饮用水安全保障关键材料设备产业化项目实施方案.doc

目 录
一、项目概述 - 1 -
（一）饮用水领域产业化现状与问题分析 - 1 -
1、饮用水产业化现状 - 1 -
2、饮用水材料与设备产业化特征及战略意义 - 6 -
（二）饮用水领域产业化模式 - 9 -
1、建立“产学研联盟”平台模式 - 10 -
2、建立产业化经费筹措模式 - 12 -
3、组织管理模式 - 13 -
二、项目目标、技术路线、产业化内容及预期成果 - 15 -
（一）项目目标 - 15 -
（二）总体思路和技术路线 - 15 -
1、总体思路 - 15 -
2、技术路线 - 16 -
（三）项目内容与标志性成果 - 18 -
课题一 大型臭氧发生器设备研制及其产业化 - 19 -
1、目标 - 19 -
2、重点任务 - 19 -
3、关键技术及科学问题 - 21 -
4、产业化条件和依托工程 - 23 -
5、预期成果和考核指标 - 25 -
6、实施年限 - 26 -
课题二 饮用水处理用膜组件及装备产业化 - 26 -
1、目标 - 26 -
2、重点任务 - 27 -
3、关键技术及科学问题 - 30 -
4、产业化条件和依托工程 - 31 -
5、预期成果和考核指标 - 32 -
6、实施年限 - 33 -
课题三 新型二次供水设备研制及产业化 - 33 -
1、目标 - 33 -
2、重点任务 - 34 -
3、关键技术及科学问题 - 39 -
4、产业化条件和依托工程 - 40 -
5、预期成果和考核指标 - 43 -
6、实施年限 - 44 -
课题四 供水管网漏损监控设备产业化 - 44 -
1、目标 - 44 -
2、重点任务 - 44 -
3、关键技术及科学问题 - 47 -
4、产业化条件和依托工程 - 48 -
5、预期成果和考核指标 - 49 -
6、实施年限 - 49 -
课题五 饮用水水质检测监测设备产业化 - 50 -
1、目标 - 50 -
2、重点任务 - 50 -
3、关键技术及科学问题 - 53 -
4、产业化条件和依托工程 - 53 -
5、预期成果和考核指标 - 54 -
6、实施年限 - 55 -
课题六 移动式饮用水应急供水设备产业化 - 56 -
1、目标 - 56 -
2、重点任务 - 56 -
3、关键技术及科学问题 - 58 -
4、产业化条件和依托工程 - 59 -
5、预期成果和考核指标 - 60 -
6、实施年限 - 61 -
课题七 净水厂用高效活性炭制备产业化 - 61 -
1、目标 - 61 -
2、重点任务 - 61 -
3、关键技术及科学问题 - 64 -
4、产业化条件和依托工程 - 66 -
5、预期成果和考核指标 - 68 -
6、实施年限 - 69 -
课题八 饮用水安全保障设备及产品产业化支撑平台建设 - 69 -
1、目标 - 69 -
2、重点任务 - 69 -
3、关键技术及科学问题 - 72 -
4、产业化条件和依托工程 - 73 -
5、预期成果和考核指标 - 74 -
6、实施年限 - 75 -
三、项目关联行动 - 76 -
1. 必要的支撑条件 - 76 -
2. 饮用水安全保障技术产业化基地建设 - 76 -
3. 与国家十一五水专项的衔接和分工 - 77 -
四、项目的组织管理措施 - 78 -
1. 加强领导，成立项目管理领导小组和办公室 - 78 -
2. 成立课题专家组 - 78 -
3.成立课题研究团队 - 78 -
4. 建立“产学研用联盟” - 79 -
5.相关政策措施 - 79 -
五、经费筹措 - 80 -
六、项目经济效益与风险分析 - 81 -
（一）项目市场分析 - 81 -
（二）效益分析 - 81 -
1. 经济效益 - 81 -
2. 社会效益 - 82 -
3. 环境效益 - 83 -
（三）风险分析 - 83 -
1. 技术的风险分析与对策 - 83 -
2. 市场风险 - 84 -
3. 管理风险分析与对策 - 84 -

- 82 -

一、项目概述
（一）饮用水领域产业化现状与问题分析
1、饮用水产业化现状
（1）我国饮用水行业产业化概述
