项目来源于国家科技部 “973”重大基础研究、“863”重点项目和上海市重点项目，旨在解决工业发酵过程优化与放大中的科学问题和生产实践推广，此技术可广泛应用到生物制药、食品工业、化工、农业等多个应用领域，开发的技术及工艺、工程和装备均处于国际先进水平。 项目技术特点： （1）提出了工业发酵过程工程的多尺度优化理论，建立了基于细胞代谢的宏观代谢流检测与控制和参数相关分析的优化研究方法，建立了基于细胞生理代谢特性和反应器流场特性相结合的工业发酵放大方法； （2）研制了专门用于发酵过程优化与放大研究用的装备，并应用到工业发酵过程中； （3）建立了基于工业发酵过程数据处理与实时远程诊断的工业发酵过程信息处理系统； （4）开发了专门用于过程优化与放大研究用软件包； （5）已应用到十余个产品的过程优化中，产品产量大幅度提高； （6）实现生物过程工艺、工程、装备一体化研究。 曾三次获得国家科技进步二等奖，近年申请专利十余项。

本项目技术以膜分离技术为基础，针对特定化工园区深化尾水的特征，进行水质详细分析，提出合理预处理工艺和整体工艺设计；反渗透膜多段式组合工艺研究；反渗透浓水处理技术开发；单元技术的匹配与集成；整体工艺试车与连续运行。根据水质差异，园区水回用率可以达到70~80%，出水可分质使用，可以应用到锅炉、工艺用水等，吨水处理成本2.1元/t。应用概况： 本项目技术解决了化工园区生化出水的排放问题，同时有利于化工园区总水量需求的难题和总排放量的瓶颈，具有较好的实际应用价值和广阔的市场前景。

传统椰浆椰果生产多采用经验式、作坊式的生产模式，存在菌种活性不易控制、易受气候影响等问题。项目采用传统椰浆椰果生产菌种，系统研究了椰浆椰果发酵使用原料、菌种、发酵环境以及发酵条件对椰浆椰果生长的影响，解决了椰浆椰果工业化规模化上产过程中的原料、菌种、发酵环境等技术难题，实现了椰浆野果的工业化、常年化生产，社会和经济效益明显， 推广应用前景广阔。 成果的技术水平： 项目通过检测分析不同国家椰浆的相关理化、微生物指标，研究了不同椰浆对椰果发酵生产的影响：通过醋酸控制杂菌生长，实现了椰浆无需热力杀菌：菌种经过驯化选育后通过环境控制及发酵调控技术，实现了远离椰子产地的椰果工业化生产，在国内首次解决了椰浆椰果不能常年生产的技术难题。通过对椰浆和环境原始菌数控制，采用菌种逐级扩培的工艺，降低接种量，缩短发酵时间，并建立了工业化生产菌种长活力的判定方法。在农业部《椰纤果》标准的基础上，制定了椰果企业标准及椰浆原料标准；优化了 工业化生产椰浆椰果的工艺；设计建成了现代化、十万级的净化车间，实现通风和温度的实时控制。最终椰果产品得率≥58%，收率≥28kg 椰果/kg 椰浆，95%以上处于厚度 10~13mm，白度 35%~40%，硬度 4~7N 优级品德范围。本技术达到国际领先水平，建议推广应用。 

Levan 果聚糖是一种由果聚糖蔗糖酶(levansucrase，EC2.4.1.10)催化转移果糖残基到蔗糖的碳链上，通过促进碳链延伸而形成的 β-(2→6)果聚糖。Levan果聚糖与菊粉（菊糖）结构上的区别在于菊糖是以 β-(2→1)糖苷键连接而成的多糖。Levan 果聚糖有一定的温度稳定性，熔点为 225 °C，玻璃熔点为 141 °C。它能溶解于水或水的混合溶剂中，溶解度随温度的升高而增加，且因聚合度不同而不同，聚合度越低，溶解度越大。Levan 果聚糖除了具有天然多糖的共同特点外，还具有本身的一些特性，这使它可以应用于很多领域。在食品方面，它可作为功能性食品的重要组成部分、低聚糖生产的原材料以及乳化剂和成膜剂等。在医药方面，levan 果聚糖具有抗肿瘤、免疫调控、抗感染等作用，还可以作为血浆的替代品。除此以外，由于它具有与透明质酸一样的保湿效果以及对人体角化细胞和纤维原细胞相似的增殖作用，可以作为化妆品添加剂使用。因此，levan果聚糖的生产具有巨大的市场前景。由于 levan 果聚糖在植物中含量很低，天然提取及分离成本很高，不适宜工业化大生产。而酶法合成较为简单，是目前大量合成 levan 果聚糖唯一有效的方法。

