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水处理组合工艺与生态高效低耗技术创新与研发
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
主要内容：
① 用吸附-混凝-超滤组合工艺，高效去除水中天然有机物；采用光催化-吸附-膜分离组合工艺，有效去除水中亚硝胺类污染物；同时采用正反冲清洗方式的膜滤装置，最大程度提升清洗效果；研制了一种简单且高效的三相分离器，解决污泥沉淀区入流口和回流口的重合问题，提高了气液固的分离效果。
② 研制了具有不同内部构造的EDI工作模型，实现了无酸碱再生、零废酸废碱排放条件下的连续、高效的废水直接处理，所得淡化纯水和高浓度浓缩液均得到回收利用。
③ 研发了铝盐型、铁盐型、硅酸盐型、天然有机高分子型等一系列复合高效絮凝剂，在提高其絮凝性能、注重技术的经济性与实用性的同时保障了生态安全性。
④ 开发了以生物膜叠球填料为特征的剩余污泥减量型有机废水处理工艺，建立了基于生物电化学系统的有机废水能源化处理技术体系，实现了污泥减量化和污水处理能源化；通过开发联合改性催化剂和泥炭吸附剂，解决了既不能生物处理、也不具备能源化的废水处理问题。
⑤ 提供了一种高效低耗、应用范围广、使用便利的挂膜式浮动链曝气污染水体修复方法，有效实现区域污染水体的原位修复；系列重金属污染水体生态修复技术，特别是利用水生植物千屈菜修复铬污染水体，治理效果明显，美化景观环境。
项目特色：
本成果明显使操作费用降低、膜使用寿命延长、污水处理排污费减少，具有显著的技术优势，已在天津、江苏、辽宁、海南和广东等省市多家企业进行成功的实施转化与应用，取得了较好的经济效益及明显的生态、环境和社会效益。
南开大学
2022-07-28
工信部等八部门联合印发《“十四五”智能制造发展规划》
智能制造是制造强国建设的主攻方向，其发展程度直接关乎我国制造业质量水平。发展智能制造对于巩固实体经济根基、建成现代产业体系、实现新型工业化具有重要作用。
工信微报
2021-12-28
模块化水处理装备
山东中欧膜技术研究院依托哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室，具有强大的科研支撑与技术支持。目前，研究院具有一支以中国工程院院士，哈尔滨工业大学马军教授为核心的，朝气蓬勃、勇于创新、以中青年为主体的学术队伍。研究团队固定研发人员64名，其中：中国工程院院士1名，教授/研究院5人，副教授10余人，研究生及研发工程师40余人。人员专业职称配置比较合理，具有较高专业技能和业务水平。研究院近三年发表高水平SCI文章60余篇，申请发明专利30 余项，其中授权8项。撬装式模块化水处理装备采用高效短流程处理装备，以先进膜分离技术为核心，结合新生态纳米吸附技术与高级氧化技术，实现水中污染物高效去除。成功开发低成本在线高效混凝剂，能够有效阻止反洗过程中产生浊度、微小絮体、铁锰等杂质渗出，形成大絮体；该新生态纳米铁锰氧化物对重金属有优异的去除效果，实现了水源水重金属污染控制的理论创新。该项技术应用于北江流域三十一座水厂，成功保障了下游地区供水安全（日供水量300余万吨，服务群众600余万人），确保了广州亚运会的顺利进行，获当地政府表彰、嘉奖，且运行成本低，易于推广，该项技术获3项美国专利，该技术被国际水协列入源水除重金属“最佳实用技术指南”，获省发明一等奖一项，突破了重金属离子处理去除关键核心技术。
采用高效重力式驱动催化膜滤结合高级氧化技术，是基于新生态纳米微界面吸附技术开发的抗污染纳米复合膜过滤技术，实现膜组件无动力、抗污染运行，主持设计建设了全球首座无外加动力膜水厂, 膜组件反洗时间间隔延长十倍,运行能耗降至现行超滤的五分之一，填补了膜技术能耗高的技术短板，获省自然科学一等奖。