随着新技术、新产品的研制和生产，人类生活的范围不断扩张，环境污染日益加重，最直接的就是水污染（地表水、地下水），而水污染直接危害到人类的饮用水安全。饮用水安全危机目前越发彰显，近几年水污染突发事故频发，影响区域供水安全；地表水严重富营养化，藻类、氨氮等明显超标，有机有毒污染加重，水质不断恶化，可饮用水源越来越少；水资源漏失严重，部分城市漏损率高达40%。究其原因，主要是水资源缺乏科学合理的利用和保护、水质净化和监测力量薄弱、不重视管网系统的安全输配等隐患。
针对我国饮用水普遍存在的安全隐患，国家“十一五”水专项中饮用水安全保障技术研究与示范主题以新《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)为依据，配合《全国城市饮用水安全保障规划》的实施，通过关键技术研发、技术集成和应用示范，构建针对水源保护-净化处理-安全输配全过程的、集水质监控、风险评估、运行管理、应急处置于一体的饮用水安全保障技术、标准和监管体系，为全面提升我国饮用水安全保障能力和促进相关产业发展提供科技支撑。
尽管我们通过数个五年计划的实施在饮用水安全保障技术方面取得了较多突破，但是我们在技术集成、产品研发等方面存在的问题仍不容忽视。我国目前技术到产品研发和推广进程明显滞后，没有形成与国家科研投入相匹配的产出，因此，饮用水领域亟需集成科技成果、形成技术-产品-产业的有序转变，提高国有设备的市场份额，建成一批拥有我国自主知识产权和核心技术的饮用水相关设备、材料产业。
（2）我国饮用水行业产业化存在的问题
1）过度依赖进口
国内饮用水设备市场上，国外设备仍占主导。以水质检/监测设备为例，目前国内使用的大型水质检测设备和水质实时在线监测 绝大多数源于进口，并且配套耗材价格昂贵。相对于国外饮用水设备，国产设备质量偏差、技术含量偏低、使用寿命较短，缺乏市场竞争力。
2）供水过程损耗过大
供水管网老化、漏损问题严重，仅2009年管网跑、冒、滴、漏就损失城市供水近100亿立方米，这些均增加了供水成本。产销之间的巨额差距对供水企业来说既加大了供水成本，也是社会资源的巨大浪费。
3）产业化进程滞后
近些年，我国在饮用水工艺、技术研发上的投入逐年加大，行业整体的技术水平有了很大提高，但国家在产品的研制与开发上没有进行继续的投入与再投入，同时市场环境较差，国家对相应水质安全保障产品的政策扶持力度不够，导致产业化进程停滞不前。
4）产品质量良莠不齐
我国饮用水材料与设备行业主要以低层次、小规模企业为主，在产品上，由于重复投资，技术引进不够，饮用水行业充斥低质量产品。2006年10月中国城镇供水排水协会设备材料工作委员对大中城市自来水管道进行统计调查，调查结果显示，目前供水行业塑料管市场生产厂家多、品牌多，原材料来源混杂、质量参差不齐，用户分散，处于激烈竞争状态。
5）技术与产品转化率低
据资料显示，我国高校每年有6000~8300项科技成果问世，但能够签约转化并能产生经济效益的科技成果只有约10%。这与美国、日本等发达国家科技成果转化率大多70%左右的水平相比有相当大的差距。国内饮用水领域技术与产品转化率低的原因主要是成果的技术含量低，应用范围面窄，同时行业政策和法规体系不健全，使科技型企业的技术优势无法充分发挥作用。
6）核心竞争力弱，自主创新技术少
目前，我国饮用水行业关键设备（如臭氧发生设备）等均依赖进口，盲目引进设备导致国内市场多被进口产品占据，而产品的核心技术却控制在国外企业手中。国产设备普遍缺乏自主创新技术，产品竞争能力偏弱。在技术层面上，国内研发投入上以及创新机制上与国外相比都有很大差距。
针对饮用水行业存在的问题，国内饮用水领域企业要根据自身的比较优势采用合适的技术创新模式，开发具有自主知识产权的核心技术，高度重视关键技术的应用，打造技术优势型核心竞争力。
（3）饮用水行业产业化已有基础
“十一五”水专项针对当前我国饮用水源污染严重和供水系统存在的安全隐患，以完善我国相关水质标准和规范、加强水源地保护与管理、提高供水系统的科学技术水平、初步建立饮用水安全预警和应急系统为目标，开展了关键技术研发和系统集成。预计到“十一五”结束时，将会取得如下成果：
①建立全流程饮用水水质监测与预警技术，初步构建国家、省、市三级供水水质监控网络、预警系统和应急技术体系；
②建立应对突发性水源污染的城市供水应急处理系列技术；
③建立针对水源水质特点的饮用水预处理技术、强化常规处理技术、深度处理技术；
④建立针对不同类型村镇供水的分散型饮用水处理适用技术；
⑤建立和完善管网水质稳定化、管网监测、多水源联合调度和优化管理技术。
