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3个与污水处理有关的项目何以荣获国家科学技术进步奖?

时间:2019-01-11 10:04

来源:水工业市场杂志

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2019年1月8日,2018年度国家科学技术奖在京揭晓,共评出285个项目(人选)。其中,国家自然科学奖38项,国家技术发明奖67项,国家科学技术进步奖173项。

国家科学技术奖下设的国家科学技术进步奖,是国务院设立的国家科学技术奖5大奖项(国家最高科学技术奖、国家自然科学奖、国家技术发明奖、国家科学技术进步奖、国际科学技术合作奖)之一。国家科学技术进步奖授予在技术研究、技术开发、技术创新、推广应用先进科学技术成果、促进高新技术产业化,以及完成重大科学技术工程、计划等过程中做出创造性贡献的中国公民和组织。在本次获奖的285个项目中,国家科学技术进步奖二等奖共有148项,而其中三个获奖项目,受到水处理行业的格外关注,这三个项目分别是:北排集团与北京工业大学合作完成的“城市污水处理过程控制关键技术及应用”项目、北排集团与清华大学合作完成的“城市集中式再生水系统水质安全协同保障技术及应用”项目,以及中科院生态环境研究中心魏源送研究员参与的“畜禽粪便污染监测核算方法和减排增效关键技术研发与应用”项目。

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项目简介及获奖原因

一、城市污水处理过程控制关键技术及应用

城市污水处理过程控制的难点在于:水质、水量波动大,时变、不确定性是其本质特性;污染物种类多且在线检测困难;影响生化反应的因素多,可以实施控制的变量少;水质参数无法在线测量,难以实现动态优化与全流程闭环控制。围绕上述技术难题,本项目在基础研究、技术研发、系统集成和推广应用等方面取得了如下创新性成果。

1.主要技术内容

(1)创立基于过程动态数据的关键水质参数智能特征测量新技术:首次提出了基于过程数据的水质参数特征变量提取算法和自组织计算模型设计理论方法,率先研发出基于动态数据的总磷在线测量装置,解决了一直困扰业界的水质参数在线测量难题,突破了水质参数难以在线检测的技术瓶颈。

(2)创建模糊控制规则自组织机制,自主研发出自组织模糊控制技术:创造性地提出基于细胞分裂法增加规则和基于互信息强度删减冗余规则的自组织机制,巧妙地实现了模糊控制规则自动调整,显著地提高了模糊控制器的自适应能力,解决了溶解氧、硝态氮等关键变量高精度控制难题。

(3)首次实现关键操作变量实时优化设定,率先开发出污水处理过程动态优化控制系统:在技术内容(1)的基础上,率先建立了考虑出水水质、设备和系统性能在内的能耗评价模型,基于该评价模型提出了动态多目标智能优化方法,突破了关键操作变量无法实时设定的技术难题;基于此技术研发出城市污水处理过程动态优化控制系统,其技术经济指标明显优于当前业界公认的控制系统。

2.授权专利情况与知识产权

获得授权国家发明专利32项,实用新型专利11项,软件著作权32项,出版专著5本,发表论文111篇(SCI检索32篇),获省部级科技进步一等奖3项。

3.技术经济指标

(1)总磷测量装置精度远高于哈希公司PhosphaxSigma总磷监测仪,精度高达93.6%;溶解氧控制误差小于±0.25mg/L,替代了德国WTW溶解氧控制技术。

(2)出水水质稳定达标:通过应用本项目技术,出水COD小于50 mg/L,TN小于15mg/L,TP小于0.5mg/L,出水水质稳定达到国家一级A排放标准。

(3)节能降耗:相关应用单位电耗平均减少10%左右,药耗降低20%左右。

4.应用推广与效益情况

(1)应用推广:已在东北、华北、华东和华南50余家城市污水处理厂成功应用(污水处理量近400万吨/天),部分技术已被国外城市污水处理厂借鉴。

(2)直接经济效益:本技术的应用单位近三年累计新增销售6.6亿元,累计新增利润近1.4亿元。

(3)间接经济效益:应用本技术后,污水处理厂的运行能力明显提高,近三年新增运营能力约200万吨/天,节约运行费约1.1亿元,降低污染物COD排放约40万吨/年,取得了重大经济、社会和环境效益。

获奖原因

项目组围绕国家重大需求,以解决当前城市污水处理厂运行成本高、异常工况频发、出水水质不稳定的问题为目标,在国家科技重大专项、863计划等课题资助下,历时十余年,创立基于过程动态数据的关键水质参数智能特征测量新技术,突破水质参数在线测量技术瓶颈,解决了一直困扰业界的难题;创建模糊控制规则自组织机制,自主研发出自组织模糊控制技术,解决了溶解氧、硝态氮等关键变量高精度控制难题;首次实现关键操作变量实时优化设定,率先开发出污水处理过程动态优化控制系统,其技术经济指标明显优于当前业界公认的控制系统,保证了污水处理过程低成本稳定运行。研究成果拥有全部自主知识产权,城市污水处理过程智能优化控制技术处于国际先进水平,关键水质指标智能特征测量技术达到国际领先水平。已在东北、华北、华东、华南多个地域50余家工艺不同的城市污水处理厂推广应用,污水处理量近400 万吨/天,经济效益达10余亿元(近三年6.5亿元)。实践证明该技术对于保护淡水环境,实现水资源循环利用发挥了重要作用,取得了显著的经济效益和社会影响。

二、城市集中式再生水系统水质安全协同保障技术及应用

编辑:王媛媛

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