1 成果简介利用生物方法进行污水处理，已经经历了一个多世纪的发展。但是，在活性污泥法的应用中，仍然存在以下主要缺点：曝气池占地面积很大，曝气后气体排放造成二次污染；曝气过程中活性污泥、空气和污水三相混合不均匀，氧传递速率较慢，氧气利用率不高，使得曝气效率低；剩余污泥排放量大。本研究室基于多年来对环流反应器流体力学特性和工程应用的研究，提出了采用多级环流装置作为活性污泥曝气的新方式，并经过 10 多年的基础、应用以及工业化研究，形成了一套高效的活性污泥的处理污水的新工艺—多级环流曝气工艺。该工艺可改善氧的传质，增加氧的利用率，从而减少动力消耗；该工艺还可减少生物处理过程中剩余污泥的产量，减轻处理污泥的负担；同时，该工艺的生物处理构筑物占地面积显著减小，可节约投资。该工艺已经完成了 20 吨/天的工业中试，通过了专家鉴定；并在处理印 染污水等方面已经建成了工业应用装置，目前运行良好。 在多级环流曝气工艺的基础上，针对含有中低浓度难降解有机物的污水，本研究室又开发了厌氧-好氧耦合环流曝气污水生物处理技术，以提高难降解有机物的处理效率。通过在多级环流塔内的悬浮污泥中添加具有特殊孔隙结构和尺度的载体材料，利用氧的传递阻力在载体内部形成厌氧菌生存的环境，构成专性厌氧菌生长区。通过被动扩散和流体的冲刷作用，有机物可以扩散进入载体内部，并被厌氧菌降解，同时载体内部的厌氧降解产物也可进入流化床主体，实现厌氧生物降解和好氧生物降解的耦合。该工艺具有高效的好氧降解过程和厌氧降解过程， 且将厌氧和好像过程结合在一个装置中进行，高度集成化，设备投资小、处理效率高、占地面积小。该工艺已经在含酚废水、 PTA 废水、炼油废水方面已经开展了大量的工艺开发和工业模拟实验，取得了理想的处理效果。2 技术指标（ 1） 多级环流曝气：溶解氧浓度可达到 6mg/L 以上，较廊道式曝气池，占地面积可减小 80% 以上，处理时间可缩短 50%以上。 （ 2） 厌氧-好氧耦合环流曝气： COD 的容积负荷可达到 7g/L∙d 以上，对 COD 浓度小于2500 mg/L 的含酚废水、 PTA 废水等废水， COD 去除率达到 95％以上。3 应用说明该技术主要针对各类石化、化工及其他含有难降解有机物废水的处理，小规模现场集成式污水处理（如机场、远郊住宅小区等）以及污水的点源治理。 多级环流曝气应用包括两种方式：① 以环流曝气塔式设备替换现有的曝气池、初沉池；② 在现有的深度在 4m 以上的廊道式曝气池进行改造。多级环流曝气塔为新型塔式曝气处理设备为专利设备，具有处理效率高，占地面积小等显著优势。 20 吨/天的工业中试结果（乙烯综合废水， COD 约为 1000 mg/L，）显示，和该厂现有的廊道式曝气池相比，占地面积可减小 80% 以上，处理时间可缩短 50%以上， 出口废水稳 COD 定在 60 mg/L 以内，特别适合于土地资源紧张、处理效率要求高的生产、生活部门。多级环流曝气塔顶部还有集成的泥水分离器，可将出水中的污泥分离，在污泥沉降良好的情况下，可直接排放，不需要初沉和二沉设备，使设备投资、能耗以及占地面积大幅度降低；即使对沉降性能不佳的污泥，也可达到初沉的作用，节省初沉设备和运行费用。 通过对现有的深度在 4m 以上的廊道式曝气池进行改造，也可实现多级环流曝气，方法是在曝气池内改造曝气系统，加装多级导流筒内构件。其改造简单，投资小，但对废水处理的效果有显著的提高。采用多级环流曝气后，曝气池内的溶解氧浓度提高 50% （可达到 6 mg/L以上）以上，悬浮污泥浓度提高 30%以上，在达到相同处理效果的前提下，水力停留时间可减小 50%以上，处理负荷提高 50%以上，特别适合于对现有装置增容的技术改造。由于溶解氧浓度高，剩余污泥的产量也显著降低。 厌氧-好氧耦合环流曝气工艺，通过在多级环流曝气塔中添加高孔隙率的聚合物填料，在填料内部形成的缺氧环境，可发生水解-酸化反应，通过水解-酸化将难降解有机物降解为挥发性脂肪酸，进一步由装置中主体的悬浮污泥进行好氧代谢，实现了厌氧—好氧生物降解的耦合，提高了难降解有机物的降解效率。工业模拟装置的研究表明，对 COD 浓度达到 3500mg/L 的含酚废水，采用厌氧-好氧耦合环流曝气工艺， 24h 内 COD 可降解至 100 mg/L 以下；对 COD 浓度达到 2500 mg/L 的 PTA 废水，采用厌氧-好氧耦合环流曝气工艺， 16 h 内 COD可降解至 100 mg/L 以下；对 COD 达到 2000 mg/L， BOD/COD<0.1 的炼油废水，采用厌氧-好氧耦合环流曝气工艺， 24 h 内 COD 可降解至 60 mg/L 以下。上述处理效果，均优于传统的 A/O 或者 A/A/O 续批式联合工艺，占地面积低于这些工艺的 1/8。4 合作方式商谈。