上述成果为我国饮用水领域材料与设备的产业化奠定了理论基础，提供了有力的技术支撑。
（4）饮用水行业产业化需要解决的问题
饮用水安全保障工作仍存在大量亟需解决的问题。国家“十一五”水专项中部分技术只适用于特定的水质、特定区域，水源地生态环境保护与恢复、区域饮用水安全综合保障能力提高等成套技术尚未形成，部分关键性技术研究仍需进一步深化；产出结构不合理，科技成果转化率低，多数关键性成套技术未形成产品，即缺乏技术的设备化及产品化意识、手段和平台，距离技术的产业化仍有一定距离；部分成套技术产业化研究不成体系；多数关键性试验设备操作只被少数专业研究人员所掌握，自动化程度差，普及率低，应用不广；各成套技术中自主研发的材料与设备较少，重大装备不能自给，多数先进设备为国外进口，造价昂贵。
“十二五”产业化项目拟针对上述问题，对“十一五”水专项形成的具备产业化条件科研成果进行筛选，结合饮用水行业已有设备材料制造和生产基础，以市场需求为导向，通过相关领域和上下游产业的渗入，打造产学研联盟，并对“十一五”期间技术指南、规范、标准等成果进行系统集成，实现饮用水安全保障关键技术—产品—产业的转化，为全面提升我国饮用水安全保障能力和促进相关产业发展提供科技支撑。
2、饮用水材料与设备产业化特征及战略意义
（1）饮用水材料和设备产业化特征
1）市场需求旺盛
为保证生活饮用水安全、卫生、健康，国家出台了新的《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006），新国标的出台及实施给水务企业提出了政策及标准导向，为饮用水材料与设备产业化创造宏观环境。我国相当部分的水厂设施陈旧，工艺落后水厂出厂水不达标的共2487个，规模总计0.95亿m3/日，影响人口约1.7亿人。为了达到新国标的要求，各水厂检测和处理设备都亟需升级改造，给饮用水材料与设备产业化提供了旺盛的市场需求。
2）范围广、规模大
基础供水设施落后及缺乏程度大，严重威胁我国饮用水水质安全的保障。据调查，在43个国家城市供水水质监测站中，具备水质标准要求的106项指标检测能力的仅有12个；在190个地方城市供水水质监测站中，约94%尚不具备42项常规指标的检测能力；在全国城市4500多个水厂中，约78%不具备每日必检的10项指标检测能力，其中2000多个水厂无任何检测手段。目前，可能导致水质问题的灰口铸铁管、冷镀锌铁管，以及其他老旧管道仍有一定比例，总长度10余万公里。综合以上，我国所需改造的饮用水处理设施包括检测、管道、二次供水设备等，其种类多、数量大。
3）以点带面，促进产业化整体提高
产业化项目选择具有较大开发潜力和市场需求的材料和设备，作为饮用水产业化的突破口，探索饮用水材料和设备产业化模式，通过带动作用，促进关联材料和设备的研发、推广以及产业化，实现饮用水材料和设备产业化水平的整体提高。
（2）饮用水材料和设备产业化的战略意义
保障饮用水安全是关系到民生的第一要务，大力发展饮用水安全保障技术并推进产业化，对于解决我国经济社会发展中的水资源瓶颈问题，实现全面建设小康社会的宏伟目标，具有十分重要的意义。
1）为保障饮用水安全打下坚实的基础
饮用水材料与设备产业化会形成一批新型的高效的水质监测设备、净水材料和净水设备。水质监测设备的产业化可降低同类产品的生产成本，并实现水质远程监控，加大水污染防控力度；新型净水材料和净水设备将用于老水厂的提标改造，增强水厂净水能力，全面提升饮用水的安全性。
2）促进饮用水材料与设备产品结构与产业结构优化升级
目前我国饮用水处理行业产业链不完整。该项目建立的产业化平台可以形成强强联手，针对具体问题重点突破，加速适应我国水处理发展水平的高科技含量技术和设备的诞生，提高我国同类产品的市场占有率，限制和淘汰落后生产力，推进产业结构的优化升级。通过探索产学研联盟的模式，实现产、学、研一体化，形成科研开发以市场应用为导向，科研促进市场健康发展，市场的发展回报科研的良性循环，对促进产品结构和产业结构的升级优化有着重要作用。
3）带动相关产业与产品的发展
饮用水行业是一个涵盖物理、化学、光学、现代微生物学、分子生物学、流体动力学、电气控制、机械制造和给排水工艺等的多学科复合行业。饮用水材料与设备产业化必然带动相关行业的发展，也为不同专业之间相互交流和发展提供了一个很好的平台，尤其对交叉学科的发展有很大的推动力。饮用水安全保障产业共性技术的转移和辐射可能对相关上下游产业产生重大影响，同时这些具有重大影响的产业共性技术还可能引起产业的升级换代。
