应用领域：生物质资源化利用领域。 功能介绍：1）通过添加廉价矿物调整沼气池内的微生物群 落结构，从根本上提高功能微生物密度，增强沼气产生速率及 产量；2）将沼气化之后的沼渣通过化学处理和生物发酵相结合， 使之转化为生物基产品，为秸秆沼气化过程提供额外效益。有 利于帮助解决目前沼气化工程中产气速率低、气体产量低以及 沼渣的处理难等严重制约

根据强化手段的不同，高强化铜合金可分为两类: 沉淀强化铜合金和弥散强化铜合金。沉淀强化铜合金是利用过饱和固溶体的脱溶沉淀，通过时效热处理，达到强化效果。但沉淀析出相在高温下会聚集长大或重新固溶于基体中，随着强化相的消失，沉淀强化作用也随之消失，从而限制了这类铜合金的使用温度和应用范围。目前被大量使用的铬锆铜合金就属于这一类，其表现为导电、导热性损失较大，软化温度低(仅为500℃) 等。因此，铬锆铜合金在做点焊电极材料使用时经常出现变形、粘附、使用寿命不长及熔敷现象，频繁的整修和更换电极严重影响了工作效率的提高。弥散强化铜合金则是通过在金属基体中引入高度分散的热稳定性强的第二相质点，阻碍位错运动，以达到提高强度的目的。而Al2O3粒子硬度高，热力学和化学稳定性高，熔点高，在接近铜基体熔点的温度下也不会明显粗化，可以有效提高合金的高温强度和硬度。因此，Al2O3弥散强化铜合金可以用在电阻焊电极、集成电路引线框架、微波管结构导电材料、高速列车架空导线、热核实验反应堆、连铸结晶器等方面。本研究开发的Al2O3弥散强化铜合金在保证传统工艺内氧化、还原彻底性和烧结致密性的前提下简化了工艺过程降低了生产成本。

应力腐蚀和疲劳是石化、化工、电力等行业核心装备最危险的失效形式，每年造成经济损失仅石化和化工等行业就高达数百亿元。因此，开发低成本、高效、可靠的抗应力腐蚀和疲劳失效的表面处理技术成为保障石化、化工、电力等行业长周期安全运行的重大需求。项目以历经十余年攻关和实践，突破了特种表面冲击强化抗应力腐蚀和疲劳失效的关键核心技术。该项目获授权发明专利 15 件，发表学术论文 67 篇。 主要创新点包括：1.创新提出了表面冲击强化结构的残余应力场和微观组织变化的预测方法。突破了焊接与表面冲击两个强非线性过程的残余应力场直接耦合模拟技术；首次发现了冲击中心区域存在“残余应力坑”特征；实现了材料动态响应及微观组织演化过程的仿真，揭示了表面冲击压应力层晶粒纳米化机制，为表面冲击强化工艺制定以及应力腐蚀和疲劳寿命评价提供关键参数。2.建立了材料表层应力腐蚀及疲劳裂纹扩展速率的预测模型，实现了表面冲击强化后构件应力腐蚀和疲劳寿命的科学预测。揭示了表面冲击强化技术提高材料抗应力腐蚀、抗疲劳的理论机制。突破了精确制定局部发生应力腐蚀和疲劳损伤装备维修策略的瓶颈，奠定了表面冲击强化抗应力腐蚀和疲劳定量寿命评价的理论基础。3.发明了基于玻璃、超声、激光的三种表面冲击强化抗应力腐蚀和疲劳技术。研制了超声、玻璃、激光表面冲击强化装置，提出了表面冲击处理后微试样性能评价方法，构建了冲击工艺—微观结构—强化效果协同评价体系，解决了石化、化工、电力等领域关键装备的抗应力腐蚀和疲劳失效防治的难题。