通过多年集中攻关，针对性地解决了生物质气化转化效率低、焦油、粉尘污染等问题。开发了较空气气化、 氧气气化等技术具有明显优势的秸秆等氧气—水蒸气联合气化装置及工艺，大幅促进了氢气、碳氢化合物的生成。整个系统实现了高品质富氢燃气大规模生产、余热利用、基于焦油完全转化利用的污染物零排放。目前整套技术已经在研发建设的秸秆处理量 1t/天气化系统上完成调试，正在进行系统大型化、集成化、工程化研究。

本成果发明了以秸秆和废弃动物蛋白酸解氨基酸为原料，物料和空间均无需严格灭菌下大规模制造木霉固体菌种的技术工艺，突破了木霉全元生物有机肥制造技术瓶颈。 一、项目分类 显著效益成果转化 二、成果简介 木霉生物量大、根表定殖能力强、次生代谢产物种类多和含量高，促生和生防效果比细菌更显著，但木霉在液体扩繁后期不能有效产孢，需再进行固体发酵才能获得高浓度木霉固体菌种，传统工艺原料贵、物料严格灭菌成本高，难以扩大规模，这是木霉生物有机肥产业中的技术瓶颈。本成果发明了以秸秆和废弃动物蛋白酸解氨基酸为原料，物料和空间均无需严格灭菌下大规模制造木霉固体菌种的技术工艺，突破了木霉全元生物有机肥制造技术瓶颈。

以工业发酵柠檬酸的废弃玉米渣（含菌丝体）和食用菌工厂化栽培产生的大 量菌根、菌渣为原料，采用高效生物转化和膜谱分离技术制备新一代植物源氨糖 产品，具有高纯度、无甲壳致敏源、无腥味、无重金属污染的特点，能够促进关 节软骨恢复、缓解骨关节痛、辅助治疗骨关节炎，是重要的医药和功能食品原料。 项目申报专利 13 件，其中授权发明专利 3 件，授权实用新型专利 2 件；获得省高新技术产品 5 个；获国家星火计划 1 项、江苏省重大成果转化 A 类项目 1 项、国际科技合作计划（中以合作项目）1 项、江苏省重点技术创新计划项目 1 项江苏省绿色制造清洁生产及工业循环经济项目 1 项；获具有国际先进水平的省级鉴定成果 2 项；获中国发明创业银奖 1 项。项目实施应用单位建立了新型氨糖柔性生产线，生产的产品总量占国内生产总量的 20%以上，近三年来新增销售 11.3亿元，新增利润 1.22 亿元，税收 5088 万元，出口创汇 5947 万美元。项目解决了原料几丁质含量低、提取效率低、精制工艺难等瓶颈问题，提升了氨糖产业的技术水平和综合效益。 

我省沿海地区生物质资源丰富，开发利用各类生物质资源用于制备PBS类生物可降解材料，将有力地推动我省生物基聚酯技术的进步，不仅符合科技创新的精神与节能减排的要求，而且将引领生物经济的潮流，而且将力争为我省循环经济的发展和绿色GDP增长作出贡献。本项目旨在开发利用可再生生物质资源厌氧发酵固定二氧化碳生产丁二酸的新型生产工艺与方法，制备满足聚合工艺和技术要求的丁二酸单体，在此基础之上，进一步开展丁二酸/丁二元醇的直接聚合、再以反应挤出工艺制备PBS类聚酯。南京工业大学科研人员经过不懈的努力，在生物基丁二酸及PBS类聚酯的生物制造研究方面取得了重大突破，技术水平居于国内领先、国际先进水平。课题组筛选获得一株具有自主知识产权的丁二酸生产菌株，可以利用玉米粉以及玉米秸秆、玉米芯等生物质水解液作为碳源，目前已建立一条年产500吨丁二酸的生产线。以上述生物基丁二酸为原料合成了重均分子量为100，000的PBS，以及重均分子量为120,000的PBTS材料。PBS与PBTS的制备已成功完成了50 L釜的中试研究。

