本成果具体涉及用于静滞水面的低能耗水动力抑藻装置。目前国内外现有的 利用物理方法抑制藻类生长的喷泉和推流器技术能耗高、辐射面积有限，本成果 利用机械原理，利用小型电机，形成持续击打水面的机械振动，在水面产生既有 横波又有纵波的表面波，利用表面波的传递距离远，频率较慢的特点，传波过程 中水面各点上下运动，在竖直方向上形成持续的紊动，营造不利于藻类的生存环 境，继而干扰藻类的生长，实现藻类的生长抑制。

1.痛点问题 随着我国城镇化的快速推进，城市污水和污泥处理量急剧攀升，2021年市政污泥规模超过7000万吨，高效低成本减量化、稳定化、无害化和资源化污泥处理处置已成为我国可持续发展的重要且紧迫的需求。城市的快速发展导致原本处于郊区的污水处理厂已处于市区，现有污泥处理技术（如干化+焚烧，厌氧消化、好氧堆肥等）由于臭气排放存在明显的“邻避效应”，周边居民反对强烈；同时存在处理成本高，或减量化不足导致污泥运输费用高和运输臭气外溢等问题。 2.解决方案 超低能耗高效安全污泥湿式氧化处理技术（SEUE-WAO）利用高温和一定压力，以富氧空气作为氧化剂，在液相中将有机物分解为二氧化碳、水等无机物或小分子有机物的化学过程。 1)该技术全程封闭运行，污泥湿式氧化产生的反应气经过喷淋处理和土壤滤池过滤后可达标排放，实现了臭气的零排放，彻底解决“邻避效应”。 2)本技术开发了高效自清洁低阻污泥-污泥换热技术，将污泥有机物氧化反应释放的能量深度回收用于预热调质污泥，工艺能耗大幅降低，只需要少量加热甚至无需电加热可维持工艺系统运行，同时开发的反应泥余压余热储存与利用新工艺，实现了工艺超低成本、高效安全运行。 3)该技术处理后的污泥含水率可降低至40%以下，减量化~80%，大大减少运泥运输费用，处理后的污泥气味小，减小了臭气外溢的风险。 4)该技术灵活性强，根据处置路径的不同，可调整工艺参数。处理后的污泥处置路径多样，可作为包装类纸板的填料资源化利用，也可用于制砖、陶粒等建材利用，或用于焚烧处置。 综上，本技术臭气零排放，环境友好性佳，解决了现有技术的二次污染和邻避效应难题；同时充分回收能量，具有超低处理成本、安全高效、自动化程度高、产物可资源化利用等优点。 3.合作需求 1）成立新公司进行示范工程建设的资本投资； 2）拥有污泥处理业务资源的水务集团等企业进行合作推广应用； 3）构建针对产品工程化推广的专业化管理和运营团队。

技术特点及优势 1、对现有的用于污水处理的膜进行改性，提高膜通量，减小跨膜压力。膜通量较现有膜提高2倍以上，跨膜压力只有1米左右水柱。 2、突破了以往MBR膜都是与泥水直接接触的固有形式，对MBR结构进行了改进，减少膜与污泥、胞外聚合物（EPS）等膜污染关键物质的接触，可以极大缓解膜污染问题； 3 、采用的廉价耐污染膜材料，延长膜的使用寿命，降低运行成本； 4 、控制反应器微生物处于内源呼吸期，反应器中能有效建立细菌—原生动物—后生动物微生态系

本发明公开了一种耦合太阳能与化学链空分技术的低能耗富氧燃烧系统，该系统包括干蒸汽制取装置、化学链空分装置以及富氧燃烧装置，其中，干蒸汽制取装置包括太阳能集热器、蒸汽发生器和分流器，干蒸汽制取装置生成的干蒸汽经分流器分为两股：一股干蒸汽进入化学链空分装置用于吸氧反应器的流化气，另一股干蒸汽进入富氧燃烧装置，化学链空分装置生成的高纯度氧气进入富氧燃烧装置与干蒸汽和燃料进行混合燃烧，产物经简单冷凝分离后获得高纯度的二

