高级氧化水处理综合实验装置在本科教学实验中的应用

该项目的关键技术已获批国家自然科学基金项目 2 项，江苏省科技厅社会发展项目 1 项。 1、项目简介 根据污水处理过程工艺特点、现场设备以及工厂环境，以 LabVIEW 和 PLC 相结合，通过 Profibus 总线、Internet 网络及 GSM 无线平台实现数据采集与共享的污水处理远程在线监控系统。并把 LabVIEW、Datasocket、GSM 无线通信和 WEB等技术应用到污水处理过程在线远程监控，实现了真正意义的监控管一体化，提升了水处理厂的自动化水平和故障实时处理能力。系统以西门子工控机作为上位机，PLC 系统采用西门子的 S7-300。基于LabVIEW 开发平台，通过西门子 SIMATIC.NET 建立了 OPC 服务器，使其可以连接下位机 PLC 实现实时通讯，并采用 SQL Server 作为后台数据库，实现数据采集、设备控制、实时曲线显示、历史记录、故障报警等基本监控功能，可以通过浏览器于异地实现远程实时监控。此外，系统通过全球移动通讯系统 GSM（global system of mobile communication），管理人员可在全球范围内用手机通过短信查询工业现场参数。 2、创新要点 实现污水处理过程的多总线分层递阶的分布式控制系统结构；将图像、动画和声音与 LabVIEW 软件结合，PLC 采集的设备实际运行信号转化为 3 维动画显示，实现多媒体控制的监控系统软件。把 LabVIEW、Datasocket、GSM 无线通信和 WEB 等技术应用到污水处理过程在线远程监控，实现了真正意义的监控管一体化。将先进控制技术与优化算法应用于 BOD 等参数的软测量及系统优化。 3、效益分析 该系统采用 LabVIEW 编程平台开发，完成了对水处理整个工艺流程的数据采集和设备控制任务。系统运行稳定可靠，人机交互界面友好美观，操作简便，利用 GSM 无线技术实现短信查询系统参数，通过短信和邮箱等多种手段实现故障报警，并利用互联网技术实现了随时随地的远程在线监控，实现了真正意义的监控管一体化，在推动污水处理过程自动化水平的同时，使整个污水厂人工投入减少了 2/3，提升了污水处理的效率，从而降低了单位体积污水的处理成本，给企业带来了一定的经济效益，相应的节省了生产成本的投入。项目资金需求总额约 100 万元。 4、推广情况 天津伊利乳业有限责任公司；宁夏伊利乳业有限责任公司（吴忠市）；潍坊伊利乳业有限责任公司；张北伊利乳业有限责任公司；上海达能乳业股份有限公司（奉贤区）；湖北劲牌有限公司（枫林酒厂）。 授权专利：污水处理远程在线监控系统 软著登字第 0342652 号 污水处理过程的触摸实时监控系统 软著登字第 0346531 号

基于膜分离技术的食品加工废水处理及综合利用技术，是通过将食品加工废水或食品原料 生产过程废水进行分类回收处理，将废水中有用的成分进行回收利用，而将水进行净化使其达 标排放或循环利用，从而达到资源综合利用并彻底解决上述工业中的环境保护成本问题，并通 过有用成分的回用来取得相应的经济效益。 主要针对强酸、强碱、高蛋白、功能糖类等有高COD和BOD并有回收利用价值的食品加 工废水的处理。如大豆蛋白加工废水、甲壳素加工废水、味精生产废水、淀粉糖离交废水，等 等。

化工、冶金、制药、印染、采油、热电、生物发酵等行业在生产过程都会产生大量的含盐废水。含盐废水直接排放不仅成严重的水体污染，而且浪费了大量可再利用的资源，也降低了企业的经济效益和资源的利用率。随着国家对三废排放要求越来越严格，以及日益凸显出来的环境污染问题，如何处理这一类型的废水一直是企业可持续发展面临的难题。 针对此难题，我们开发出高效的电脱盐器，不需要耗费大量蒸汽将其蒸发浓缩结晶制成低价值或无价值的固体盐，而是将回收的浓盐水直接通过离子膜电解生产出较高价值的液体酸和液体碱。实现含盐废水处理技术由单纯无效益投入转为有效益产出，让企业实现经济效益和社会效益双丰收，提高企业处理废水的积极性和主动性。 例如某冶炼企业原废水中含有约70g/L的Na2SO4和约20g/L的NaCl。我们首先除杂净化废水，净化水进入电脱盐器，脱盐后淡水中盐含量小于5g/L返还车间再用，富集浓水中盐含量达到200g/L后送入电解槽制备的25%硫酸和25%烧碱，硫酸和烧碱产品质量达到工业级指标。