在国际水科学院终身院士王宝贞教授主持下，哈尔滨工业大学（深圳研究生院与水污染控制研究中心）自主研发成功国内外首创的专利技术——强化淹没生物膜-活性污泥复合生物处理工艺（简称EHYBFAS工艺，专利号200620017991.5）。参与研发人员主要有：金文标、曹向东、王淑梅，以及哈工大深圳研究生院2005级部分研究生、2006级部分研究生。该技术不仅实现了污泥停留时间跟水力停留时间的分离，且实现了悬浮态活性污泥的停留时间与附

“NMT界乔布斯”许越先生推荐创新平台 中关村NMT产业联盟推介成员单位创新产品 “生物安全，人人有责” 推出背景： 在国际竞争白热化，战争形态多样化的今天，生物安全已成为国家安全的重要组成部分，为积极应对这一挑战，2019年10月，生物安全法草案于首次提请十三届全国人大常委会第十四次会议审议。本次新冠肺炎疫情的爆发，让各界更加意识到，生物安全对于确保国家安全、保障社会稳定、人民群众生命安全和身体健康的重要性。 国家安全就是国家竞争，归根结底又是科技实力的竞争！因此，作为中国的高新技术企业，中关村NMT联盟的会员单位，旭月（北京）科技有限公司利用20多年的技术积累，以NMT：非损伤微测技术为底层核心技术，迅速推出了与国家生物安全相关多种检验，监测仪器设备，以及适用于多个学科及领域的研发平台： 《NMT生物安全创新平台》特制系列产品！   应对挑战： 1）微生物检测：微生物的生长繁殖及代谢过程，为微生物的药物研究提供了方向，NMT对微生物如细菌、真菌、微藻的分、离子流速检测，能够快速确定微生物生长过程中的产物，有效地对微生物药物进行确定及筛选。 2） 安全性：NMT是用于研究活体材料的生理环境，其所检测的Na+、H+、K+、Cl-等与细胞能量代谢、细胞凋亡、细胞形态维持等生理过程直接相关。 分类及用途： 1）《微生物药物研究NMT工作站》（型号：NMT-MDR-100） 基于底层核心NMT技术，以及成熟的技术解决方案，让科研人员可以马上投入相关科研创新工作。   2）《微生物药物研究NMT工作站》（型号：NMT-MDR-200） 基于底层核心NMT技术，结合自身科研兴趣，以及其它相关技术参数，在我方技术人员协助下形成技术解决方案，让科研人员建立更具独有创新特色的实验平台。   《微生物药物研究NMT工作站》（型号：NMT-MDR-100） 应对挑战： 1）微生物检测：微生物的生长繁殖及代谢过程，为微生物的药物研究提供了方向，NMT对微生物如细菌、真菌、微藻的分、离子流速检测，能够快速确定微生物生长过程中的产物，有效地对微生物药物进行确定及筛选。 2） 安全性：NMT是用于研究活体材料的生理环境，其所检测的Na+、H+、K+、Cl-等与细胞能量代谢、细胞凋亡、细胞形态维持等生理过程直接相关。 用途： 基于底层核心NMT技术，以及成熟的技术解决方案，让科研人员可以马上投入相关科研创新工作。   参数： 1.基本功能： 1.1针对微生物药物研究设计 1.2活体、原位、非损伤检测 1.3可检测指标：H+、K+、Na+、NH4+、Ca2+、Mg2+、Cl-、O2、H2O2 2.性能： 2.1自动化操作 2.2长时间实时和动态监测 2.3无需标记 2.4立体3D流速检测 3.软件： 3.1imFluxes智能软件，可直接检测、输出离子分子的浓度与流速 《微生物药物研究NMT工作站》（型号：NMT-MDR-200） 应对挑战： 1）微生物检测：微生物的生长繁殖及代谢过程，为微生物的药物研究提供了方向，NMT对微生物如细菌、真菌、微藻的分、离子流速检测，能够快速确定微生物生长过程中的产物，有效地对微生物药物进行确定及筛选。 2） 安全性：NMT是用于研究活体材料的生理环境，其所检测的Na+、H+、K+、Cl-等与细胞能量代谢、细胞凋亡、细胞形态维持等生理过程直接相关。 用途： 基于底层核心NMT技术，结合自身科研兴趣，以及其它相关技术参数，在我方技术人员协助下形成技术解决方案，让科研人员建立更具独有创新特色的实验平台。   参数： 1.基本功能： 1.1针对微生物药物研究和研发设计 1.2活体、原位、非损伤检测 1.3可检测指标：H+、K+、Na+、NH4+、Ca2+、Mg2+、Cl-、O2、H2O2 1.4可实时监测和记录检测时的环境参数：温度、湿度、大气压、海拔、经纬度 1.5配备新指标拓展功能 2.性能： 2.1自动化操作 2.2长时间实时和动态监测 2.3无需标记 2.4立体3D流速检测 3.软件： 3.1imFluxes智能软件，可直接检测、输出离子分子的浓度与流速，以及检测时的环境参数