能源、环境及化工等领域广泛存在具有相变和反应的能质传递和转化问题， 具有多区域、多场、传递与转化等相互耦合的特点，是影响装备性能的关键热物 理问题，对提升性能至关重要。本项目针对上述领域中共性的多场耦合能质传递 机理反其强化和调控方法的前沿科学问题开展研究工作，取得了系列原创性研究 成果。主要发现点有： 一、 分区耦合多相传递可视化实验方法及其机理与特性：创新了滞止流和通 流槽道内逸出速率及位点可控的液滴和气泡动力学行为、变孔隙率网络流道及其 与外部流场耦合的两相流动、毛细阻力可调的多孔层内相变传热及含反应边界的 两相流及传递等可视化实验方法。获得了逸出液滴聚合衰减震荡机理及规律；发 现了微孔逸出气泡脱离后涌入和界面震荡现象；揭示了具有壁面逸出气泡的槽道 内两相流规律；阐明了具有微孔层和结构缺陷的气体扩散层内两相分布特征；厘 清了反向式毛细蒸发器多孔层内相分布规律反其对相变传热的影响机理；揭示了 燃料电池内两相流动和传输以及电化学反应的相互作用规律，获得了流道水淹与 压降之间的定量关系及膜电极表面温度分布特性。 二、 多元多相分区耦合能质传递及转化理论模型：建立了多场耦合固体基质 表面细胞吸附成膜理论模型，揭示了生物膜结构与能质传递及产氢/产电性能的 相互关系；建立了含生化反应的多孔填料床内多相能质传递的毛细管模型和多相 混合模型，阐明了流动和传输与生化反应的耦合特性，为固定化细胞生物反应器 性能预测提供了方法；建立了毛细结构材料内分区耦合相变传热理论模型，为反 向式毛细蒸发器和微槽膜状凝结换热提供了理论计算方法；提出燃料电池两相传 输三维孔隙网络模型和气体有效扩散系数的分形模型，首次利用V0F方法模拟 了边壁具有逸出液滴的燃料电池流道内细观两相流行为，揭示了多孔扩散层与流场板流道内两相流的耦合关系以及流道结构和工况参数对两相流特性的影响规律。 三、多场耦合能质传递强化及调控方法：基于分区耦合强化传热思想，提出 了三维肋表面和螺旋扭带组合强化传热新方法；通过分区流动和传递强化与调控, 发展了三维柱状阵列结构阳极微流体燃料电池，显著提升了电池性能；利用石墨 烯表面修饰，实现了多孔电极内微生物产电菌电子转移速率和活性生物量调控和 强化；创新性利用流场/浓度场/温度场/光场的强化和调控，结合表面修饰和弥 散光导体技术，实现微生物生化转化全过程强化；提出了通过外接电阻控制阳极 电势诱导和调控生物膜结构，强化了质子传输，大幅提升了微生物燃料电池性能。

成果涵盖如下3个主要关键技术，分别是旋流沉砂池细砂强化沉降技术、砂 水分离器细砂强化分离技术和污泥淤沙分离集成技术。 （1） 旋流沉砂池细砂强化沉降技术：结合污水厂现场中试模型实验与数值 模拟结果，确定了城镇污水处理厂旋流沉砂池细微砂去除技术的构型参数（表 1,其中n为几何相似比例），由于进水渠流速、有效水深（宜<0. 90m）等直接 影响颗粒入流沉砂区的流动特征与沉砂效能，从流态保障角度建议设计时选择 多个小型号池型并联。中试结果表明，优化条件下旋流沉砂池对粒径d>200 um 的颗粒物去除率为96. 98%,粒径在100unT200um范围的颗粒物去除率为84. 26%。 （2） 砂水分离器细砂强化分离技术：砂水分离器溢流水回流线路增设一 个旁路平流沉砂池，利强化溢流水中细微砂的去除。研究结果表明，嵌入旁 路平流沉砂池后溢流水碳源截留效果好，SS和ISS分别降低了 52%和78%,除砂 量较原系统增加1.3倍。从粒径分布来看，嵌入旁路平流沉砂池溢流水200卩m 的颗粒甚微，分离颗粒物的中位径为117. 5卩m,细砂去除效果显著。 基于重力沉降和旋流分离的理论基础，研发一体化砂水强化分离器。设置 旋流水力分离器，通过离心作用和消能作用强化有机物剥离、细微颗粒物分 离，沉降水箱中设置斜板交错布置和溢流三角堰强化细沙分离效能。运行结果 表明，一体化砂水强化分离器对粒径^200um的颗粒的分离效率可达96%~98%, 100卩mW粒径W200 um的分离效率70%~75%,有机物截留率大于85%。 （3） 污泥淤沙分离集成技术：针对旋流沉砂池系统难以实现小于100 Pm极 细沙去除的实际，研发了污泥淤沙分离集成技术，该集成技术的主要部件包括 粗筛、储泥箱、液位控制器、污泥提升泵、污泥淤沙分离器（简称“分离器"）、 细筛、溢流污泥箱、振筛机等。其核心设备为污泥淤沙分离器，中试装置的分 离器筒体直径为150mm,单台处理能力为20m/h,该分离器分离示范污水厂活性污 泥细微砂时，ISS去除率为24. 9%,分离度为1.91。中试结果表明，集成设备对示 范污水厂活性污泥中ISS的总去除率为24. 3%、活性污泥MLVSS/ MLSS比值提高 22%。