4）具有巨大的经济、社会和环境效益
饮用水材料与设备产业化将产出一批拥有我国自主知识产权的水处理技术和设备，一些核心技术不再依赖进口，减少了水处理中设备投资费用，大大降低了制水成本。一些成熟的技术可通过知识产权的转让为企业或国家获得直接的经济效益。待产业达到一定规模，拥有优势的技术实力后，完全可以进入国际市场，提高我国同类产品的市场占有率，获得更大的经济利益。随着我国水资源市场化进程的加快，饮用水材料与设备产业化将成为我国经济的一个新的增长点。产业化过程更有利于饮用水材料和设备向节能、高效、绿色科技的方向发展，更有利于在水处理过程中提高水资源利用效益，降低能耗，促进低碳经济的发展。
（二）饮用水领域产业化模式
饮用水产业化过程按照其与实际应用目标的远近，分为基础研究、应用研究、开发研究和推广应用四大阶段。产业化的关键环节在于开发研究和推广应用阶段。作为生产主体，也作为市场经济的主体，企业受供求规律和优胜劣汰规律的支配，具有循序渐进性、受市场影响较大。如何有效的将各阶段衔接起来，使产业化顺利进行成为饮用水材料和设备产业化的关键。以下就建立产业化研究模式、经费筹措模式和组织管理模式进行分析。
1、建立“产学研联盟”平台模式
“产学研联盟”是适合中国国情的一种产业化模式。科技成果是在实验室环境下，着重于技术功能的实现；产品化要求满足用户对稳定性、可靠性、实用型和高性价比的要求；产业化则要求建立规模化生产工艺、质量保证体系和售前售后服务网络，最终占领市场。如果没有高校和科研院所强大的科技支撑，饮用水事业的发展就会大打折扣。同样，如果没有企业对高校和科研院对科技成果的需求，一流研究型高校和科研院的科研乃至教育事业的发展也会受到影响。而在饮用水这一特殊行业，如果没有水务企业对科技成品和设备的需求，也就没有市场。因此，应加强高校和科研院所、水务企业与企业的合作和联系，切实形成产学研结合的格局。
（1）以企业为主体的产学研联盟
企业是在理论研究和小试验证的基础上具体研制、推广和应用产品的主要部门，包括设备材料的制造生产企业和作为终端用户的水务企业。建立以设备材料的制造生产企业为主体的产学研联盟，以市场为导向、以企业为主体，将高校、科研院所的人才和成果引导到科技产业化的方向。企业对市场需求有充分的了解，在自身已有产品特点的基础上，通过自身科研中心和高校等科研院所的合作，加强产品对市场的适应性和竞争力。
水务企业对饮用水水质的安全和稳定有最直接、最重要的责任。建立以水务企业为主体的产学研联盟，搭建高校、科研院所，企业沟通的平台，以研究中心的形式提供场所和试验基地，既可借助科研院所的力量发现和解决水处理过程中现有的实际问题，又可验证企业产品的实用性，促进科研项目向科研成果产业化的转移。国内一些拥有自己的研究机构和仪器设备制造机构的大型水务集团，已开始了与高校和科研单位的合作，建立产学研联盟的初步探索。
（2）以高校或科研院所为主体的产学研联盟
高校拥有众多实验室、科研人才、研究中心，是重大科技创新的主要源头。据统计，目前我国高校从事科学研究开发的人员约70余万，占全国科技力量的25％，承担了2/3的国家自然科学基金项目和14％以上的国家科技攻关任务，但仅10％科技成果可实现技术到产品的转化。所以，对，应将一些具有开发性科研中心的高校和科研院所推向市场，办成经济自主、自负盈亏、自我发展的实体型科研生产联合体，将技术成果进行合理定价后推向供需竞争体系,繁荣技术交易。开发性科研机构只有走入市场才能更具产生活力和效益。
2、建立产业化经费筹措模式
针对饮用水材料和设备产业化，建立适用于我国饮用水产业化的经费筹措模式。坚持政府投入为引导，企业投入为主体，银行信贷、社会资本为支撑的多元化融资体系。
（1）政府投入为引导
在产业化的初级阶段，主要通过国家重大课题启动，政府下拨一定数量的资金进行扶持。包括事前补助为主，事后补助为辅的形式。如设备开发前及开发过程中，提供技术研究和产品制造相应补助，保障工艺设备研发；设备开发技术后进行市场开发和产业化推广过程中，对本设备应用企业进行补贴，降低应用风险和经济压力，为本设备推广应用提供条件。
（2） 企业投入为主体
