一 项目名称 : 基于导向型电渗析的工业废水趋零排放关键技术与应用二 提名奖项和等级 : 天津市科学技术进步奖二等奖三 提名单位 : 天津城建大学四 主要完成单位 : 天津城建大学中国科学院生态环境研究中心天津天一爱拓科技有限公司天津工业大学天津理工大学五 主要完成人 : 池勇志 田秉晖 解立平 刘沐之 黄磊 辛丽花 焦秀梅 付翠莲六 项目简介本项目属于环境与资源领域 涂装和煤炭行业是与国计民生密切相关的重要产业 而涂装和煤炭行业生产过程中产生的高含盐难降解有机废水污染已成为制约其行业发展的瓶颈问题 本项目针对以涂装 煤炭焦化行业领域为代表的高盐有机工业废水排放量大 处理难和资源化水平低等问题, 开展基于导向型电渗析的工业废水趋零排放关键技术研究, 集成多学科先进理论和技术, 在废水生态循环利用和无机盐资源回收方面取得了突破性成果 主要创新性成果如下 : (1) 构建了基于修正 Gibbs 函数的重金属沉淀产物生成预测模型, 开发了四种针对溶解性有机物去除的新型絮凝剂, 创新性提出 聚二甲基二烯丙基氯化铵 + 聚合氯化铝 复合絮凝技术处理含腐殖质废水, 絮凝剂投加量比单独投加聚合氯化铝时减少 60%, 出水溶解性有机物和色度的去除率分别增加 60% 和 90% (2) 阐明了中度嗜盐菌 (Halomonas salina) 的嗜盐过渡区理论, 发现 7 种难降解有机污染物优势菌株, 研发离子调节 相容性溶质调节 接种量调节等嗜盐过渡区调控技术, 提高嗜盐菌的嗜盐性 ; 采用短程硝化 - 反硝化生物脱氮技术和优势菌技术, 实现盐度波动情况下的废水高效稳定生物处理 (3) 构建了高盐废水导向型电渗析浓缩体系, 实现废水有机物与盐的分质浓 1
缩, 即盐浓缩 5 倍, 有机物浓缩 1.5 倍, 攻克了传统脱盐工艺对反渗透浓水难以进一步浓缩及有机物和盐无差别浓缩的难题 (4) 发明微米级 TiO2 催化剂, 研发光催化氧化 - 膜分离工艺, 实现电渗析淡化液和 MVR 蒸发液中残留有机物彻底去除, 解决了光催化氧化技术应用中 TiO2 催化剂不易分离与循环利用的问题 (5) 集成了以浓缩导向型电渗析为核心的 预处理 - 反渗透 - 导向型电渗析 -MVR 全过程控制的 趋零排放 整装成套化技术, 突破性实现高盐废水同步减容和减有机物, 使浓缩过程中有机污染物的阻断率比传统工艺提高 70%, 进入 MVR 系统废水体积减少 80%, 使得投资和运行成本与传统趋零排放技术相比降低 20% 本项目探索了高盐有机工业废水高效预处理 嗜盐生物处理和分级脱盐处理的趋零排放耦合工艺, 实现了废水趋零排放与资源化的创新思路 本项目申请发明专利 26 项, 获得授权 17 项 ; 发表学术论文 52 篇 ; 培养硕士 20 人 本项目的研究成果已在河北 内蒙古等 7 个省市得到应用, 涉及焦化 涂装等 8 个行业, 近三年累计为广东格林精密部件股份有限公司 大唐户县第二热电厂等 10 家企业节支 4904.58 万元, 新增利润 1293 万元, 新增税收 417 万元 七 发现点 / 发明点 / 创新点 : (1) 构建基于修正 Gibbs 函数的重金属沉淀产物生成预测模型, 发明针对溶解性有机物去除的 4 种新型复合絮凝剂, 开发中和 - 复合絮凝和催化氧化 - 复合絮凝等强化复合絮凝工艺 由附件 1 2 3 4 9 10 27 的主要技术支撑材料支撑 (2) 研发高盐有机废水微生物处理的嗜盐过渡区调控技术, 发现 7 种难降解有机污染物优势菌株, 开发短程硝化 - 反硝化生物脱氮技术, 实现嗜盐菌对盐度波动范围大 (10000m/L-50000mg/L) 的高盐废水的高效稳定生物处理 由附件 5 6 7 11 18 21 22 的主要技术支撑材料支撑 (3) 发明两种新型电渗析技术, 构建高盐废水导向型电渗析浓缩体系, 实现废水有机物与盐的分质浓缩, 即盐浓缩 5 倍, 有机物浓缩 1.5 倍, 攻克了传统浓缩工艺对反渗透浓水难以进一步浓缩及有机物和盐无差别浓缩的难题 由附件 8 19 的主要技术支撑材料支撑 (4) 发明微米级 TiO2 催化剂, 研发光催化氧化 - 膜分离工艺, 实现电渗析淡化液和 MVR 蒸发液中残留有机物彻底去除 由附件 14 15 16 17 的主要技术支撑材料支撑 2