该系列处理装备采用模块化方式进行拼装，可根据水量定制，即装即用，采用自主开发智慧控制系统，实现24小时自动运行，可远程维护。设备占地面积小，无需增设砂滤池，运行成本较传统工艺节约20%。装备技术水平达到了国际领先水平。研究团队所开发系列研发装备在饮用水处理、生活污水处理、工业废水处理等领域工程化应用，2020年合同额达1.5亿元。
我国人工基数大，淡水资源需求量大，现有水处理技术占地面积大，建设成本高，难以满足分散式小规模水处理及需求。撬装式系列水处理装备为解决我国分散式水处理问题尤其是农村饮用水、污水处理提供切实可行的解决方案，应用前景广阔，具有巨大的市场价值。
哈尔滨工业大学（威海）
2021-05-11
过程装备的能源高效利用
一、团队（专家）简介高秀峰，男，工学博士、副教授，2000 年 12 月获西安交通大学工学博士学位并留校任教。曾主持国际合作科研项目 3 项、国家自然科学基金项目 1 项、作为骨干成员参与国家 863 计划 3 项、主持省部级及企业横向科研课题 30 余项。参编手册、专著、教材共 6 部，累计撰写 100 余万字。获陕西省科学技术二等奖两项（№1、№3）、陕西省高校科学技术二等奖两项（№4、№5）、中国石油和化学工业联合会技术发明三等奖一项（№1）。累计发表学术论文近 70 篇，其中SCI 和 EI 收录 20 余篇，累计获批发明与实用新型专利 20 余项，获 CNG 加气站压缩机科技成果鉴定一项（№1）。先后从事《过程流体机械》、《过程设备设计》、《密封技术》、《粉体工程》、《过程装备课程设计》等近 10 门专业主干课程的教学工作。擅长从事工程实践类研究项目与实际产品的研发，擅长从事科研成果转化与产业化推广工作，主持研发的多项产品实现大规模产业化应用和市场推广。主要研究方向1) 过程流体机械：石油、化工、动力、制冷用各种容积式压缩机与流体输送泵，主要专长为往复式压缩机、涡旋式压缩机
西安交通大学
2021-04-10
沥青发泡功能模块装备
泡沫沥青生产需要专门的机械生产设备。目前，能够生产泡沫沥青再生机械设备的 厂家有德国维特根（Wirtgen）公司、美国卡特彼勒公司、美国的 CMI 公司、日本小松 公司和加拿大 SOTER 公司。其中，维特根公司生产的昂贵的冷再生设备在世界各地发挥 着卓越的性能。在我国，泡沫沥青再生技术的实施至今还未能摆脱依赖设备进口的局面， 维修施工备受限制，严重制约了泡沫沥青的推广与应用。同济大学基于模块化的设计理 念，成功研制出沥青发泡功能模块。该模块将沥青发泡系统各部分功能进行独立封装， 方便安装在现有的冷再生机或各种搅拌站，可以根据业主和投资商的需求进行配置，使 用上更加灵活，同时避免了投资商的经济压力。这一研制成果必将大力推进泡沫沥青这 一创新技术的推广应用。
同济大学
2021-04-13
智能化油膜轴承关键技术研发
基于具有完全自主知识产权的机电液气一体化的大型油膜轴承综合试验台，油膜轴承研究实现了从“基础理论研究-试验研究-产品中试-推广应用”的完成产品研发链条，为我国各类油膜轴承新技术、新产品的开发提供有效的试验保障和技术支持，为发展智能化油膜轴承产品、多层合金新型结合技术提供了系统的理论指导。该技术成果授权国家发明专利10项，实用新型专利5项，软件著作权5项。为企业产品研发提供了重要的理论与技术支撑，实施研究成果在企业中验证和应用，推进了核心基础件的高端化进程。
太原科技大学
2021-05-04
核酸单分子荧光图像测序智能检测技术
深圳国际研究生院张盛副教授团队在已开展的核酸测序方面的专用图像传感元器件关键技术基础上，提出了“基于单分子荧光图像测序的冠状病毒核酸智能检测技术”重大攻关项目研究方案。课题组通过远程网络讨论与协作等多种方式，组织了相关学科的专家多次进行技术研讨，并与深圳市行业内的权威机构合作，在两周内快速进行原理论证，形成技术方案，完成智能检测装置的原型结构设计及前期研究准备工作。 项目致力于开发具有核酸智能检测能力的低成本嵌入式物联网设备，为公共卫生防疫事业提供更加有力、且具备“提前生产、快速部署、分散检测”特点的新型核酸检测的解决方案，有望实现未来冠状病毒传染事件中基因序列的快速发布与潜在感染者的本地化核酸检测能力快速部署，帮助医护人员和民众在家庭或社区对感染或疑似患者进行现场筛查，减少潜在感染者的聚集与交叉感染，快速实现核酸检测层次的确诊检验与病症初筛，助力疫病防控和公共卫生领域战略科技力量的提高和储备。