随着产业化格局的形成，要建立健全的市场机制，就必须逐步转化为以企业投入为主的资金筹措方式。通过对投资于应用研究的企业给予一定奖励，或给予减免税、低息贷款、贴息贷款等优惠政策，鼓励企业资金投入。饮用水材料和设备产业化给企业带来了直接的经济效益，各种优惠政策的鼓励极大的调动企业对饮用水产业化积极性，也使企业在“产学研”的平台上提升自身的市场竞争力，可持续发展力。
（3）银行信贷、社会资本为支撑
公用事业虽然利润率不高，但具有现金流回报稳定、收益风险低的特点并且未来随着收费机制的进一步到位，其资本回报收益还有进一步上升的空间，因此也成为各种资金青睐的对象。通过政策倾向加大对自主创新成果产业化项目的信贷支持力度，加强担保机构等融资支撑平台建设，为自主创新成果产业化项目融资提供服务，带动工商界的加入。
3、组织管理模式
饮用水材料和设备产业化项目是一项任务复杂而艰巨、意义重大、影响深远的工作。由于项目涉及政府、高校和科研院所、水务集团及企业等多种不同性质的单位，所以组织和管理更具复杂性。
为保证饮用水产业化的顺利实施，本专题实行新的项目管理机制，成立由政府、水务企业、科研院校、企业以及技术专家共同组成的领导小组和领导办公室，对实施过程中一些重大问题做好统筹规划和项目的进展进行监督；聘请国内外知名的技术专家、经济专家和战略专家组成专家委员会，对项目的实施中一些关键问题进行指导；积极鼓励科技咨询服务中介的建立，完善社会化服务职能，解决企业技术方面的难题，促进成果的转化和推广；“产学研联盟”由具体实施主体单位做好组织协调与监管工作，各个部门需要多方面协力配合，为保证项目按计划实施，严格按照重大水专项有关组织实施方式，进行项目的组织实施。
二、项目目标、技术路线、产业化内容及预期成果
（一）项目目标
针对我国水质污染事件频发，水厂工艺难以保障饮用水安全，管网水量漏失严重，主流净水设备与材料市场被进口产品占据等问题，以提高饮用水水质标准，保障饮用水安全为出发点，建立以水处理科技企业为主体的产学研技术联盟，集成多项先进技术，进行饮用水领域内水质监测预警、臭氧活性炭深度处理工艺关键设备、膜材料与设备以及漏损预警检测设备为重点的产业化示范，带动相关材料设备及上下游产业的发展，建立相应产业技术标准，形成具有饮用水领域特色的产业化模式与政策。项目将带动主要饮用水设备与材料国产化，其中关键材料、设备占国内供水市场份额60%以上，成本降低25%以上，初步形成具有我国自主知识产权的饮用水水质安全保障产业。
（二）总体思路和技术路线
1、总体思路
以满足供水行业发展需求为目的，发展饮用水安全保障技术产业；以机制创新和技术创新为基础，把握技术发展方向，突出产业发展要素的合理配置，促进规模产业和大型企业的形成与发展，加快饮用水安全保障产品的产业化，大幅度提高整体创新水平和竞争力。
(一)促进人才、技术、资本的有机结合，形成有利于我国饮用水处理领域长远发展的内在机制，择优支持、扶优扶强，促进具有较强市场竞争能力的企业和企业集团的形成和快速发展。
(二)加速有重大需求和技术基础的新型饮用水安全保障技术系列产品的产业化进程，特别是技术含量高、产品性能—价格比和功效—成本比优良的产品的产业化。
(三)突出自主创新、综合集成、技术合作与技术引进相结合，加速形成和发展具有我国特色的优势技术领域，形成我国具有关键技术创新能力、工程化系统集成能力的产业化基地。
2、技术路线

水源水质污染
输配水系统漏耗
饮用水产业化滞后
及核心竞争力不足

问题
污染物指标
突发性污染
常规处理不达标
漏损预警监测
政策法规不完善
需求
关键技术突破、产品研发
监测、检测设备
预测应急设备
深度处理
水厂改造
预测应急设备
产业化模式
产业化政策
净水厂用高效活性炭制备产业化
产业化政策标准
移动式饮用水应急供水设备产业化
饮用水水质检测监测设备产业化
供水管网漏损监控设备产业化
新型二次供水设备研制及产业化
饮用水处理用膜组件及装备产业化
大型臭氧发生器设备研制及其产业化
生产试用、效果反馈、分析总结、形成产品技术标准
产学研联盟
饮用水材料与设备产业化与示范
推广应用
饮用水安全保障设备及产品产业化支撑平台建设

图1.“饮用水材料与设备产业化示范”项目技术路线图

该项目研究的技术路线是在“十一五”水专项饮用水安全保障技术研究与示范主题研究成果基础上，重点结合饮用水水质监/检设备、净水材料、水质净化技术装备领域的最新研究进展，开展饮用水监/检测/应急控制设备、净水材料、净水设备等几个方面研究与开发，形成从水源、水厂、管网到用户的饮用水安全保障产业化体系，并选择具有典型性的产品、设备进行产业化集成示范。具体技术路线如图1所示：
