高级氧化水处理综合实验装置在本科教学实验中的应用

本发明公开了一种基于可重构计算的张量处理架构及其工作模式、FPGA开发板，整体架构包括：QSFP接口、DDR存储模块、访存控制模块、微码控制模块、矩阵模块、片上共享存储模块、控制网络、RISC‑V处理器、可重构计算接口模块、可重构计算模块、可重构配置模块和结果返回网络。整体架构的工作模式分为两种：CPU控制模式和集群计算模式，CPU控制模式用于单片计算时通过CPU控制全局的计算和输出；集群计算模式用于与上位机连接配合上位机执行矩阵计算等计算任务；整体架构通过FPGA开发板实现，FPGA开发板采用Virtex UltraScale+VU13P作为主要逻辑实现平台。本发明通过片上微码的动态粒度配置，可以实现多种运算模式，提升硬件的利用率；硬件实现了多种配置的策略，泛用性高。

畜禽养殖废水的污染在我国农业污染中占主要部分，该废水具有高COD、高氨氮、高悬浮物、难处理的特点，经过常规污水处理技术处理后，往往很难买现达标排放，给畜禽养殖业主带来很大的困扰。 该技术是一种可以在不改变污水处理流程和设施的情况下，通过人为在不同污水处理单元中投加不同配比的高效微生物菌种，改善污水处理系统中活性污泥中微生物的组成，并提高污泥活性，从而最终提高畜禽养殖废水处理效率的简单、高效的方法。 该技术具备以下优点： (1) 该技术所使用的配套污水处理装置，均为本领域常用的处理装置或单元，均含有活性污泥； (2) 该技术可以使COD和BOD5的去除率提高10一40％，氨氮和总氮去除率提高20一50％； (3) 该技术操作简单，便于推广应用，相比其他增加污水处理流程或设置的技术而言，投入成本更低，更具经济性。 国家对环保的政策日趋严格，未来十年，是环保的黄金十年，也是畜禽养殖行业在环保压力下重新洗牌兼并的十年，畜禽养殖废水处理市场前景广阔。 转化条件：菌种活化相关设备：曝气装置 成果完成时间：2014年10月

微弧复合处理（Micro-arc Composite Ceramic，MCC）技术将不需前处理的微弧氧化与静态防护性能优异的有机物涂装技术相结合，在铝、镁合金表面制备具有高性能、多用途的陶瓷有机复合涂层，性能明显优于单一微弧氧化或传统涂装工艺。研究团队近年来承担了科技部“十五”科技攻关计划项目、国家科技攻关计划引导项目、国家高技术研究发展计划(863计划)项目、科技部“十一五”科技支撑计划项目及科技部国际合作计划等项目。微弧复合处理工艺简单、环保、无排放，处理效率高，涂层综合性能优异，以及对材料的适应性强（复杂构件或深孔管件）等优点，开发的设备运行稳定，已成为业界认可的铝、镁合金“环保型”表面处理技术，由在机械、汽车、国防、电子、航天、航空及建筑等领域有着极其广泛的应用前景。

本项目包括三大核心技术：1、强制冷凝 VOCs 废气处理设备，创造性地将强制换热技术改造后应用于 VOCs 强制冷凝处理工艺中，针对高浓度有机废气，回收经冷凝的 VOCs 物质，同时回收废气中的温度生产热水。设备内表面均采用实验室自行研发的特殊拒油涂层处理，以防止有机物质对冷凝器的污染，提高冷凝装置稳定运行效率并降低设备维护成本。  2、开发的光催化氧化剂和附着技术克服纳米光催化剂易团聚、易流失的弊端，开发出新型快速的光催化剂负载技术，能够大大推进光催化剂在废水、废气中的实际应用，负载材料廉价易得，加工方便，寿命长，具有巨大的比表面积，能够在吸附VOCs物质的同时，直接发生光催化反应，将VOCs物质完全矿化。 3、开发的高效苯吸收液及分层技术采用特殊吸收液配方制备能够分层的高效苯吸收液，能够有效地吸收废气中的苯、甲苯、二甲苯等有毒有害物质，净化VOCs废气。吸收的VOCs物质能够静置分层，从而能够更快速地富集，方便下一步的回收分离，吸收液可以重复使用。 三大技术可以互相结合为工艺组合，在高浓度有机废气的净化与有价值物质的回收、油烟净化、企业VOCs治理等方面具有广阔地应用前景。已成功解决了河北省三家企业的VOCs处理与排放问题。 项目特色：自2005年企业进行VOCs产生全过程分析，积累了大量第一手资料， 2013年于宏兵承担了环保部大气污染治理应急项目VOCs污染控制欲核算方法研究项目，对工业企业VOCs排放特征、排放量核算技术方法和VOCs处理技术绩效进行评估，建立了天津的VOCs污染控制体系。在VOCs污染前端预防、后端治理技术研究中积累了丰富的经验。南开大学清洁生产研究中心以南开大学科研平台为依托，自身拥有XRD、同步热重分析仪、便携式气相色谱仪、液相色谱仪等大中型仪器共计25台，价值合计300余万元，拥有非常雄厚的技术力量支撑科研工作。 市场应用前景：VOCs治理工况复杂、技术路线众多也决定了这一行业的 发展特点：市场分散，需求多样化，企业要想把规模做大很困难。正因为市场分散，VOCs治理行业要垄断也不容易，市场完全开放，各家企业凭借自身的技术、策略来获得竞争优势，这个市场在未来几年将以30%的速度增长。VOCs 污染治理正在起步，有望撬动近700亿产值。目前，国内VOCs 污染平均治理成本约500-600万元，按每座工业园5家企业参与治理，省均150 个工业园区，全国20个省保守估算，市场空间将达到625~750亿元。未来，随国内VOCs 排放标准有望提高，VOCs治理投资有望进一步增加。投资估计：投资500万元， 经济和社会效益：利润率20-30%，经济效益显著，污染物减排效果显著。

