该研究采用污水处理厂改造前后的运行数据，对传统活性污泥法和膜生物反应器（MBR）两种污水处理工艺进行技术经济上的严格配对比较研究，对比分析污水处理厂采用两种工艺时的成本能耗、净利润和技术效率，采用敏感性分析评价计算结果的可靠性，为污水处理工艺的选择和应用提供技术经济方面的理性参考。

本发明公开了一种好氧/厌氧一体化沼气安全生物脱硫装置。它包括相连接的单质硫沉淀区、好氧沼气生物脱硫段、厌氧沼气生物脱硫段和喷淋系统。单质硫沉淀区设有倒锥形排硫斗和排硫管；好氧沼气生物脱硫段设有盘形曝气器、溶解氧探头、锥形集气器、环形挡气斜板、导气管、营养液输入筒和营养液输出筒；厌氧沼气生物脱硫段设有盘形布气器、生物填料层和沼气收集管；喷淋系统设有进水箱、蠕动泵和盘形喷淋器。本装置的优点有：①好氧沼气生物脱硫段环形挡气斜板和锥形集气器的设计以及厌氧沼气生物脱硫段与空气的完全隔绝，保证了沼气生物脱硫的安全进行；②沼气中硫化氢气体经好氧、厌氧脱硫细菌的共同作用下，可使净化后沼气达标利用；③形成单质硫，可回收部分处理费用。

水是生命是源泉，是人类生存和发展的条件之一。我国是一个贫水国家，水的供需矛盾就成为我国工农业生产发展的制约因素之一，保护水资源、合理使用水资源和节约水资源成为我国水法的主要目的，也是关系到我国经济可持续发展的关键之一。在我国2000年工业用水占总用水量的18.6%，而在工业用水中80%是循环冷却水，因此节约工业循环冷却水是合理利用水资源的关键之一。各国逐渐认识到提高工业循环冷却水的浓缩倍数是降低工业用水量和污染排放的最好途径，要解决有关问题就是开发和使用水处理药剂，也就是水质稳定剂。我国七十年代后期开始较大规模研究和使用水质稳定剂，逐步在石化、化工、冶金、电力等工业得到了广泛的使用。 我国水处理技术起步较晚，虽然经过“八五”、“九五”攻关在水处理药剂，在水处理剂开发方面达到了较高水平，但是目前在阻垢分散剂方面较好的品种主要有有机膦酸、聚丙烯酸及含膦酸基、磺酸基的二元、多元共聚物等，这些含膦酸基的水处理剂在使用和排放中会产生正磷酸盐影响水体，随着环保和节水意识的加强，“绿色阻垢剂”的概念已经被提出，并成为21世纪水处理剂的发展方向，但是真正“绿色阻垢剂”还在开发之中。因此，在水处理药剂的低磷化、无磷化、环保化方面，在水处理药剂生产的连续化、自动化、标准化方面，水处理药剂生产过程中的监测和控制技术方面相对滞后，影响了我国水处理技术的整体水平，与国际水平存在一定差距，难以适应工业生产和保护水资源日益提高的要求。本专题以我们自主开发的新型无磷水处理剂聚环氧磺羧酸 (PECS)的工业化生产为目标，产品无磷，含有羧酸基、磺酸基和聚醚等多种官能团，产品的阻垢、分散性能优良，所研究建立一套1000T/a的示范工程装置及相应的软件包，可操作性强，对水处理药剂的生产有示范作用，能够提供成套生产技术对国内外进行技术转让。本专题的成功开发，可大大缩短在水处理剂的研究开发、生产方面我国与国外先进水平的差距，极大地提高我国水处理技术的技术水平和技术含量，为保护水资源、节约水资源方面作出一定的贡献。因此本专题具有较大的经济效益和社会效益。4. 设备或产品的应用范围新型无磷水处理剂聚环氧磺羧酸 (PECS)是一新型的水处理药剂，该化合物分子中同时含有磺酸基、羧酸基和醚键等官能团，这些官能团是目前一般水处理剂的活性官能团，该化合物将这些官能团集于一体，利用它们之间的协同作用，使得它具有更好的阻垢、分散性能；同时该产品的无磷和氮，对保护环境有利；并且本产品原材料简单易得，生产成本少，价格低，易被客户接受，容易推广。因此，本产品是一新型的水处理剂，是目前使用的有机膦酸、磺酸等水处理剂的更新换代产品，可在在石化、化工、冶金、电力等行业的工业循环冷却水处理中广泛使用，具有非常好的推广应用前景。