本技术成果提出了以silverlight技术为基础、以 多维度发布数据融合为表现方式、以WCF技术为数 据库访问及通信方式的区域空气质量实施发布的技 术路线，结合自主研发的区域空气质量空间分析的 优化算法，提出了空气质量 -气象场 -地理信息等 要素多维集成动态展示的技术方法，通过交互与融 合，共同形成了我国新一代区域空气质量实施发布 业务平台，不仅提高了我国空气质量实时发布与表 征能力，并且为区域空气质量监测预警、信息公开 和环境管理提供了强有力的技术手段与分析工具。

适用于村镇、别墅区、风景旅游区、养老院、厂矿、畜禽养殖场、垃圾填埋场等远离污水管网的地区进行雨污水处理，以及提升河道、人工湖等地表水体景观的可持续自净容量与游憩性的多元化服务功能生态建设领域通过在绿地下添加改性滤料、种植特定耐水湿树木，将绿地或地表水坡岸作为理化与生化的生态智能控制净化反应器，形成动植物、微生物与水体污染物之间自组装的物质循环及生态动力学自净系统；通过绿地或坡岸下嵌入生态智能控制净化反应箱，将天然净化反应器与地表水体廊道式净水装置合用，实现了地表水坡岸生态基础建设功能的多元化，及维系地表水可持续自然净化的一种创新性体验。确保净化装置所具有一劳永逸的可持续性成效  

随着高炉冶炼强度的提高和优质炼焦煤资源的紧缺加剧，以热性质为重点的焦炭质量优化制备技术得到冶金界越来越重视。从炼焦煤性质、配煤原理、配煤技术、焦炭分子和微晶结构、焦炭热性质控制因素、焦炭炉外处理技术及降低焦炭制备成本等方面持续研究焦炭优化生产理论和技术，提出了焦炭微结构与热性质的定向控制的集成技术。 利用现代分析仪器XRD/XPS/SEM/TEM/ROMAN/AFM等全面系统的研究焦炭的碳微晶结构、气孔结构，以及矿物质的化学组成等，提出了表征焦炭碳微晶的微晶化度、表征气孔性质的气孔粗糙度、表征矿物质对焦炭化学反应催化作用的催化指数等参数，揭示了控制焦炭热性质的本征因素是焦炭微晶化度－气孔结构参数－催化指数。 将冶金焦炭作为多孔脆性材料，运用材料力学及其破碎断裂有关理论，研究了焦炭在加热过程中的形貌变化、高温热膨胀性能、高温弹性模量、高温抗拉抗折强度等，提出了焦炭热性质的新概念。 在全面系统的研究了炼焦煤性质和配伍性、配煤炼焦过程机理及其与焦炭热性质关系的基础上，提出了“碳合金”配煤新概念和初步实现焦炭微晶结构定向控制，建立了基于碳合金配煤理论的焦炭冷热强度预测模型，扩大了炼焦煤源，使大型高炉用焦炭配煤中不粘煤配比最高可达到20％，可产生巨大的经济和社会效益。 针对优质炼焦煤源日益紧缺的状况，提出了进一步提高焦炭热性质的炉外处理技术设想，并在实验室内详细研究了基于化学催化理论的负催化技术、化学气相热解沉积理论的表面处理技术等对提高焦炭热性质的作用，表明合适的炉外处理技术可以大幅度提高焦炭热性质。