成果与项目的背景及主要用途： 共沸物的形成是由物质的性质决定的，对大多数物系来讲，会形成最低共沸 物（比最高共沸物多很多）。共沸物一旦形成，除非有分相的体系，否则是不能 拿到高纯度物质的，比如，乙醇和水的体系，在常压状态下，理论上精馏得到的 乙醇最高浓度是 95.6%（wt），通常的做法是加入苯等作为携带剂可以得到无水 乙醇。我们采用变压的操作方法分离共沸混合物，适用于乙腈-水，乙酸乙酯-乙 醇等绝大多数物系，产品乙腈，乙酸乙酯和乙醇的浓度可以达到 99.0%-99.9%（视 杂质不同，可能有差异）。 技术原理与工艺流程简介： 从含有乙腈的废水中（或含有乙酸乙酯和乙醇的混合物中）利用变压操作改 变共沸点的方法进行共沸精馏，以乙酸乙酯和乙醇的混合物分离为例，第一个塔 在减压下操作，共沸组成 26%（乙醇），第二塔常压操作，共沸组成 31%（乙 8天津大学科技成果选编 醇），这样就可以在塔釜得到纯度很高的乙酸乙酯，在第一个塔底得到高浓度的 乙醇。利用我们独特的技术，可以在系统设计过程中，进行优化设计，使能量消 耗大大降低。 技术水平及专利与获奖情况： 采用上面的工艺，从乙腈-水的混合物中分离得到高纯度的乙腈（≥99.5%）。 应用前景分析及效益预测： 该方法适用于大多数的有共沸物的体系，应用面广，系统操作简便、弹性大， 可以采用板式塔和填料塔相结合的方案更提高了原料的适应性，回收后的溶剂纯 度高，完全可以返回使用，大大降低厂家生产成本，经济效益非常可观。可以视 具体物系提供详细的经济分析报告。 应用领域：石油化工，精细化工，医药行业等等。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模） 原料主要是工业生产过程中加入的溶剂，或者有机反应过程中产生新的物质， 所需的设备主要是两套精馏塔，原料、产品贮罐和简单的仪表等，可以室外操作， 厂房规模小，投资规模大小视原料情况和处理量，具体问题具体分析。 合作方式及条件：技术转让或技术服务。

随着工业和城市的发展，污水处理率的提高，城市污泥产量必然越来越大。污泥是一种很有利用价值的潜在资源，为了充分利用这种资源，减少环境公害，世界上许多国家都在大力发展污泥处置和利用的各种技术。相对于发达国家来讲，我国污泥处理利用技术还比较落后，同时考虑到我国是一个农业大国。因此，将经过稳定 化、无害化处理后的污泥进行土地循环利用，是我国污泥资源化利用较有前景的一种途径。鉴于污泥土地利用所涉及的研究与利用等方面的种种问题，要想达到安全有效的目标，政府有计划地组织环境保护部门同农业部门开展污泥土地利用方面

共沸物的形成是由物质的性质决定的，对大多数物系来讲，会形成最低共沸物（比最高共沸物多很多）。共沸物一旦形成，除非有分相的体系，否则是不能拿到高纯度物质的，比如，乙醇和水的体系，在常压状态下，理论上精馏得到的乙醇最高浓度是95.6%（wt），通常的做法是加入苯等作为携带剂可以得到无水乙醇。我们采用变压的操作方法分离共沸混合物，适用于乙腈-水，乙酸乙酯-乙醇等绝大多数物系，产品乙腈，乙酸乙酯和乙醇的浓度可以达到99.0%-99.9%（视杂质不同，可能有差异）从含有乙腈的废水中（或含有乙酸乙酯和乙醇的混合物中）利用变压操作改变共沸点的方法进行共沸精馏，以乙酸乙酯和乙醇的混合物分离为例，第一个塔在减压下操作，共沸组成26%（乙醇），第二塔常压操作，共沸组成31%（乙醇），这样就可以在塔釜得到纯度很高的乙酸乙酯，在第一个塔底得到高浓度的乙醇。利用我们独特的技术，可以在系统设计过程中，进行优化设计，使能量消耗大大降低。应用前景分析及效益预测：该方法适用于大多数的有共沸物的体系，应用面广，系统操作简便、弹性大，可以采用板式塔和填料塔相结合的方案更提高了原料的适应性，回收后的溶剂纯度高，完全可以返回使用，大大降低厂家生产成本，经济效益非常可观。可以视具体物系提供详细的经济分析报告。