（三）项目内容与标志性成果
“饮用水安全保障关键材料设备产业化”项目设置以下8课题：
课题一 大型臭氧发生器设备研制及其产业化
课题二 饮用水处理用膜组件及装备产业化
课题三 新型二次供水设备研制及产业化
课题四 供水管网漏损监控设备产业化
课题五 饮用水水质检测监测设备产业化
课题六 移动式饮用水应急供水设备产业化
课题七 净水厂用高效活性炭制备产业化
课题八 饮用水安全保障设备及产品产业化支撑平台建设
课题一 大型臭氧发生器设备研制及其产业化
1、目标
针对我国饮用水深度处理和污水处理领域广泛采用的臭氧发生器及配套系统主要依赖进口、价格昂贵、技术服务不到位等问题，以研制稳定可靠、技术性能先进的臭氧发生器为目标，开发具有自主知识产权的高性能、高寿命的放电管，研制臭氧发生器系列产品，形成以臭氧发生设备为核心的臭氧成套化、规模化生产制造体系，并集成臭氧发生相关配套设备和系统检测设备，推动臭氧系统配套设备国产化、专业化。
2、重点任务
本课题共设置三个研究内容：
研究内容一：大型臭氧发生器关键技术的自主知识产权化和产业化
研究内容二：大型集成臭氧发生器智能化控制系统的开发与产业化
研究内容三：大型集成臭氧发生器系统设备与仪表的产业化
（1）大型臭氧发生器关键技术的自主知识产权化和产业化
研究臭氧发生器中发生单元器件、电源、控制系统、冷却系统等主要部件的关键技术，研制具有自主知识产权的高性能、高寿命的臭氧发生单元器件；大功率高可靠性的中、高频电源；提高发生单元器件加工精度，降低电耗，并通过臭氧系统的优化设计与配置提升系统运行的稳定性。集成臭氧发生器的各组件系统，形成可产生高浓度臭氧，稳定可靠、低电耗的臭氧发生器，实现大型臭氧发生器关键技术的自主知识产权化和产业化。
（2）大型集成臭氧发生器智能化控制系统的开发与产业化
研制智能化控制水平高的臭氧发生器，设计大型臭氧发生器硬、软件控制系统，以及集成臭氧发生器各个设备和仪表组件进行智能化控制系统的研究，实现对运行指标的在线监测、数据的远传和异地控制、各技术参数的在线或异地调节、根据水质和水量智能化调整设备输出功率等自动化、智能化控制和调控功能。
（3）大型集成臭氧发生器系统设备与仪表的产业化
推动臭氧浓度测定仪、气体流量流气仪表、压力表，水池双向安全阀，大型射流器、静态螺旋混合器、微孔布气器和尾气处理回收装置、制氧设备等配套设备实现专业化标准化生产；为实现集成化臭氧发生系统的自动化智能化控制国产化提供条件；同时针对集成臭氧发生器系统在具体应用时制定相应的系统运行安全规范、验收标准和规范化技术服务规程，实现社会化服务。形成以臭氧制备设备为核心的成套臭氧制备系统的规模化生产制造体系，推动臭氧系统配套设备国产化、专业化、标准化、智能化。
3、关键技术及科学问题
（1）关键技术
1）用于臭氧发生单元的介电体材料有玻璃、搪瓷、陶瓷等材料，其击穿电压值，介电常数，介质损耗系数是主要的电气性能指标，三项指标提高可提高臭氧产生效率，降低臭氧电耗，提高抗击穿可靠性。其技术难点在于优化材料配方，改进加工成型工艺。由于原材料或型材是外购的，有的还是进口的，需要原材料生产方配合试验、改进，难度较大。
由于产效低，使某些领域需要几十公斤甚至上百公斤臭氧的企业在选择和使用上面临极大困难和不便。发生器的中、高频逆变电源是产生臭氧的动力，所以电源是制造大型（超大型）臭氧发生器装置的瓶颈。由于发生室是容性负载，高电压下产生电晕放电对电源频率、波形、功率因数都有要求，高达800KW大功率对逆变器件的耐压、电流和控制保护要求极高。
2）臭氧发生器控制系统除保证发生器的工作参数控制外，还应检测系统内的相关装置工作及水中参数等，并做到检测、反馈与闭环自动调节，并与水厂总控室建立数据通讯、建立DCS网络监控系统。
3）臭氧系统除臭氧发生器外，还包括气源装置、预臭氧和主臭氧投加装置及尾气处理装置。臭氧投加装置如大型射流器、静态螺旋混合器、布气器和臭氧尾气分解装置与呼吸阀等，国内没有正规标准化产品，需要自主设计或合作研制，气源装置、仪表、仪器则需优化选型，保证功能、质量。
（2）科学问题
1）对各种材质的基本性能，如结构和电特性进行合理评价，提高其电晕功率，并使其达到可靠、稳定，是本课题的科学问题之一。
