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伉戈
7 years ago
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1 推荐国家科技进步奖项目公示项目名称膜集成城镇污水深度净化技术与工程应用推荐单位教育部推荐单位意见 : 我单位认真审阅了该项目推荐书及附件材料, 确认全部材料真实, 相关栏目均符合国家科学技术奖励工作办公室的填写要求该项目研发了高强度的中空纤维微滤膜和低压纳滤膜材料低能耗膜组器, 解决了国产膜产品性能低能耗高问题 ; 开发了强化内源反硝化 3A-MBR 脱氮除磷技术, 解决了低碳源污水脱氮差的难题 ; 研发了基于氨氮 - 溶解氧串级反馈控制 MBR 曝气技术和优化的膜污染清洗技术, 实现 MBR 工程节能降耗并稳定运行 ; 通过低压纳滤膜和 MBR 的结合, 构建了微滤 / 纳滤双膜组合技术, 实现低成本制备高品质再生水项目成果广泛应用于全国 16 个省市的 56 个城镇污水处理与回用项目, 近 8 年累计应用规模超过 580 万 m 3 /d, 有力地推动了膜集成城镇污水深度净化技术的发展和应用工程应用后极大地减少了污染物的排放并增加了可利用的水资源量, 每年可节约水费 12 多亿元膜组器和膜系统应用累计带来新增销售额 57.2 亿元, 新增利润 21.8 亿元项目产生了明显的环境社会以及经济效益项目发表 SC 论文 45 篇, 授权 16 项软件著作权 1 项, 撰写专著 2 部部级标准 2 项对照国家科学技术进步奖授奖条件, 推荐该项目申报 7 年度国家科学技术进步奖一等奖

2 项目简介 : 快速的经济发展使我国面临日益严峻的水污染和水资源短缺, 城镇污水是主要的污染来源, 开发高效的城镇污水处理与回用技术对于同时解决水污染和水资源短缺具有重要意义以膜生物反应器 (MBR) 为代表的膜法水处理技术因其出水优异运行稳定占地紧凑等特点受到广泛关注, 但能耗较高膜污染等问题制约其应用, 该项目围绕进一步稳定提高出水水质节能降耗等展开研究, 其工程应用中涉及的关键技术包括 : 针对不同水质需求的高性能膜材料和低能耗膜组器制备新型膜法组合工艺膜污染控制和节能降耗等围绕这些关键技术, 项目从基础研究 - 技术创新 - 工程应用全产业链开展了系统研究, 取得的主要创新性成果如下 : 1. 面向 MBR 工艺, 攻克了湿式带衬法中基衬和膜层之间难以紧密结合的难题, 研发出高强度中空纤维聚偏氟乙烯微滤膜, 跻身国际三大高强度中空纤维膜材料行列, 解决了国产中空纤维膜材料在应用过程中易断丝的难题, 并了下开放式耦合高低交替曝气膜组器, 解决了传统穿孔曝气管中污泥的淤堵, 曝气强度低于常规 30%; 面向二级出水超滤膜深度净化工艺, 通过对运行模式的优化消除了水锤现象, 避免了对组器连接部件和密封性的严重损坏, 研发出高稳定性中空纤维超滤膜组器 ; 面向高品质再生水制备, 研发出了基于复合单体界面聚合法的低压纳滤膜, 实现了有机物去除率 70-90%, 且运行压力明显低于传统纳滤膜系统 30% 左右 2. 针对污水厂普遍存在的低碳源污水氮磷同步去除率低的难题, 基于 MBR 中高污泥浓度特征, 通过设置后缺氧段, 形成 A/A/O/A 耦合 MBR(3A-MBR) 技术, 充分利用污泥内部碳源促进内源反硝化, 实现在无外加碳源条件下低碳源污水的稳定高效脱氮除磷,TN 浓度较传统 AAO-MBR 降低 20%-40%, 解决了低碳源污水脱氮差的共性技术难题, 同时改善了混合液膜过滤性, 降低了膜污染潜势 3. 针对 MBR 工艺能耗较高和运行稳定性有待提高的问题, 首次开发出基于氨氮 - 溶解氧串级反馈控制 MBR 曝气技术, 在稳定出水水质的前提下实现对好氧池曝气量的实时动态控制, 运行能耗与技术应用前相比降低 10%-20%; 提出优化的酸 - 碱组合和 / 或结合辅助助剂的高效膜清洗策略, 与常规清洗策略相比, 成本相当但清洗效果显著提升 20% 以上, 膜系统运行稳定性得到提高 4. 通过低压纳滤膜和 MBR 的结合, 构建了微滤 / 纳滤双膜组合技术通过中试和示范工程研究, 优化了该双膜组合工艺运行条件, 出水 COD 氨氮 TP 指标达到地表水类标准 ; 系统运行压力较传统纳滤膜系统降低 30%-50%, 实现低成本制备高品质再生水成果广泛应用于城镇污水处理与回用,8 年来累计处理规模万 m 3 /d( 含中标和建设中项目 ), 遍及 16 个省市 56 个项目, 极大地减少了污染物的排放并增加了可利用水资源量 ; 按项目当地自来水价, 每年总计可节约水费亿元膜组器和膜系统应用累计带来新增销售额 57.2 亿元, 新增利润 21.8 亿元, 项目产生的环境社会以及经济效益显著发表 SC 论文 45 篇, 授权 16 项软件著作权 1 项, 撰写专著 2 部部级标准 2 项相关成果获 6 年教育部科技进步奖一等奖