1 成果简介利用水源热泵实现污水厂出水中低品位热能的回收， 并为污泥高温或中温厌氧消化供应热源。污水处理厂产生的污泥经机械浓缩至含固率 12%以上，经过 60℃水解后进入厌氧反应器进行高温厌氧消化，生成沼气（见图 1）。沼气经收集后用于烘干污泥。消化后的污泥通过机械脱水、干化等一系列过程后获得干化污泥，可用作优质肥料原料或覆盖土。该方法及系统可以显著实现污泥的稳定化和减量化，为污泥后续的减量化和资源化处置提供基础，污水厂内部水、热、能的优化配置，污水厂整体能耗降低 20%以上，而整体投资也比传统 的污泥消化+干化节省 20%以上。 图 1 工艺流程图2 应用说明工艺采用了污水源热泵和高固污泥厌氧消化技术，涉及了清华大学的 5 项专利技术。传统污泥消化（含固率 3-5%） +干化工艺相比，它的优点是：消化污泥浓度高，反应器体积可以缩短 40%以上；耗热量减少 40%以上；有机物降解率较高；适合处理有机物含量较低的污泥；处理后污泥的卫生条件好；操作简便，易控制。研究是在 863 课题和科技支撑项目的资助下完成，历史 6 年。目前在我国南方的污水厂已经完成中试（ 图 2）。中试系统实际运行取得的主要参数如下： 进泥 VSS/SS=0.57，停留时间 28d，进泥含固率 12%时，污泥的平均 VSS 去除率达到48.2%；若将所产沼气用于污泥干化，可获得含水率 55%的污泥。  图 2 建成的中试系统3 应用说明有机物含量 40%以上的污泥以及相似有机物料的厌氧消化。4 效益分析系统投资（热泵+污泥消化+干化）大约为 18 万元/吨污泥（ 80%含水率），运行费 110元/吨污泥（ 80%含水率）左右。5 合作方式技术转让或者联合推广。

项目的背景及目的 很多高浓度有机废水（如糖蜜酒精废水、味精废水、抗生素废水、磺胺制药废水等）同时含有高浓度硫酸盐和高浓度还原性氮（有机氮和/或氨氮），使得厌氧生物处理复杂化：①硫酸盐还原菌与产甲烷菌竞争基质（乙酸、H2等），②硫酸盐还原作用的产物硫化氢浓度很高时，会引起产甲烷菌活性的降低，③有机氮氨化后产生大量氨氮，抑制厌氧细菌活性，并给后续处理工艺带来脱氮要求。厌氧同时脱氮除硫新工艺的提出目的就是在厌氧处理同时含高硫酸盐和高还

研究方向：水资源与水污染控制工程与技术、研究方向包括高浓度有机废水和难降解有机物废水、含高氮高硫废水的厌氧和/或好氧生物处理、膜生物反应器、水中营养物氮、磷等的处理、微污染水源的生态修复及微污染水源的饮用水处理。 项目简介： 很多高浓度有机废水（如糖蜜酒精废水、味精废水、抗生素废水、磺胺制药废水等）同时含有高浓度硫酸盐和高浓度还原性氮（有机氮和/或氨氮），使得厌氧生物处理复杂化：①硫酸盐还原菌与产甲烷菌竞争基质（乙酸、H2等），②硫酸盐还原作用的产物硫化氢浓度很高时，会引起产甲烷菌活性的降低，③有机氮氨化后产生大量氨氮，抑制厌氧细菌活性，并给后续处理工艺带来脱氮要求。厌氧同时脱氮除硫新工艺的提出目的就是在厌氧处理同时含高硫酸盐和高还原性氮有机废水（简称高氮高硫废水）时创造适当条件，在厌氧处理阶段，把有机氮和氨氮转化为氮气，把硫酸盐转化为单质硫，同时降解部分有机物。这种新工艺能够消除硫化氢对厌氧工艺的影响，同时免除后续工艺脱氮的负担，从而为高氮高硫废水的处理开辟高效低耗的新途径。利用厌氧氨氧化菌与硫酸盐还原菌之间的耦合作用处理高氮高硫废水。 