图1 零能耗制冷纤维织物制备技术示意图 零能耗智能制冷织物将光电超材料技术与智能纺织技术结合，旨在将随机结构排布的微纳材料与批量制备工艺相结合制备多材料功能纤维，引入特定波段光学反射与辐射能力的新特性，构建在阳光直射的室外环境下具有显著的降温效果（1-30°C范围内可控）的零能耗辐射制冷智能织物（图1），是材料-光学-纺织技术的跨领域多学科协同创新。   图2 零能耗智能制冷织物初步结果示意图：(a) 多材料纤维实物展示图；(b) 多材料纤维光学照片；(c) 多材料纤维缝纫照片；(d) 制冷织物实物展示图；(e) 制冷织物光学照片。 基于多材料纤维及纤维束制冷纱线结构设计和光学材料调控，批量纤维制备工艺已获得均匀连续的制冷纤维（图2 a, b），纤维强度足以利用缝纫机在商用面料上进行任意文字和形状的绣花。在此基础上，进一步利用纺纱和织造技术，得到在太阳辐射波段具有＞90%反射率、在中红外波段具有＞90%发射率的、经纬编织的光学超材料制冷织物（图2 d, e）。   图3 零能耗制冷织物模拟测试。(a) 制冷织物样品降温测试结果曲线图；(b) 制冷织物样品与商用织物样品降温测试对比结果曲线图；(c) 制冷织物样品与商用防晒衣样品降温测试对比结果曲线图。 经严格的测试，零能耗制冷织物样品可实现全天低于环境温度2-10℃的良好辐射制冷效果（图3a）。在此基础上，对样品织物、一系列商用织物（棉、氨纶、雪纺、麻布、防晒衣）以及模拟裸露皮肤进行对比降温测试（图3 b, c），在正午太阳辐射功率最强的整个时间段，织物样品低于不同商业面料5-7℃，低于不同品牌的防晒衣3-7℃。进一步在人体皮肤表面和小车模型内部进行降温测试（图4），与普通棉织物相比，智能制冷织物覆盖的人体皮肤表面可低~3℃，小车与空白小车的差值温度可达~30℃，与反光车罩覆盖的小车的差值温度可达~27℃，具有优异的降温效果。   图4 零能耗制冷织物降温测试。(a) 人体降温测试红外图；(b) 小车模型降温测试。 零能耗制冷织物可对人体局部微环境实现高效的热学调控，提供一种低成本、零能耗、高效的个人热管理方案，颠覆传统制冷技术，尤其是克服室外人体热管理技术固有的低效率、高能耗、大体积等瓶颈问题，并缓解传统制冷耗能导致的碳排放；零能耗制冷织物体系基于批量纤维制备技术以及先进纺纱织造工艺，具有零功耗降温、低成本、可产业化批量生产特征，与现有纺织行业相兼容，适合大规模推广制备和产业化应用；零能耗制冷织物秉持可持续发展的理念，采用可降解的服用聚合物材料和低成本的微纳颗粒为原料，打造低排放、可循环、绿色环保、柔软亲肤、舒适透气的可穿戴终端产品。应用前景广泛，可用于包括高端智能服装、特种服装、高端先进建材、个人热管理装置、冷链系统、智能仓储系统等领域，对纤维新材料技术和高端纺织产业的发展具有里程碑式的意义。