3 客观评价 : 1. 验收与鉴定意见 (1)3 年 3 月, 项目组承担的 863 计划重点课题新型膜材料及膜组器的制备和应用关键技术与工程示范 ( 编号 :2009AA062901) 通过验收, 专家组评价 : 课题研制了高强度高通量抗污染的新型 PVDF 膜材料, 并形成规模化的生产能力 ; 研制了低能耗防堵塞易于维护管理的高效膜组器, 并形成系列产品和规模化生产 ; 形成了一支高水平的研发团队, 所取得的成果具有很好的社会经济和环境效益 (2)5 年 11 月, 项目组承担的十二五水专项课题 MBR 污水处理膜材料和膜分离成套装备开发及产业化 ( 编号 :1ZX ) 通过验收, 专家组评价 : 课题开展了膜材料膜组件和膜单元系列化研发生产以及优化运行系统自控设备和研发, (1) 研制出了具有自主知识产权的 PVDF 中空纤维膜, 使用寿命可达 5 年以上 ; (4) 根据示范工程现场考察及运行统计,MBR 稳定运行通量平均为 21.7 L/(m 2 h),mbr 系统吨水能耗平均为 0.41 kwh/m 3, 比立项时 (0 年前后 ) 能耗降低 20% 以上 ; (3)1 年 10 月, 项目组承担的十一五水专项课题快速城市化新区水环境综合保护技术研究与示范子课题 MBR 强化脱磷及污水回用技术与示范 ( 编号 : 2008ZX ) 通过验收专家组评价 : 针对无锡地区城市污水特征以及脱氮除磷和污水回用的需求, 研发了城市污水 MBR 强化脱氮除磷新工艺国产 MBR 膜组器膜污染清洗模式等关键技术, 在无锡硕放污水处理厂建立了 MBR 强化脱氮除磷示范工程, 示范规模和效果达到任务书要求, 并在城北污水处理厂等地进行了推广应用 (4)4 年 12 月, 项目组承担的十二五水专项课题污水处理系统区域优化运行及城市面源削减技术研究与示范 ( 编号 :1ZX ) 通过中期评估评估专家组评价 : 课题开展了 MBR 及氧化沟工艺的优化运行与节能降耗建立了无锡梅村污水处理厂和城北污水处理处理厂 MBR 优化运行与节能示范工程课题研究成果对太湖流域水污染控制和水环境综合整治具有支撑作用 (5)6 年 5 月 10 日, 教育部组织的鉴定会专家认为 : 该成果整体上达到国际先进水平, 在低能耗膜组器研制 MBR 工程应用规模以及基于氨氮 - 溶解氧串级反馈控制的 MBR 曝气节能降耗技术等方面达到了国际领先水平 2. 权威机构的技术检测国家环保产品质量监督检验中心于 2 年 4 月对研发的高强度中空纤维微滤膜材料进行了检测 : 单丝断裂拉伸力为 523N, 纯水通量为 1680L/(m 2 h) (25 C,0.05MPa) 3. 标准制订 (1) 膜生物法污水处理工程技术规范,HJ0-1,2, 国家环境保护部科技标准司 (2) 环境保护产品技术要求 - 中空纤维膜生物反应器组器,HJ2528-2,2, 国家环境保护部科技标准司 4. 科技查新