其他成果/n一种复合物理场协同强化菜籽蛋白糖基化改性的方法，包括如下步骤：1)菜籽蛋白的制备；2)菜籽蛋白溶液的配制；3)蛋白质‑糖混合溶液的配制；4)微波‑超声波复合物理场协同处理；5)离心分离；6)透析与干燥。其中，步骤3)中，微波的功率为200～500W，超声波的功率为100～300W，反应体系的温度为60～70℃，反应时间为6～10min。本发明利用微波快速加热效应和超声波的机械搅拌与加速扩散作用，可避免反应体系出现局部高温现象，使糖基化反应更为均匀；同时微波的电磁场与超声波的空穴作用会在反应体系中形成超临界高温与高压的微环境及界面浓缩现象，从而避免传统湿热法下由于长时间持续高温作用而产生褐变物质，消除了色泽对产品的影响。

这一项目以新一代大型电站锅炉、核反应堆及蒸汽发生器、流化床、石油天然气高效开采和储运等设备中的复杂多相流与传热传质问题为具体研究对象，同时对上述具体工业应用中带共性的基本现象进行重点研究，以便得出具有普遍意义的多相流热物理理论，取得深入系统的成果，既为上述工业发展提供扎实的理论基础，又为建立多相流热物理新年的学简直体系作出贡献。

随着纳米光子学的发展，具有超颖性质的人工微结构吸引了众多研究。针对日益增长的研究和设计需求，北京大学物理学院方哲宇及其研究团队实现了一种自洽的框架——BoNet，其结合了贝叶斯优化（Bayesian optimization）和卷积神经网络（convolutional neural network），实现了纳米结构对于超强光学手性的自学习。基于此框架，他们将纳米结构设计表示为图形，并输入卷积神经网络进行电场分布和反射光谱的学习，此过程不需要将纳米结构参数化为向量，因此最大化的保留了其几何信息和边界条件。同时，利用贝叶斯优化以实现对纳米结构远场光学手性的优化，并运用其采样样本反复训练神经网络实现自学习。利用BoNet，他们针对远场反射光谱的圆二色性进行优化并逼近了其理论极限(CD = 1)，同时利用神经网络匹配预测的近场电场分布，对获得的强光学手性进行分析解释。 此框架能够被直接推广用于其他光学性质的自学习优化，例如实现反常透射，偏振态调制和相位调制。更进一步的，此方法论能够帮助设计更多的，具有良好光学性质和运用价值的纳米光子学器件，比如消色差超透镜，超灵敏的微传感器以及智能超表面等。此研究同时能够启发更多数据驱动的研究，通过利用人工神经网络和其他机器学习的方法，实现对传统科学研究的新探索，在制药，引物设计，固体结构分析上启发新突破。 该工作于2019年11月19日在线发表于学术期刊《PHYSICAL REVIEW LETTERS》上，题为“Self-Learning Perfect Optical Chirality via a Deep Neural Network”(DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.213902)。北京大学物理学院方哲宇研究员是本文的通讯作者，李瑜，徐优俊，姜美玲为该文的共同第一作者，北京大学定量生物学中心来鲁华教授为合作者，北京大学为唯一通讯作者单位。该工作得到得到了科技部、教育部、国家自然科学基金委、北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室、北京大学纳光电子前沿科学中心、量子物质科学协同创新中心、北京大学高性能校级计算平台、北京大学生命科学中心高性能计算平台等单位的支持。用于近远场计算的神经网络结构表征实现了逼近理论极限的高手性，并利用神经网络对近场分布进行分析