(5) 构建浓缩导向型电渗析为核心的 预处理 - 反渗透 - 导向型电渗析 -MVR 全过程控制 趋零排放 整装成套化技术, 使投资和运行成本与传统趋零排放技术相比均降低 20% 由附件 12 13 20 23 24 25 26 28 的主要技术支撑材料支撑 3
八 主要技术支撑材料 ( 一 ) 代表性论文 附件 编号 论文名称 / 刊名 影响 因子 年卷页码发表时间通讯作者第一作者其他作者 SCI 他 引次数 他引总 次数 署名是 否含国 外单位 A cleaner two-step synthesis of high 1 purity diallyldimethylammonium chloride monomers for flocculant preparation / Journal of 3.556 2005,17(5):798-8 01 2005-05 Fan Bin Tian Binghui Peng Xianjia, Luan Zhaokun 10 15 否 Environmental Sciences 2 Effect of nitrate or sulfate on flocculation properties of cationic polymer flocculants / Desalination 6.035 2007,208(1-3):13 4-145 2007-04 Tian Binghui Tian Binghui Ge Xiaopeng, Pan Gang, Luan Zhaokun 8 9 否 3 不同 ph 值下涂装废水中沉淀物形 成计算模拟预测及验证 / 化工进展 1.562 2018,37(12): 4938-4947 2018-12 池勇志付海娟 赵建海, 曹凌云, 田秉晖, 费学宁, 付翠莲 0 0 否 4
4 ph 对中和沉淀法处理涂装废水效 果影响及作用机理 / 环境工程学 报 1.243 2018,12(7):1896-1906 2018-07 池勇志付海娟 赵建海, 田秉晖, 付翠莲, 郑先强 0 1 否 5 高盐废水盐度对中度嗜盐菌生长动 力学的影响 / 环境工程学报 1.243 2013,7(10): 3755-3759 2013-10 田秉晖宋柳琼常青, 辛丽花 0 6 否 6 Zn(Ⅱ) 硫化物和苯酚对短程硝化污泥活性的抑制 / 环境工程学报 1.243 2017,11(10):5341-5350 2017-10 池勇志刘滔 付海娟 ; 宋建阳 ; 张昱 ; 田秉晖 ; 费学宁 0 1 否 7 Optimization of nutrient component for diesel oil degradation by Rhodococcus erythropolis/marine POLLUTION BULLETIN 3.782 2008,56(10): 1714-1718 2008-10 Li Guoqiang Huang Lei Ma Ting,Li Dan, Liang Fenglai, Liu Rulin 48 55 否 8 水溶液中苯酚电离形态表征及电渗析过程迁移 / 环境工程学报 1.243 2018, 12(9):2466-2474 2018-09 田秉晖冯雅萌 夏佰钦, 崔景科, 杨敏 0 0 否 5
( 二 ) 知识产权和标准规范 附件 编号 知识产权 ( 标准 ) 类别 知识产权 ( 标准 ) 具体名称 国家 ( 地区 ) 授权号 ( 标准编号 ) 授权 ( 标准发 布 ) 日期 证书编号 ( 标 准批准发布 部门 ) 权利人 ( 标准起草 单位 ) 发明人 ( 标准起 草人 ) 状态 9 发明专利 一种催化氧化 - 复合絮中国科学院生态环境凝的集成处理综合废中国 ZL 201110102104.X 2013/1/2 第 1111546 号研究中心水工艺 10 发明专利 一体化高效接触絮凝中国科学院生态环境中国 ZL 201110102086.5 2012/11/7 第 1071659 号反应器研究中心 11 发明专利 生物脱氮组合装置 中国 ZL 201510783883.2 2017/7/28 第 2566808 号 