该吸附剂材料对水中有色物质和有机物的吸附容量可以达到 400mg/g 以上对总磷（TP）、总氮（TN）和锑（Sb）的吸附容量分别可达 10mg/g，15mg/g 和400μg/g，是目前市场上唯一一种可以同时高效去除 COD、TP、TN 和重金属锑的新型吸附材料。对水中有机物的吸附可以在 15 分钟内达到吸附平衡，远高于一般吸附剂材料，如目前常用的活性炭最少需要 2 小时以上才能达到吸附平衡。本项目利用低浓度的碱溶液（一般用 0.4%-1%）可以很方便在 20 分钟内将吸附于本吸附剂上的有机物质洗脱下来，实现被吸附物质的脱附过程。经碱液脱附后吸附剂，在酸溶液（pH=1)）中浸泡 30 分钟,即可实现吸附剂的再生。

本发明的高浓度含盐难生物降解有机工业废水组合处理工艺,包括以下步骤:冷冻法预处理,冷冻法包括人工冷冻法和自然冷冻法,人工冷冻法是将所述废水置于冷冻场中冷冻,温度为0～-30℃,待废水冻结到固液比为1∶4～4∶1时,取出冻结的冰样,用净水冲洗后,融化,待后续光催化处理备用;自然冷冻法是在自然温度为2～-15℃条件下对废水进行冷冻处理。光催化法深度处理,将冰样融水进行光催化降解,控制光催化剂的投加量、光照时间、体系PH值参数来控制处理工艺运行。有益效果是均可对高浓度含盐有机废水如垃圾渗滤液、染料中间体废

2006年，全国环境污染治理投资为2567.8亿元；07年太湖蓝藻爆发，江苏省“铁腕治污”并投资40多亿元治理太湖，截至07年底，太湖地区已累计关停化工生产企业1894家，08年继续关停600家小化工企业；可见废水处理意义重大。传统方法无法处理高含盐量有机废水，电化学法在常温、常压下能彻底降解有机污染物为CO2，无二次污染，是处理废水有效方法。本技术

连续自动反冲洗滤塔为目前国外成熟、先进的生活污水深度处理技术，主要包括两级连续自动反冲洗过滤过程。第一级连续自动反冲洗过滤为连续生物过滤，在此过程中污水通过附有生物膜的石英砂滤料时会发生生化反应和部分物理吸附反应，从而可以有效的去除污水中剩余的有机污染物和部分无机物质。第二级连续反冲洗过滤为连续吸附过滤，主要是利用矿渣滤料的高比表面积和孔隙度对污水中有机物和无机物进行吸附去除。用于相关钢铁公司及电厂的生活污水深度处理回用工程项目。(1) 该技术先进成熟，运行可靠，处理效果好，能保证出水水质达到处理要求，处理后出水可作为生产补充水、厂区绿化等其他非饮用目的水源。(2) 该技术的一次性投资小，运行费用低，少占土地，最大限度的节省电能。(3) 该技术为节能、高效的处理设备。(4) 该技术操作管理方便，能够适应一定的水质、水量变化。项目的关键数据连续自动反冲洗滤塔为钢制一体化设备。外形尺寸：直径为 2550mm，高为 5400mm。处理能力为 50m3/h，过滤面积为 50m2，滤速为 10m/h，砂量为 9.8m3，空压级功率为 5.5kw。经过两级的连续自动反冲洗过滤，可有效去除经过活性污泥法处理后的生活污水中的80%~90%有机污染物和无机物。

抗菌纤维织物纳米处理的原理是将银铜化合物的纳米颗粒植入纤维内部，当织物与微生物相接触时，微量的银离子和铜离子到达微生物细胞膜，依靠库仑引力，二者牢固吸附，银铜离子穿透细胞壁进入细胞内，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶的活力，使细胞丧失分裂增殖能力而死亡。当细胞失去活性时，银铜离子又会从中游离出来，重复进行杀菌活动，因此其抗菌作用持久。同时，纳米颗粒被植入纤维内部，而不是吸附在纤维表面，因此可经受持久的洗涤。 应用前景： 用于纤维或织物的附加纳米材料处理，使纤维或织物具有抗菌功能。具体可用于食品行业专用服，医生工作服，汽车、火车、飞机等的装饰纤维面料，家具布，服装，鞋垫袜子等的抗菌纳米处理，使其具有抗菌效果。从而减少细菌的传播途径，提高人们的身体健康。也可用于初级纤维的抗菌纳米处理。随着人们的健康意识及自我保护意识的提高，对日用品及服装要求的提高，纤维织物抗菌纳米处理技术将具有广阔的市场。

项目基于国家“十一五”重大水专项“引黄水库水超滤膜处理集成技术研究与示范” 课题，突破了多项超滤膜应用的关键技术，建设了我国首座 10 万吨 / 日的大型城镇超滤组合工艺饮用水处理厂示范工程，以超滤为核心的组合工艺具有良好协调除污染效能，显著提高了饮用水水质，大幅度降低了 生物污染风险，有机污染也得到有效控制，为超滤技术在我国饮用水处理领域的大规模应用提供了技 术支撑和工程示范 。课题成果作为 “十一五” 水专项的标志性成果，在 CCTV《新闻联播》报道。成果在国家会议中心举行“十一五”国家重大科技成就展中参展，并入选《  “十一五”国家重大科技成就展成果汇编》。