项目成果/简介:图1 零能耗制冷纤维织物制备技术示意图零能耗智能制冷织物将光电超材料技术与智能纺织技术结合，旨在将随机结构排布的微纳材料与批量制备工艺相结合制备多材料功能纤维，引入特定波段光学反射与辐射能力的新特性，构建在阳光直射的室外环境下具有显著的降温效果（1-30°C范围内可控）的零能耗辐射制冷智能织物（图1），是材料-光学-纺织技术的跨领域多学科协同创新。 图2 零能耗智能制冷织物初步结果示意图：(a) 多材料纤维实物展示图；(b) 多材料纤维光学照片；(c) 多材料纤维缝纫照片；(d) 制冷织物实物展示图；(e) 制冷织物光学照片。基于多材料纤维及纤维束制冷纱线结构设计和光学材料调控，批量纤维制备工艺已获得均匀连续的制冷纤维（图2 a, b），纤维强度足以利用缝纫机在商用面料上进行任意文字和形状的绣花。在此基础上，进一步利用纺纱和织造技术，得到在太阳辐射波段具有＞90%反射率、在中红外波段具有＞90%发射率的、经纬编织的光学超材料制冷织物（图2 d, e）。 图3 零能耗制冷织物模拟测试。(a) 制冷织物样品降温测试结果曲线图；(b) 制冷织物样品与商用织物样品降温测试对比结果曲线图；(c) 制冷织物样品与商用防晒衣样品降温测试对比结果曲线图。经严格的测试，零能耗制冷织物样品可实现全天低于环境温度2-10℃的良好辐射制冷效果（图3a）。在此基础上，对样品织物、一系列商用织物（棉、氨纶、雪纺、麻布、防晒衣）以及模拟裸露皮肤进行对比降温测试（图3 b, c），在正午太阳辐射功率最强的整个时间段，织物样品低于不同商业面料5-7℃，低于不同品牌的防晒衣3-7℃。进一步在人体皮肤表面和小车模型内部进行降温测试（图4），与普通棉织物相比，智能制冷织物覆盖的人体皮肤表面可低~3℃，小车与空白小车的差值温度可达~30℃，与反光车罩覆盖的小车的差值温度可达~27℃，具有优异的降温效果。 图4 零能耗制冷织物降温测试。(a) 人体降温测试红外图；(b) 小车模型降温测试。零能耗制冷织物可对人体局部微环境实现高效的热学调控，提供一种低成本、零能耗、高效的个人热管理方案，颠覆传统制冷技术，尤其是克服室外人体热管理技术固有的低效率、高能耗、大体积等瓶颈问题，并缓解传统制冷耗能导致的碳排放；零能耗制冷织物体系基于批量纤维制备技术以及先进纺纱织造工艺，具有零功耗降温、低成本、可产业化批量生产特征，与现有纺织行业相兼容，适合大规模推广制备和产业化应用；零能耗制冷织物秉持可持续发展的理念，采用可降解的服用聚合物材料和低成本的微纳颗粒为原料，打造低排放、可循环、绿色环保、柔软亲肤、舒适透气的可穿戴终端产品。应用前景广泛，可用于包括高端智能服装、特种服装、高端先进建材、个人热管理装置、冷链系统、智能仓储系统等领域，对纤维新材料技术和高端纺织产业的发展具有里程碑式的意义。知识产权类型:发明专利知识产权编号:CN111575823A、CN111826965A、CN111455484A、CN111455483A、CN111560672A、2021101783117、2021100207492技术先进程度:达到国际领先水平成果获得方式:与企业合作获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:源头创新计划-人才发展专项获得经费:300.00万元

成果介绍水资源匮乏是全球绿色可持续发展面临的重大问题之一。地球周围空气中的水含量预计有1300万亿升，相当于全球湖泊淡水总含量的10[%]。对于这一“零成本”资源的综合利用，一方面，将有效缓解淡水资源短缺问题；另一方面，将实现对空气湿度的调控，为人类活动和生活居住提供舒适的空间，并改变人类的生存方式。基于上述挑战，本项目拟研制基于超强吸水二维纳米片的无能耗空气水捕获材料，并搭建相关水捕获装置。在水捕获装置中，超强吸水二维纳米片可以高效、主动地吸附空气湿度中的水分，吸附饱和后，在太阳光的照射下，吸附水将蒸发释放并收集，从而实现可循环的、无额外能量输入的空气水捕获。技术创新点及参数本项目的技术优势在于，超强吸水二维纳米材料的空气水捕获容量达自身重量的658[%]，且捕获水可以在45ºC左右（即太阳光触发下）解吸，从而实现了理想的、无额外能量输入的、淡水捕获和供给。在理想情况下，1Kg超强吸水二维纳米材料可以在1天之内捕获21.5L的安全淡水。此外，本项目的超强吸水二维纳米材料可以用于研制可旋转湿度控制玻璃窗。玻璃窗朝空间内的一侧旋涂超强吸水二维纳米片，在调节空间内湿度达到一定程度后，180度旋转玻璃窗，空间外的太阳光将刺激吸附水的释放，从而实现了一种无能耗的空间内湿度可循环控制策略。这种湿度控制玻璃窗对未来的建筑设计、武器装备等领域将产生颠覆性影响。市场前景目前国内外研究的空气水捕获材料主要存在吸附量低、循环利用能耗高、材料制备复杂等缺点，本项目的超强吸水二维纳米片将有效弥补这些缺点，实现安全、绿色、无能耗的空气水捕获挑战目标，并实现产业化生产和应用。这一装置将为军民在山区、沙漠、海洋等安全淡水资源短缺地区提供一种简便高效的无能耗淡水供给策略。