1.热泵空气循环电镀废水处理系统试验台：该试验台采用一级浓缩、二级分离技术，可以在常温常压下一次性将电镀废水分离成重金属盐颗粒和凝结水，全部回收再利用，在实现社会效益同时可以为企业带来很大的经济效益。 2.太阳能空气循环电镀废水处理系统试验台：系统试验台采用计算机控制结合电加热模拟技术，模拟不同天气情况下太阳能的变化情况；使用空气作为分离载体的新型废水处理技术，环境适应性提升；采用浓缩、分离两级处理方式，实现废水中水分与盐分的完全分离，实现重金属盐的固态化回收；实验系统通过冷却除湿技术，回收冷凝水，以实现废水中水分再利用。

新型等离子体处理固体废物项目，是经十余年攻关完成的科技成果。该项目已通过省级鉴定、获得三十多项国家专利、成功建成三个示范工程，并有多个工程在建设之中。特点是：实现了固体废物无害化后的全资源化利用；处理过程中无烟气、废渣和废液排放；设备为模块化结构，便于大规模化工程建设；运行成本低；设备寿命长。区别于现有固废处理方法，具有常温常压、无害化速度快、绝无三废排放、实现废弃物全资源化利用、设备制造和运行成本均低于同规模的焚烧炉、推广适应性强等特性、工程建设周期短和占地面积小。完全克服了焚烧产生大量烟气和毒性成份排放、大量灰渣和飞灰需二次填埋、渗漏液的污染等问题。克服了填埋法造成大量土地资源浪费的现象。

以主要的植物源性蛋白饲料原料为研究对象，针对原料的营养价值特性，系统建立抗营养因子高效降解菌株的筛选方法，借鉴现代发酵工程的优化理论，建立有益代谢产物的检测与控制和发酵参数相关的优化研究方法，确立规模化生产工艺并进行关键设备的选型，制造品质稳定可靠的发酵蛋白饲料，并建立相关产品的质量指标体系，为缓解我国蛋白饲料资源紧张提供现实可行的方法，实现我国饲料及养殖工业的健康持续发展。 

成果描述：旨在为大规模代数系统设计新型高效的求解算法，并结合信息科学进行交叉研究。在大规模代数系统新型Krylov子空间算法及其基础理论、复杂电磁计算、图像处理高性能数值方法、动力系统与智能控制理论方面进行了系统深入的研究，取得了具有创新性的成果，例如：解决了科学计算中的有关基础或困难问题；提出了Lanczos双共轭A-标准正交短递归Krylov子空间迭代法BiCOR/CORS/BiCORSTAB方法、一种新的“二维双连续投影(2D-DSPM)方法”等一系列高效算法；为求解复杂电磁问题产生的复杂线性系统设计了高效算法与预条件技术；提出了一些新型高效的边界处理、图像复原方法，具有更快的计算速度和更好的复原质量；将数值代数与特殊矩阵分析和神经网络交叉研究取得成果。市场前景分析：本成果隶属于计算数学学科的数值代数领域，是数学基础理论研究。本项目着眼于科学与工程问题当中的难于解决的数学问题的快速算法及其理论研究，在国民经济和国防安全的若干大数据领域具有重要的学术和应用价值。因此，本成果不涉及经济效益，亦不涉及直接应用。与同类成果相比的优势分析：主要成果发表在国际权威期刊上，构建的新方法新理论得到了权威专家的高度评价，相关工作引起了国内外同行的广泛关注与引用。通过国际合作，本项目提出的相关快速算法已通过国际合作研究被法国INRIA、法国LAPLACE国家实验室、荷兰格罗宁根大学等国际知名研究机构用于解决科学计算中的大规模代数方程组求解难题。

本发明为一种基于图形码子母印章族信息关联机制的软证件防伪方法，证件的子母印章族中嵌入了持证人知识型隐私特征信息，子母印章信息之间有逻辑约束关系，能够杜绝假冒欺骗；证件的不可模仿性主要由密钥和持证人知识特征信息的逻辑结果来决定，而与技术设备无关，所以技术规范可以为开放体系。