成果与项目的背景及主要用途：当今社会能源消耗大、环境恶化的问题日益严重，如何合理地利用资源实现可持续性发展是我国乃至全世界所关注地焦点。随着科学技术的进步，环境恶化问题日益严重，水资源的问题更加突出。为了人类社会的可持续发展，必须开发先进的水处理技术。为了解决这些问题，我们采用工业生产氧氯化锆后的废渣进行改性、煅烧等技术处理后制备出一种高效、环保、可重复利用的水处理剂，应用表明，其对污水中的油、重金属离子等都有很强的吸附净化能力，可广泛应用于水体净化领域。 技术原理与工艺流程简介：本项目对工业生产氧氯化锆后的废渣进行改性、煅烧等技术处理后，通过控制合成工艺，制备出高效的水处理剂，实现了废物资源再利用和可持续发展的战略。该产品外观呈白色，有块状、球形,平均粒径为3μm 左右，比表面积 300-400m2/g，对污水中的油分、重金属离子（镉离子、镍离子、铬离子等）都有很强的吸附净化能力（油分的吸附容量 150mg/g；重金属离子的吸附量 250mg/g）。 技术水平及专利与获奖情况：该产品已经进行了中试，同时该技术得到中国石油天然气总公司基金的资助。 应用前景分析及效益预测：环保材料是二十一世纪最具发展潜力的新材料技术之一。该水处理可以广泛用于油田采出水的油水分离过程、中水处理和水处理等领域，市场前景广阔。该技术生产 1 吨水处理剂成本为 2000 元，而市场售价为 6500 元，可见经济效益比较显著。 应用领域：可广泛应用于油田采出水的油水分离、絮凝剂、中水处理、生物医药等领域。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）：年产 50吨水处理剂需投资 100 万元，其中固定资产投资需要 80 万，流动资金需要 20万。 合作方式及条件：该技术已经通过中试，适合产业化，可以采取合作或技术转让的方式进行。

高倍聚光光伏技术（HCPV）也称为第三代光伏技术，是通过光学聚光器（聚光倍数   500-2000）将大面积的太阳光汇聚在很小面积的高效太阳能电池上，而进行发电的一种技术。 与传统的晶硅太阳能和薄膜太阳能相比，具有光电效率高、平衡时间短、度电成本低、无污染、寿   命长、土地综合利用率高等优点。 预计到 2020 年，HCPV 发电技术会成为人类最主要的太阳能发电方式之一。

该专利针对造纸废水污染负荷高、难降解有毒有机污染物含量大的特点，首次通过反应器内区域分割，实现产酸、产甲烷两相分离，产甲烷两阶段处理的模式，优化了厌氧微生物菌群，有效解决目前造纸废水厌氧处理效率低、易酸化崩溃、运行稳定性差的问题。参评专利目前已在国内37家企业推广应用，近三年累计实现节支效益超过3.4亿元，在造纸废水领域产生了显著的经济效益，专利发明人因该专利取得的良好应用效果而获得2015年广东发明人奖和2014年度中国造纸蔡伦科技奖。并获得了广东专利优秀奖。