4 教育部科技查新工作站 L11 于 5 年 10 月对所研发的超低压选择性纳滤膜元件进行了查新 : 国内未见相同内容的公开中文文献报道 ;6 年 4 月对下开发式耦合高低交替曝气抗堵塞低能耗 MBR 膜组器强化内源反硝化 3A-MBR 工艺基于氨氮 - 溶解氧串级反馈控制 MBR 曝气的节能降耗技术进行了查新 : 国内外未见相同内容的公开文献报道

5 推广应用情况 : 项目所研发的面向 MBR 工艺的高强度中空纤维微滤膜及低能耗膜组器 () 面向二级出水深度过滤的超滤膜组器 () 强化内源反硝化 MBR 脱氮除磷技术 () 基于氨氮 - 溶解氧串级反馈控制的 MBR 曝气节能降耗技术 (V) 面向高品质再生水制备的 MBR-NF 双膜组合技术 (V), 在全国 16 个省自治区和直辖市的 56 个污水处理再生水处理及工业水处理项目中应用, 累计应用规模达到万 m 3 /d( 含中标和建设中项目 ) 工程应用后减少了污染物的排放, 大大改善了水环境质量, 获得了显著的社会效益, 同时节省了水资源, 经济效益显著主要的应用单位如下表表主要应用单位情况表应用单位名称科技股份有限无锡市排水有限无锡市高新水务有限北京碧海环境科技有限北京格润美云环境治理有限北京久安建设投资集团有限内蒙古东源水务科技发展有限广东海源环保科技有限吉林市七家子污水处理有限责任十堰京水环境科技有限太原碧水源水务有限北京格润美顺环境科技有限北京恒泽美顺环境科技有限应用技术 ++V +V ++V ++V + + 应用起止时间 4 年 0 年 1 月 2009 年 4 月 4 年 9 月 3 年 10 月 3 年 11 月 3 年 7 月 5 年 8 月 4 年 7 月 4 年 12 月 5 年 12 月中标中标应用单位联系人 / 电话温卫民叶亮聂新宇孙云浩王博李万意赵景邹园琦王漫江曹明浩李建宏王金玉王金玉应用情况推广应用于 41 个污水处理再生水处理及工业水处理项目, 规模合计万 m 3 /d, 新增销售额 39.5 亿元, 新增利润 12.8 亿元 5 万 m 3 /d 提标改造, 能耗由 0.64 降至 0.54kWh/ m 3, 冬季低温, 低 BOD/TN 2 项工程应用, 累计规模 7 万 m 3 /d 能耗由 0.63 降至 0.44kWh/ m 3, 冬季低温, 低 BOD/TN 0.7 万 m 3 /d 提标改造, 冬季低温, 低 BOD/TN, 产高品质再生水 730 万 m 3 / 年 2 项工程应用, 累计规模 9.5 万 m 3 /d 每年可产生高品质再生水 3467 万 m 3 5 万 m 3 /d 可产生高品质再生水 1825 万 m 3 / 年 3 项工程应用, 累计规模 16.6 万 m 3 /d 每年可产生高品质再生水 6059 万 m 3 3 项工程应用, 累计规模 22 万 m 3 /d 每年可产生高品质再生水 8030 万 m 3 2 项工程应用, 累计规模 35 万 m 3 /d 每年可产生高品质再生水万 m 3 14 万 m 3 /d 每年可产生高品质再生水 5110 万 m 3 12 万 m 3 /d 每年可产高品质再生水 4380 万 m 3 2 万 m 3 /d 每年可产高品质再生水 730 万 m 3 1 万 m 3 /d 每年可产高品质再生水 365 万 m 3

