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水处理行业环保新进步
发布时间：
2019-01-22
来源：
环保圈
水处理行业环保新进步
热烈祝贺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”项目荣获国家科学技术进步奖二等奖。
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。
二、城市集中式再生水系统水质安全协同保障技术及应用
污水再生利用是解决我国水资源短缺问题、改善水环境质量的重要途径，其核心是水质安全保障。污水中的污染物种类多、浓度高，如何保障再生水水质安全，特别是总氮、病原微生物等难控制污染物的高标准去除，是污水再生利用面临的突出难题。
该项目以城市再生水利用安全保障为目标，经过15年的技术研发，突破了深度脱氮、高效消毒、管网水质控制、全过程监控等技术难题，形成了水质安全协同保障成套技术和关键设备。获得的主要创新性成果包括：
(1)开发出AAO/反硝化滤池深度脱氮技术，实现了再生水高标准稳定脱氮。
(2)突破了臭氧/紫外线/氯消毒技术、大型臭氧发生器和大流量紫外线消毒设备制造技术，实现了大规模再生水系统高标准消毒。
(3)开发出再生水输配管材评价优选方法，形成了管网水质风险控制技术，支撑了输配管网水质保障。
(4)构建了水质安全监控体系，编制了国家标准和ISO国际标准，支撑了再生水系统稳定运行。发表学术论文90篇，其中SCI论文45篇，获中国、美国专利和软件著作权56项，主编ISO国际标准、国家标准和行业标准各1项;成果应用于中国、美国、韩国等458个污水再生处理工程项目，处理能力总计2548 万m3/d，包括国际上规模最大的再生水厂(100万m3/d)。通过项目成果应用，累计生产再生水20亿m3(2015-2017年)，新增销售额约46亿元、利润约10亿元。获2017年环保部科学技术奖一等奖、中国专利优秀奖、全国优秀工程咨询成果奖一等奖、北京市优秀工程咨询成果一等奖等奖励。
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