提供全新的水循环利用节水减污技术装备。

4.煤矿井水复用技术

煤炭是我国能源供应的主要形式，70%煤矿产区严重缺水，开采1 t煤需要用水2 m3，每年煤矿矿井水排放量45亿m3，水资源浪费严重。矿井水经处理后用于煤矿开采的技术装备发展迅速，磁分离水处理技术、DTRO平板膜技术、PE钢化微孔膜过滤技术都在煤炭矿井水处理中得到应用。其中，利用DTRO平板膜技术与高盐浓缩和自诱导结晶技术相结合形成的“双晶种法零排放”工艺技术，实现了矿井水零排放，水处理成本大幅度降低，应进一步加大该类技术的推广应用力度。

三、公共机构和服务业

1.供水管网漏损治理技术

我国城乡供水管网漏损严重，平均漏损率超过20%，每年自来水损失超过100亿m3。加强供水管网漏损实时监测系统开发，结合NB-IoT物联网技术、大数据和云计算技术，实现海量数据信息实时采集、分析与处理，对管网各个节点流量、流速、水压等数据进行实时监测，利用树形结构模型计算出管网漏损率，及时确定漏损的区域位置，便于及时维修维护。福州市自来水公司按照合同节水项目的方式，逐步在全市供水管网安装漏损监测系统，预计可实现管网总漏损降低10%的目标。将管网漏损实时监测与非开挖管道修复技术结合，能够及时发现漏损、快速修复漏洞，降低管网漏损损失。等径压缩HDPE管穿插修复技术和“旋转气流法”管道修复技术是非开挖管道修复与保护的最新技术装备，前者适用于较大口径管道，后者适合管径400 mm各类材质管道。

2.洗涤行业节水技术

随着经济发展、居民生活水平提高，洗涤服务业发展迅速。目前我国大约有60万台工业洗衣机，平均每台设备每天耗水60 m3，全国洗涤年耗水量超过100亿m3。布草洗涤节水技术发展以无洗衣粉洗涤水循环利用技术为代表，利用电化学方法改造传统洗涤设备洗涤工艺流程，不再使用洗涤剂，洗涤后的水经过处理，实现循环利用，达到节水减污的目的。经测算，与传统洗涤方式相比，节水达90%以上、节热能70%以上、灭菌率100%、无污水排放。大规模推广后，节水减污总量可观。

3.中央空调节水技术

中央空调在公共机构、商住公寓、宾馆酒店安装总量超过200万套，其中以水冷式中央空调为主。由于蒸发散逸与除垢排污，标称耗水量约为循环水量的2%～3%，实际运行时耗水量达循环水量5%～8%，其中除垢排污水排放3%。每年每套机组平均耗水量超过1.2万m3，每年总耗水量近200亿m3。做好中央空调节水，一方面要推动应用封闭式冷却塔，减少蒸发散逸损失；另一方面要加大中央空调冷却水节水减排技术研发。综合离子膜水处理技术用于空调冷却水系统，可以解决细菌、藻类、腐蚀、水垢、污泥等问题，实现污水零排放，节水量达到循环水量3%左右。建议加大对该技术的支持，尽快形成标准化产品，降低安装应用成本，彻底解决中央空调排污耗水问题。

四、推广先进适用节水技术政策建议

我国主要用水行业已具备一批管用实用的节水技术和设备，要通过产学研用深度融合，大力推广先进节水技术，全面提高节水水平，建议加强以下几方面工作。

一是加强政策支持和引导，形成政府引导、政策支持、企业开发、用户采用的节水技术产品研究、转化与推广应用体制机制。

二是建立全国节水技术创新推广平台，形成及时更新淘汰的技术产品库，向社会发布统一权威的节水技术推荐指导目录，便于广大用户采购应用。

三是加大对节水技术推广应用的资金投入，支持节水技术持有单位与应用单位联合开展技术试验、示范与集成，为制定用水定额相关指标提供依据，形成成熟适用的技术体系和完善的设计方案，便于尽快大规模推广应用。

四是加大对创新型节水技术企业的扶持力度。目前我国很多建设领域（包括节水工程建设）广泛采用招标投标方式，对规范工程建设管理、保证工程质量、节约工程投资起到很好的作用。但很多新兴节水企业由于企业规模、资金实力等原因，很难得到中标机会。对理念创新、技术超前的节水技术企业，政府要从政策、立项、招标投标等方面给予支持，使其成长为节水行业的领头羊企业，带动节水服务市场发展壮大。

五是推行合同节水管理模式，促进节水技术广泛应用。建立以用水定额通用值和先进值为节点的多级累进水价制度，用经济杠杆调节用水行为，促进用水单位主动采用节水技术。推行政府按照水资源价值购买节水效果服务的合同节水管理模式，形成用水单位通过节水获得直接经济效益，节水服务机构通过政府购买服务获得更高收益，金融机构愿意投入资本，先进适用节水技术得到推广应用，经济社会实现可持续发展的多方共赢局面。