6 主要知识产权证明目录 : 知识产权类别知识产权具体名称国家 ( 地区 ) 授权号授权日期证书编号权利人人状态强化内源反硝化 ZL 清华大学 ; 北黄霞, 文剑平, 的膜 - 生物反应京碧水源科俞开昌, 薛涛, 器脱氮除磷工艺技股份有限文湘华, 汪诚文, 及装置梁辉一种带衬型中空 ZL 文剑平李锁定纤维复合膜的制科技股份有陈亦力吴强备方法及其产品限林勇软件城市污水处理膜 6SR 1215 清华大学 ; 江黄霞, 孙剑宇, 著作生物反应器工艺苏碧水源环夏俊林, 梁鹏, 权生化池曝气自动.1 境科技有限邱勇, 文湘华, 控制系统 V1.0 责任俞开昌, 刘建军, 一种控制由膜生 ZL 清华大学 ; 北黄霞, 文剑平, 物反应器混合液京碧水源科关晶, 席海燕, 造成的严重膜污技股份有限文湘华, 俞开昌, 染的方法陈春生实用一种两级清华大学 ; 北黄霞, 文剑平, 新型 A/O-MBR 脱氮除京碧水源科技夏俊林, 文湘华, 磷装置.9 29 股份有限梁辉, 俞开昌实用一种用于膜组器 ZL 陈亦力, 于东江, 新型高低强度结合曝膜科技有限刘明轩, 文剑平, 气的装置吴强一种超低压荷电 ZL 陈亦力, 孟莎莎, 纳滤膜的动态制膜科技有限李锁定, 文剑平, 备方法吴强一种荷电纳滤膜 ZL 陈亦力, 李锁定, 及其制备方法膜科技有限彭鹏, 赵福生, 89.X.15 孟莎莎, 郭振清实用一种可离线循环 ZL 陈春生, 刘纪成, 新型清洗 MBR 膜组器环境科技有文剑平, 戴日成, 的装置限俞开昌, 刘新宇标准膜生物法污水处理工程技术规范

7 主要完成人情况 : 1. 黄霞, 排名 1, 主任, 教授, 工作单位 : 清华大学, 完成单位 : 清华大学, 是该项目负责人, 对创新点均有重要贡献, 主持优化了低能耗 MBR 组器, 了强化内源反硝化的 3A-MBR 技术, 主持制订了 MBR 节能降耗技术的整体方案并研发了基于氨氮 - 溶解氧串级反馈控制 MBR 曝气技术和膜污染清洗技术, 并开展了上述研究成果的工程示范和推广应用 2. 文剑平, 排名 2, 董事长, 高级, 工作单位 : 科技股份有限, 完成单位 : 科技股份有限, 是该项目主要负责人, 对创新点 1 2 做出了贡献主持了创新点 1 中的高性能中空纤维膜材料组件及组器开发 ; 开发了创新点 2 中的强化内源反硝化工艺 MBR 膜系统稳定运行技术 3. 文湘华, 排名 3, 无, 教授, 工作单位 : 清华大学, 完成单位 : 清华大学, 是该项目主要完成人, 对创新点做出了突出贡献开发了强化内源反硝化的 3A-MBR 技术, 并完成示范工程及推广应用 ; 研发了 MBR 节能降耗技术的整体方案, 并完成示范工程 4. 俞开昌, 排名 4, 总工, 教授级高工, 工作单位 : 科技股份有限, 完成单位 : 科技股份有限, 是该项目主要完成人, 对创新点 1 2 做出了贡献建立了创新点 1 中低能耗 MBR 膜组器的运行通量与能耗的评价方法 ; 开发了创新点 2 中的强化内源反硝化工艺稳定运行技术 5. 梁鹏, 排名 5, 无, 副教授, 工作单位 : 清华大学, 完成单位 : 清华大学, 是该项目主要完成人, 对创新点做出了突出贡献参与创新点 2 强化内源反硝化的 3A-MBR 技术的开发与实施 ; 参与研发了 MBR 节能降耗技术与实施 6. 陈亦力, 排名 6, 总工, 教授级高工, 工作单位 : 科技股份有限, 完成单位 : 科技股份有限, 是该项目主要完成人, 对创新点 1 2 做出了贡献开发了创新点 1 中的低压纳滤膜材料制备方法 ; 建立了创新点 2 中的中空纤维膜材料性能测试评价方法 7. 李锁定, 排名 7, 总工, 高级, 工作单位 : 科技股份有限, 完成单位 : 科技股份有限, 是该项目主要完成人, 对创新点 1 2 做出了贡献建立了创新点 1 中低压纳滤膜的表面特性和分离性能评价方法 ; 开发了创新点 2 中的中空纤维膜制备和性能优化方法 8. 薛涛, 排名 8, 经理, 高级, 工作单位 : 科技股份有限, 完成单位 : 科技股份有限, 是该项目主要完成人, 对创新点 2 做出了贡献建立了创新点 2 中的强化内源反硝化工艺脱氮除磷效能评价和参数优化方法 9. 肖康, 排名 9, 无, 中级, 工作单位 : 清华大学, 完成单位 : 清华大学, 是该项目主要完成人, 对创新点 2 3 做出了突出贡献参与创新点 2 强化内源反硝化的 3A-MBR 技术的开发与实施 ; 参与研发了 MBR 节能降耗技术与实施 10. 陈春生, 排名 10, 副总经理, 高级, 工作单位 : 科技股份有限, 完成单位 : 科技股份有限, 是该项目主要完成人, 对创新点 1 做出了贡献参与创新点 1 中的低能耗膜组器及 MBR 工艺应用效果评价与推广