本成果来自有重大应用前景的横向项目，获得国家发明专利授权，为重大装备服役、延寿提供技术支撑。该成果结合大型先进压水堆重大专项(2010ZX06004-18)，研发出一套检测核电站蒸汽发生器传热管微动损伤的装置及其测试方法。它的主要体现形式为；微动磨损测试装置和评价传热管微动损伤的方法和判定标准。该方法及设备为国产核电材料的评价提供了重要的技术支持、相关研究结果处于我国核电行业领先。

该技术主要应用于环境工程污水处理领域。首次将双污泥反硝化除磷工艺和诱导结晶技术结合起来，解决了限制传统污水处理生物脱氮除磷工艺中碳源不足和泥龄矛盾等问题。

反应蒸馏技术是反应操作与分离操作相互耦合的产物,虽然它是一种最有代表性和最具发展潜力的化工过程强化技术,具有大幅度降低设备投资成本与操作能耗的潜力,但是这种优势并没有在所有的反应物系中得到充分的体现,在某些条件下,反应蒸馏技术的劣势甚至比那些传统的工艺流程(一个反应器和几个传统的蒸馏塔组成的工艺流程)还要明显。例如,在分离不利物系(反应物与产物的相对挥发度相间排列,即αR1>αP1>αR2>αP2或αP1>αR1>αP2>αR2)和最不利物系(反应物是最轻和最重组分,产物是中间组分,相对挥发度的排列顺序为αR1>αP1>αP2>aR2)时,使用常规反应蒸馏技术的能耗较大或者根本无法完成分离,这影响了反应蒸馏技术优势的发挥及其使用范围。为了解决这些问题,前人提出了不同的反应蒸馏结构和改进措施,但是这些方案中都存在着一个结构缺陷,即他们都忽略了未反应的反应物通过产品侧线采出口塔板的量和浓度对于反应蒸馏塔设计的影响。为了研究这种影响,本文提出了“不利浓度”的概念,并提出了“不利浓度”判据,以度量“不利浓度”的大小和研究其对系统稳态性能的影响。为了消除“不利浓度”的影响,本文提出了一种新的过程强化方案,即采取进料分流强化双反应段蒸馏塔的设计,得到新的蒸馏塔设计方案——分料双反应段蒸馏塔。分料比、分料的数量和分料的进料位置是分料双反应段蒸馏塔设计中重要的设计变量,它们的合理设计可以显著加强蒸馏塔的内部能量耦合与物质耦合,这使得双反应段结构首次应用于分离不利物系并获得了良好的稳态性能。通过对6个反应体系的对比研究结果表明,由于大幅度降低了“不利浓度”的影响,大大降低了蒸馏塔的操作能耗,与现有反应蒸馏塔的结构方案相比,本文提出的分料双反应段蒸馏塔具有最优的经济性能。对于最不利物系,分料双反应段蒸馏塔比现有最优设计降低能耗最高达133.2%；对于不利物系,分料双反应段蒸馏塔比现有最优设计降低能耗最高达4.92%。本项目的主要研究目标是“不利浓度”对蒸馏塔设计的影响,建立以“不利浓度”及其判据为核心的理论框架,针对最不利物系以及不利物系,系统地研究分料双反应段蒸馏塔的优化与设计主要的研究工作可以归纳为以下几点：1、利用平衡级模型对分料双反应段蒸馏塔进行了模型化研究,并建立了相关数学模型。2、分别针对双反应段蒸馏塔和现有研究中稳态性能最优的外部环流反应蒸馏塔进行了灵敏度分析,对比重要设计和化学参数变化对两种结构稳态设计的影响,论述了两种结构在稳态设计方面的优缺点,说明了双反应段蒸馏塔的研究意义。3、提出了影响反应蒸馏塔分离效率和能耗的因素,并提出了“不利浓度”的概念和“不利浓度”判据。

（专利号：ZL 201410168887.5） 简介：本发明公开了一种火车轮立式轧制异步强化变形方法及装置，属于环件轧制成形技术领域。本发明在现有车轮立式轧制工艺基础上，通过轧制时在线调整主辊高度，主变形区进行轧辊错位轧制，通过错位量的调整实现轮辋金属的流动控制，并强化主变形区的异步轧制变形效果，提高轮辋变形的深透性，细化轮辋心部的晶粒尺寸。主辊的高度在线调整通过液压缸推动主辊轴承座的高向移动实现。本发明不但可以根据需要提高车轮轧制成形效