2）中高频电源的容性和负载特性，包括有放电过程的放电开始时间、放电间隙发生放电的临界条件、无放电过程负载电压与电流的关系、有放电过程负载电压与电流的关系、负载平均等效电容以及放电过程的功率消耗等，以及减小漏感，减小电容效应，同时根据负载情况调整匝数比，使最高工作频率时的工作峰值电压小于管的最高耐压，是本课题的科学问题。
3）避免或减少网络在传输数据的过程中、其路径的不确定性以及信道的阻塞；基于网络的控制系统的稳定性、可控性和可观测性是本课题的科学问题之一。
4、产业化条件和依托工程
（1）产业化条件
1）市场应用前景
饮用水应用臭氧的历史近百年。早期应用目的为对微生物消毒，近期则以去除化学污染为主，在美、日、欧洲得到大规模应用。
我国饮用水应用臭氧-活性炭深度处理技术已有十几年历史，新的《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）公布后，得到有力推广与快速发展。据不完全统计，浙江、广东、江苏、北京、上海等地近40个水厂装备了超过1500kg/h的臭氧设备，处理水量近1000万m3/h,。臭氧设备装机量100kg/h及以上的水厂有3个，进入世界大型臭氧水厂行列。
我国大型臭氧发生设备研制起步较晚，目前深度处理应用的臭氧设备绝大部分为OZONIA、WEDECO、富士、三菱四家外国公司生产。由于深度处理技术开始时在我国属于探索性应用，深度处理工艺、设备由上述公司总承包。由于臭氧设备标准及应用环境差异，技术培训和服务明显不足，运行中产生了很多问题，如：南方地区环境温度高，冷却水温高，发生器功率负荷高，发生单元介电体击穿率高，配件昂贵，维修费用难以承受；国外公司在我国的技术服务人员没有或很少，设备发生故障不能及时维修，影响水厂运行；臭氧系统设备没有认真验收；配套仪器、仪表无定期检查、维护、校准服务，系统处于失准工作状态。
我国臭氧企业自2001年开始研制深度处理用大型发生器。在发生单元结构、介电体材料与工艺、中高频逆变电源 、 控制系统等多方面进行试验、研究，开发了系列产品。目前国产臭氧设备已进入江苏昆山、上海松江等水厂深度处理工程。
按住房与城乡建设部2009年调查统计，在全国城市4553个公共供水厂中，水源水质不符合要求的水厂2566个，涉及供水量1.47亿m3/d，用水人口达1.9亿。其中化学需氧量COD超标的有431个水厂，供水量约4200万m3/d.。按5年内70%采用臭氧-活性炭深度处理技术解决，水量达到约3000万m3/d。
按每立方水投加3mg臭氧计算，1万m3/d供水需1.25kgO3/h，水厂按30%备用量采购，则1万m3/d供水装机为1.6kgO3/h，3000万m3/d需臭氧设备4800kg/h。目前按液氧源系统装机，每kg臭氧系统设备平均价格约12万元，则产值为5.8亿元。按PSA制氧或空气源系统装机，每kg臭氧设备约为18万元，则产值8.6亿元。上述价格水平为进口产品的50-60%。
2）课题承担单位条件
① 具备生产高性能臭氧发生器的技术基础，拥有自主知识产权；
② 生产企业具有一定的生产臭氧发生器的能力，并有一定的应用业绩；
③ 具有稳定可靠的原材料供应渠道，以及相应企业的必要考核条件（资质/生产能力/企业信誉/技术力量和技术成果/市场占有率等）。
3）课题经费支持
本课题国拨经费不超过800万元，地方/企业配套经费不低于国拨经费的2倍。
（2）依托工程
依托工程是以大型臭氧发生器设备生产企业为牵头单位，同时结合研制单位和供水企业的实际需求进行设备批量生产的工程单位。建立臭氧发生器系列产品生产基地1个，年生产能力不低于100台（套）以上，市场占有率提高20%以上，其中，在饮用水方面规模化应用工程不少于10项。
5、预期成果和考核指标
（1）形成10-50kg O3/h的臭氧发生器系列产品，具体要求如下：
氧气源：浓度180mg/L，发生效率≤11kWh/kgO3（冷却水温度25℃）
空气源：浓度30mg/L, 电耗≤15kWh/kgO3（冷却水温度25℃）
（2）放电管使用寿命不少于10年，故障率达到或优于国外设备水平，返修率<0.5%；
（3）连续无故障运行一年后臭氧浓度、电耗指标降低≤10％；
（4）产品整体国产化率达90%以上，产品价格比市场同类进口产品降低30%以上；