1. 痛点问题 2021年12月，生态环境部会同相关部门印发了《“十四五”时期“无废城市”建设工作方案》，指出将在100个左右地级及以上城市开展“无废城市”建设，对提升城市固体废物的全过程管理水平提出了更高的要求。然而，当前我国许多城市固体废物产生量持续加大，无害化处置能力尚未得到有效保障，处理设施布局零散，固体废物精细化、信息化管理水平较低，在构建先进的城市固体废物管理模式中面临顶层设计、基础设施、管理体系等软硬件条件的不足，显著影响“无废城市”建设成效及固废管理领域碳减排目标的实现。亟需改进传统碎片式、分种类、智能化水平较低的固体废物管理模式，依托物联网和智慧支撑技术形成多种类型固体废物分类-收运-协同处置全链条系统性方案，充分发挥固废处置中的减污降碳协同增效作用，提升城市固体废物处理在全环节规划设计、工艺技术集成优化、工程及园区的可持续运营等方面的综合实力。 2. 解决方案 针对城市固体废物全过程管理问题，本项成果发挥清华大学环境学院循环经济产业研究中心在城市固体废物管理理论研究、工艺优化调控和规划决策应用等领域的长期积累，开发“无废城市”建设顶层系统规划工具，研发全链条工艺模拟与优化技术，搭建基于物联网和大数据的城市固废智慧化管理平台，形成能够有效服务于“无废城市”建设的城市固废分类-收运-协同处置全链条系统性解决方案。具体包括： （1）针对城市固体废物处理处置系统存在的现实问题，在整个城市层面构建从源头分类减量到末端处理处置、处理设施协同共生的工程技术体系和管理运营模式，打造处理设施协同共生、碳减排和二次污染集中控制效果显著、实现物质有序循环和能量梯级利用的多源固废协同处置园区，构建无害化、资源化、可持续的城市循环代谢链网； （2）开展多源固废处理处置工艺机理模拟，揭示固废-水-能耦合代谢路径与减污降碳潜力空间，实现工艺参数优化；模拟不同固废管理路径对物流、能流的影响，支撑不同应用场景下涵盖源头分类及减量化、污染处理处置、残余物集中控制全过程的工程技术体系优化； （3）基于物联网、智能监控、在线仿真技术等，构建城市固废管理多源异构大数据系统，形成原创性固废智慧管控技术，支撑建立集固废监测、溯源、预报、应急、调控等功能于一体的可视化管理平台，提供多场景、多效能、智慧化城市固废系统性解决方案。 合作需求 （1）与从事城市固废处理、再生资源回收利用、静脉产业园建设等领域的企业以及绿色金融机构开展业务合作； （2）项目孵化需办公场地500平米，天使轮融资需求约3000~5000万。

新能源与低品位余热联合利用的多能互补系统集成技术:建立多种新能源热利用形式(太阳能制热、风力制热等)、以及低品位余热联合利用系统，以 模型预测控制和运行优化技术为工具，建立了系统最优的运行策略，实现系统的 最优运行和控制。

项目背景：针对不同地区气象情况，开发研制全年自优 化控制策略系统，满足不同系统配置适应性。目前，低温型 多热源集成热泵系统核心部件存在效率低、环境适应性差等 问题，其系统对季节与环境温度、太阳能照射跟踪等方面能 效利用率低、智能化低等问题。因此，为了填补国家标准空 白，实现低温型多能源集成热泵供热系统能效提升 50%，结 合系统能效目标，同步优化集热蒸发器、水箱换热等模块及 开发。未来三年销售产值在 3.5 亿元，成为国内行业引领， 并带动周边相关产业发展。 所需技术需求简要描述：1.智慧低温型多热源集成热泵 核心部件优化，主要包括集热/蒸发器、冷凝器-水箱组件， 如何减小复合换热过程湿空气的结露、结霜等现象，提高换 热效率。2.基于全工况负荷特性的低温型多热源集成热泵系 统柔性设计。当系统偏离设计工况运行后，可以减缓系统性 能参数的降低，提高直热泵系统自身适应工况变化的能力， 可以使系统在面临所有工况时的性能整体达到较优水平。实 际运行中，涉及设计的环境参数都是四季更迭的，工况点存 在季节性，采集工况以一年为周期，涵盖四季工况。3.低温 型多热源集成泵供热系统优化运行与智慧控制技术研究基 于上述研究基础上开展低温型多热源集成泵供热系统的全 工况动态特性模拟。开展动态特征下的集成热泵循环系统多约束优化研究。开展基于逆向建模的热泵循环主动调控机制 研究。  对技术提供方的要求:具有直膨式太阳能热泵系统的研 究基础和试验条件，能够对系统进行仿真建模，通过仿真进 行系统性能改善，优化产品设计，针对不同地区气象情况， 系统能够自识别自适应，保证系统运行稳定，并实现性能提 升。合作单位可根据国家相关标准进行产品或系统的性能测 试及数据分析能力。