8 主要完成单位及创新推广贡献 : 清华大学作为项目第一完成单位, 负责项目整体方案设计, 提出研究的主体思路和核心技术路线, 取得了一系列创新性成果研发了强化内源反硝化的脱氮除磷工艺, 实现了在无外加碳源条件下的低碳源城镇污水稳定高效脱氮除磷, 具有很好的普适性, 解决了本领域低碳源污水处理的共性技术难题, 工艺简单且控制灵活, 出水水质优于一级 A 标准 ; 开发了基于氨氮 - 溶解氧串级反馈控制的 MBR 好氧池曝气控制系统膜污染的强化清洗策略等, 在保证系统正常运行的前提下, 达到节能降耗和稳定运行的目的科技股份有限作为项目第二完成单位, 以膜材料研制和膜组器制备等为主开展了关键技术的攻关, 取得了一系列创新性研究成果, 并将研究成果推广应用到城镇污水深度净化的实际工程中开发了针对城镇污水深度净化的系列高性能微超滤和纳滤膜材料以及低能耗组器 ; 研究了 MBR-NF 双膜工艺技术研究, 参与了强化内源反硝化 MBR 工艺技术研究, 开展了研究成果的推广应用以上技术成果在全国 16 个省级行政区得到应用, 为我国污染物总量减排水环境质量改善以及水资源节约发挥了重要作用

9 完成人合作关系说明 : 清华大学与科技股份有限自 2009 年以来一直成立有环境膜联合研发中心, 双方长期保持良好合作关系 1. 合作项目清华大学与科技股份有限合作完成该申报项目 3 个依托课题 : ( 1 ) 重大水专项课题快速城市化新区水环境综合保护技术与示范 (2008ZX ) (2) 重大水专项课题污水处理系统区域优化运行及城市面源削减技术研究与示范 (1ZX ) (3) 重大水专项课题 MBR 污水处理膜材料和膜分离成套设备开发及产业化 (1ZX ) 2. 合作知识产权 (1) :ZL , 强化内源反硝化的膜 - 生物反应器脱氮除磷工艺及装置, 黄霞文剑平俞开昌薛涛文湘华汪诚文梁辉 ; (2) :ZL , 一种带衬型中空纤维复合膜的制备方法及其产品, 文剑平李锁定陈亦力吴强林勇 ; (3) :ZL , 一种控制由膜生物反应器混合液造成的严重膜污染的方法, 黄霞文剑平关晶席海燕文湘华俞开昌陈春生 ; (4) 软件著作 :6SR037361, 城市污水处理膜生物反应器工艺生化池曝气自动控制系统 V1.0, 黄霞孙剑宇夏俊林梁鹏邱勇文湘华俞开昌刘建军郝金光王晓林 ; (5) 论文 : 严晓旭肖康梁帅雷霆梁鹏薛涛俞开昌关晶黄霞 :Hydraulic optimization of membrane bioreactor via baffle modification using computational fluid dynamics, Bioresource Technology, 5,175:

材料在水资源节能减排资源高效利用等相关行业的应用, 促进膜行业的发展, 提升我国膜领域的科技创新能力和产业的国际竞争力这将对 MBR 技术研发和产业发展形成长期利好此外, 环保部工信部海洋局等针对水处理膜工业膜应用的功能性膜材料研究, 也都设立了专项研究课题 2 得到市场广泛应用目前,

材料在水资源节能减排资源高效利用等相关行业的应用, 促进膜行业的发展, 提升我国膜领域的科技创新能力和产业的国际竞争力这将对 MBR 技术研发和产业发展形成长期利好此外, 环保部工信部海洋局等针对水处理膜工业膜应用的功能性膜材料研究, 也都设立了专项研究课题 2 得到市场广泛应用目前, 膜生物反应器 (MBR) 产业技术创新战略联盟 2013 年工作总结一我国 MBR 产业 2013 年发展状况 1 得到国家大力支持在国家加强创新, 实现经济转型的宏观背景下,2013 年是历年来国家对 MBR 产业发展支持力度最大的一年, 已推出了多项支持膜行业发展的有利政策国家节能环保产业发展规划明确提出 : 发展先进环保技术和装备, 重点攻克膜生物反应器 ; 发展环保产品, 重点研发和产业化示范膜材料