天津城建大学 12 发明专利 冻融倒级一体化废水中国科学院生态环境中国 ZL 201110102132.1 2013/7/24 第 1239333 号再生处理设备研究中心 13 发明专利 一种重油泥污染的膜天津天一爱拓科技有中国 ZL 201110037986.6 2013/3/26 第 1131775 号组件的清洗方法限公司 一体式光催化氧化 - 膜 14 发明专利 分离三相流化床循环反应装置 中国 ZL 201510570308.4 2018/6/19 第 2964249 号 天津工业大学 田秉晖, 罗九鹏, 辛丽花, 韩菲, 贾大伟田秉晖, 马玉涛, 辛丽花, 王秀, 罗久鹏, 贾大伟付翠莲, 臧亚楠, 池勇志, 费学宁, 刘滔田秉晖, 辛丽花, 马玉涛, 罗九鹏, 王秀, 张晓伟, 杨磊刘沐之, 张霞, 王萍, 阳震解立平, 李苗苗, 张伟红, 费学宁, 王云峰, 田振华 6
15 发明专利 16 发明专利 17 发明专利 18 19 20 21 太阳光催化氧化 - 膜分离三相流化床循环反应装置多功能太阳光催化氧化 - 膜分离三相流化床循环反应装置太阳光催化氧化 - 膜分离三相流化床内循环反应装置一种低碳环保的生活污水处理装置电渗析耦合离子交换树脂的脱盐装置脱盐与资源回收一体化的新型电渗析装置新型高含氮石化废水处理装置 中国 ZL 201310182025.3 2015/11/25 第 1853653 号 天津工业大学 解立平, 岳俊楠, 申春萌, 杨明沁 中国 ZL 201210419544.2 2015/6/17 第 1702681 号 天津工业大学 解立平, 王俊 中国 ZL 201310254417.6 2015/11/21 第 1820628 号 天津工业大学 解立平, 岳俊楠, 申春萌, 杨明沁 池勇志, 陈富强, 付 中国 ZL 201721460920.7 2018/5/25 第 7395244 号 天津城建大学 海娟, 张梦怡, 张博 文 池勇志, 陈富强, 张 中国 ZL 201820290416.5 2018/11/13 第 8067054 号 天津城建大学 梦怡, 付翠莲, 杨昆, 高修强 中国 ZL 201820288664.6 2018/12/4 第 8169581 号 池勇志, 陈富强, 田天津城建大学, 天津天秉晖, 郑先强, 刘沐一爱拓科技有限公司之, 付翠莲, 张新波 中国 ZL 201820393809.9 2019/1/8 第 8331748 号 天津城建大学 池勇志, 张博文, 李玉友 22 新型高含氮低碳氮比污水处理装置 中国 ZL 201820394133.5 2019/1/4 第 8313220 号天津城建大学 池勇志, 张博文, 李玉友 23 新型简易水锤消除装置 中国 ZL 201821420681.7 2019/4/30 第 8788088 号天津城建大学 池勇志, 刘芷源, 陈富强, 田秉晖, 付翠莲 7
24 自然能废水管道水质实时监测装置 中国 ZL 201721123164.9 2018/5/18 第 7359259 号天津城建大学 池勇志, 陈富强, 田秉晖, 郑先强, 刘沐之, 付翠莲, 张新波 付翠莲, 陈富强, 田 25 具有预警功能的污水水质监测装置 中国 ZL 201721123118.9 2018/5/18 第 7359258 号 天津城建大学, 天津天一爱拓科技有限公司 秉晖, 郑先强, 刘沐之, 池勇志, 张新波, 赵建海, 费学宁 26 废水中磷酸盐的资源化处理与定向回收装置 中国 ZL 201821625935.9 2019/7/12 第 9075572 号 天津城建大学, 天津天一爱拓科技有限公司 池勇志, 张梦怡, 刘沐之, 陈富强, 赵雅倩 27 工业废水中重金属离子的分步处理与资源化回收装置 中国 ZL 201821625760.1 2019/7/12 第 9082718 号 天津城建大学, 天津天一爱拓科技有限公司 付翠莲, 赵雅倩, 刘沐之, 张梦怡, 张博文 28 一种可以间歇冲刷曝气的 MBR 装置 中国 ZL 201120038546.8 2011/8/17 第 1894170 号 天津天一爱拓科技有限公司 刘沐之, 胡宏伟, 汪诗博 8