（5）建立臭氧发生器系列产品生产基地1个，年生产能力不低于100台套以上，市场占有率提高20%以上，其中，在饮用水方面规模化应用工程不少于10项；
（6）应具有自主知识产权的核心关键技术，申请专利5项以上，并制定相应的产品标准。
6、实施年限
2011年1月～2015年12月。
课题二 饮用水处理用膜组件及装备产业化
1、目标
针对目前超滤膜存在的易污染，价格较高的问题，开展膜设备规模化生产关键技术研究，研发低成本、高性能的系列化和成套化超滤膜设备，为超滤膜技术在城镇水厂和农村饮用水中大规模应用提供保障，提升国内膜企业在国内外水业市场中的综合竞争力。
2、重点任务
本课题共设置3个研究内容：
研究内容一：高强度、长寿命和抗污染超滤膜的产业化研究；
研究内容二：浸入式和压力式超滤膜组件的研发与成套设备产业化研究；
研究内容三：超滤膜的评价指标、检测方法以及检验平台的产业化研究。
各研究内容具体阐述如下：
研究内容一：高强度、长寿命和抗污染超滤膜的产业化研究；
（1）完善和改进超滤膜材料的制造工艺，研发具有高强度、长寿命和抗污染能力强的超滤膜材料；研究超滤膜生产工艺中产能合理配置和物料（铸膜液、膜材料等）回收与再利用的工艺系统，初步形成具有绿色产业、低碳工艺特点的生产线。
（2）研制膜组合工艺
针对不同水质研究若干种膜组合深度处理工艺；考查不同组合工艺的水处理效果；评价不同膜组合工艺的可靠性、稳定性和经济性；对典型的膜组合工艺进行示范工程。
（3）膜组件和设备的成套化、标准化、智能化
优化工业化制膜工艺参数，研究小型、中型和大型的膜组件的水处理性能，同时进行膜设备的成套化、膜设备的智能化研究；将膜组件标准化、系列化和产业化。
研究内容二：浸入式和压力式超滤膜组件的研发与成套设备产业化研究；
（1）浸入式和压力式超滤膜组件的制备与生产工艺优化
优化浸入式和压力式超滤膜组件的制作工艺；优化浸入式和压力式超滤膜组件的制备条件。
（2）以超滤净水技术在实际水处理工程中的应用为目标，研发标准化的超滤膜丝和超滤膜组件；基于老水厂的提标升级和扩容改造，确定适用于絮凝池、沉淀池和滤池结构形式的浸没式超滤膜系列化设备；基于新水厂建设，优化柱式超滤膜组件的布局形式及其管路系统，形成系列化设备；以应对突发性水污染或其他灾害条件下城镇的供水安全保障为目标，针对不同污染物和应急需求，研发以超滤膜净水为核心的一体化应急装备。
（3）选择典型水源及其特征污染物，研究超滤设备在老水厂升级改造和新建水厂工艺选择中的应用形式，进行超滤膜净水前处理关键技术研究，形成以超滤膜净水为核心的工艺系统及其优化方案；研究水源类型及污染物条件下超滤膜污染的形成机制，基于不同的工艺组合形式，建立超滤膜组合工艺系统的膜污染控制关键技术及工艺运行策略。
（4）针对不同流域水源的水质特点，结合具体工程案例，对已建膜水厂超滤系统的运行情况进行跟踪调研与运行优化研究，形成超滤膜系统工程技术规程；以专业案例为标杆，建立针对不同系统方案的系列化超滤设备选型与设计指南；研究超滤系统运行与进水水质之间的影响作用关系，建立超滤水厂信息管理系统。
（5）以超滤膜生产所需要的制造环境条件和膜设备生产所需的周边配套能力为约束，探讨以成套设备生产为主要目标的膜设备生产基地布局方案；以保障超滤膜设备在水业市场的可持续发展为目标，探讨建立产学研联合科研体的模式；以保障膜水厂的设计、建设和运营为目标，建立符合水业市场需求的上下游市场化营销网络和产业链的发展模式。
研究内容三：超滤膜的评价指标、检测方法以及检验平台的产业化研究。
（1）构建膜设备和材料评价体系
针对不同水质考查若干种膜组合深度处理工艺效果，评价不同膜组合工艺的可靠性、稳定性和经济性；对评价指标和标准进行矫正和优化，验证评价指标和标准的有效性，构建和完善膜应用安全评价体系。
（2）超滤膜装备检验平台的产业化研究。
以超滤膜净水技术在实际工程中应用为目标，建立完善的超滤膜材料测试与评价体系，并进行产业化推广应用。
3、关键技术及科学问题
（1）关键技术
1）超滤膜生产工艺中产能合理配置和物料（铸膜液、膜材料等）回收与再利用的工艺系统，初步形成具有绿色产业、低碳工艺特点的生产线。
2）深化应用研究与工程实践，建立超滤膜设备运行测试及修复平台，建立制备膜设备标准与工程技术规程；
3）开发出高通量、抗污染、强度高、寿命长的经济型有机/无机复合超滤膜，并实现标准化、系列化和工业化；
4）利用膜材料开发适应于城镇不同水