1 成果简介本项目在研发过程中得到了教育部留学人员归国基金、教育部博士点基金、自然科学基金、国家科技支撑计划的部分支持，经过主持单位和协作单位的联合攻关，经过 8 年的时间研究完成的。通过实验室小试，开发出可将污泥停留时间和水力停留时间分离的新型多孔微生物载体，研究了好氧-厌氧耦合污泥减量化的机理。采用设计的新型载体构建了中试装置，进行现场中试和实际应用，取得了一系列突破性的进展和成果，并成功的将该项目应用在生活污水、河道污水和工业废水的治理中，在项目研究过程中共申请国家发明专利 6 项（其中5 项已授权），实用新型 1 项，发表论文 30 余篇，翻译教材 2 部。 该项目在实施过程中，主要取得如下几个方面的技术突破： （ 1）研究了好氧-厌氧耦合体系在处理废水的同时对污泥减量化的作用机理，开发出好氧-厌氧多次反复耦合原位污泥减量技术。 （ 2）对多孔载体的结构及对剩余污泥的截流效果进行了全面研究。设计了一种空隙率高、对污泥截流效果好的多孔载体。 （ 3）开发出以天然高分子为助凝剂的铁盐混凝除磷技术。 （ 4）实现了该技术的实际推广应用，分别应用于处理城市生活污水、农村的生活污水、工业废水和河道污染治理中。在高碑店污水处理厂进行的运行两年的 103/d 的中试实验结果表明，运行效果稳定，在水力停留时间为 12h 时，出水 COD 保持在 60mg/L 以下，出水 SS 在 30mg/L以下，两年不需要排泥。在广东肇庆处理 5m3/d 的高浓度发酵制药废水（ COD 2000~3000 mg/L），运行近一年的实验结果表明，在水力停留时间为 27h 时，出水 COD 保持在 100 mg/L 以下，出水 SS 在 50mg/L 以下。 在以上中试试验研究的基础上，我们将该技术推广应用于青岛即墨市两个社会主义新农村的生活污水处理（日处理量 150~180 吨），上海浦东区金家村农村生活污水处理（适于不同地理特点的 170 套反应器，服务人口 2120 人），佛山市石角涌河道截污工程（日处理量 1000~3000吨）和河北威远生物化工有限公司的农药废水处理项目（日处理量 780 吨）。应用结果表明该技术可以有效地去除废水中的有机物及氮，同时实现原污泥减量化，而且对于用常规方法不能去除的有机物（如苯、苯酚等）也可以有效地去除。新型多孔微生物载体技术在污水处理过程中不需要对剩余污泥进行处理，运行管理简单，运行成本低，具有广阔的应用前景。2 技术指标生活污水经过处理后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918-2002》一级B 排放标准；处理生活污水的过程中剩余污泥减量 60~75%；处理河道污水的过程中剩余污泥减量 70~85%；多孔微生物载体的使用寿命在 10 年以上；工业污水由于种类较多，排放标准不一，需要根据具体的情况进行确定。3 应用说明本技术主要是应用于新建或者现有污水处理厂污泥减量、废水处理方面。该技术利用多孔载体和定点曝气技术，在反应器中实现了沿载体轴向、反应器水流和高度方向的多层次好氧-厌氧反复耦合环境，从而在同一个反应器中实现好氧-厌氧微生物反应的耦合。实验室采用人工废水的小试研究结果表明，该类耦合体系的 COD 去除率大于 90%，而与传统废水处理工艺相比，剩余污泥的产率可以减少 90%以上。 对该类耦合体系实现污泥减量的机理研究表明，好氧区增殖的污泥进入下游的厌氧区后发生死亡溶解释放出胞内蛋白质等组分，进一步被降解成小分子物质，这些物质流入下游好氧区被污泥再次利用，强化了污泥的隐性增殖；而微型动物的稳定存在强化了捕食效应。整个过程伴随着 CO2、 N2 的释放，使得进水中有机物以气体形式脱离体系，从而实现了废水的净化处理和剩余污泥的原位减量。 为了进一步将污泥停留时间和水力停留时间分离以实现污泥减量效果，本研究设计开发了新型的多孔微生物载体。采用设计的新型载体构建了中试装置，进行现场中试和实际应用，取得了一系列突破性的进展和成果，验证了新型载体的实际应用效果，并进而成功地将该技术应用在生活污水、河道污水和工业废水的治理中，在处理生活污水的过程中可以使污泥减量 60~75%，处理河道污水的过程中可以使污泥减量 70~85%。4 效益分析城市污水处理厂污泥安全处置工作有其艰巨性和复杂性，特别对于污水处理规模较小，污泥厌氧发酵无法实施的地方，污泥减量化污水处理技术的应用将成为必要的选择。通过该技术的实施，可以大量的减少剩余污泥的产量，减少填埋用地，节约土地资源，避免了对环境的二次污染。同时，由于污水处理厂对污泥处理量的减少，运行费用随之降低，而且运行管理简单，对促进我国水处理事业的发展有积极的影响。 该技术既可以用于生活污水的处理也可以用于工业废水的处理，适用范围比较广，而且在处理污水的同时可以大量的减少剩余污泥的产量。不仅可以减少污水处理设备的投资，而且可以节省运行费用， 适于中小规模的生活污水处理及有机工业污水处理。5 合作方式技术转让或合作开发。