清华大学
2021-04-10
风电场智能扇区管理技术研发及应用
本项目以风电场扇区管理为研究对象，通过开发工程尾流模型和改进机组偏航控制品质，将尾流效应模型与场内机组偏航指令有效结合，以管理各机组尾流所覆盖的扇区，利用风电场多机组的偏航协同控制，实现以多机群或风场级发电量为优化目标的机组偏航动作，从而提高整体发电量。主要包括以下内容：
（1）风电机组偏航参数优化方法
围绕偏航系统的稳态误差校准展开研究，利用SCADA历史数据及高精度传感测量装置，开发数据驱动的校准分析方法，改进机组偏航控制系统的信号品质，提升机组功率输出性能。
（2）机组级尾流复合建模方法
以特定机组为研究对象，通过测风仪与风向标数据，分析前排机组尾流空间分布特性，以建立有效简化的工程尾流模型。在此基础上，结合先进CFD风场仿真与现场测试，主动改变上游机组的偏航角，测试量化上游机组的尾流效应变化对下游机组的特性影响，最终建立起机组尾流效应到单机发电量的数学联系。
（3）风电场级尾流评估技术
以风电场中机组位置信息为依据，整合机组级尾流模型得到描述整场尾流效应的流场模型，基于风场当前的运行状况、机组受尾流影响等方面的分析，考虑尾流叠加空间耦合的影响。划分得到处于下游且受尾流影响较大的机组群，分析扇区管理实现优化改进的可行性及优化区域范围。
（4）扇区优化管理技术
在场级流场建模及评估的基础上，研究风场内多机组的扇区协同管理调度。以提高整场的发电量为目标，利用优化算法集中式优化整场各机组的动态偏航角，以降低尾流对后排机组的影响。
华北电力大学
2021-05-10
智能冷却水余压回收节能技术
为了更广泛和充分地利用冷却水余压，通过水轮机将冷却水系统中的余压转化为电能，并采用智能化电源管理技术，优先使用水轮机发出的电量供给风机电机运转所需，不足部分则由电网补充，由此实现了对余压的广域利用。发电机组在转速变化时仍然能够正常发电，从而实现更加高效节能。该技术已经可以进行工程应用。
上海理工大学
2021-01-12
高速列车非侵入式智能感知技术
本技术采用大数据智能分析算法，处理高速列车运行过程中产生的大量数据，智能辨识高速列车运行状态。以高速列车外部受流装备为对象，从受电弓状态实时感知与能耗分项统计两个角度，展示非侵入式智能感知技术在高速列车的最新应用。
1.受电弓状态实时感知
获取受电弓的原始信号并进行预处理，获取多个原始数据向量；对原始数据向量进行多尺度分解，从每个子频带提取特征量并构建时序特征向量；将特征向量和受电弓故障的分类标记作为特征映射数据，训练故障识别预判机制；以原始数据向量和故障类型分别作为输入输出数据，训练故障识别模型。对受电弓的实时电流信号进行处理，得到原始数据向量和特征向量，故障识别预判模型根据特征向量对受电弓进行故障预判，若有故障，故障识别模型根据原始数据向量对受电弓的故障类型进行识别。实现列车运行状态下，对受电弓进行实时在线监测与故障类型识别，且无需在列车外部及路网沿线另外加装硬件设备。
2.列车能耗分项统计
通过大数据智能分析方法，结合位于电路关键位置部分传感器提供的实时数据，可对动力系统、空调系统、照明系统、厨卫系统、用户交互系统等不同功能模块，提供非侵入式能耗分项统计。统计结果能为铁路管理部门提供参考，优化列车运行管理模式，改进各系统的运行机制，降低高速列车运行能耗。
图1 高速列车受电装置
图2 受流装置故障特征映射及辨识方法
图3 不同功能模块设备的提取特征
图4 不同设备的分项能耗统计
中南大学
2023-03-08