项目成果/简介:本项目以污水处理厂存在能源消耗高，二次污染等问题，针对污水体量庞大，复杂多变量，多相体系的数据信息滞后，强耦合，非线性等问题，采取学科交叉方式与物理学院、智能学院合作开发新型水质传感器，开发信息处理系统，多变量耦合神经网络系统，深度学习和算法，构建污水处理智能控制关键技术，仪器和设备。为污水厂的智能节能减排创造提供技术支持。应用范围:该技术主要应用于给水处理系统和污水处理系统的智能控制。效益分析:项目的研究已经进行了多年， 2017 年投资 1500 万元在南开大学津南校区建立了 1000 吨/日污水处理厂， 为传感器的应用和示范创造十分有利的条件。

本发明是一种温和条件下利用含钒、钼多金属氧酸盐催化剂降解污水中苯酚。苯酚是造纸、炼焦、炼油、塑料、农药、医药合成等行业生产的原料或中间体。随着经济的发展，未经处理的含酚废水对人类的生存环境已经造成了严重的威胁。研究与开发高效、低成本的新型污水处理技术，特别是研究降解苯酚的高效降解技术，已成为环境工程、环境科学等领域的科学前沿和热点问题。本发明设计提供的一种用于湿法氧化降解苯酚的多金属氧酸盐催化剂，(CTA)3+x [PVxMo12-xO40]（x = 1~3）。多酸催化剂具有合成方法简单、催化降解高效(环境温度下（15°C）空气氧化降解苯酚，反应60 min，苯酚去除率达到70% 以上，COD去除率达到70%，TOC去除率达到70%，苯酚完全矿化。0 °C 苯酚60 min 降解率达到60%以上)、可重复利用和催化反应条件温和等优点。克服了湿法催化氧化技术对设备、催化条件高要求的缺点。且在催化剂合成过程中合成条件温和（常压）、合成时间短、易操作。降解产物为简单无机离子，不对环境造成二次污染。 利用一种温和条件下利用含钒、钼多金属氧酸盐催化剂降解污水中苯酚的应用，可以解决很多技术问题： 1、利用多金属氧酸盐的组成和结构的多样性，合成强氧化性的化合物，作为催化湿法氧化催化剂，降低湿法氧化的反应条件，提高实用性，降低成本； 2、调节反荷离子的种类，合成多金属氧酸盐固体催化剂，在水相反应中不溶脱，且易于分离重复使用，大大降低了催化剂使用成本； 3、多金属氧酸盐降解水中污染物苯酚反应条件温和，在常温常压条件下通入空气就可达到苯酚的有效降解，节约大量能源； 4、杂多酸胶束催化体系的引入使苯酚降解的体系同时具有液膜法和高级氧化法的双重功效，不仅提高了催化效果而且催化条件温和。 此项目主要依托国家自然科学基金和吉林省环保局项目。 含钒多金属氧酸盐(CTA)3+x [PVxMo12-xO40]（x = 1~3）在催化空气氧化降解苯酚污水中，在室温、空气压力条件下，苯酚污水降解率达到90%到100%，并且苯酚分子被完全矿化为简单的无机离子，如CO32-和HCO3-。

本项目具有自主知识产权，是一套适合于处理城市污水及回用（从城市污水到杂用 水、景观用水、绿化、洗车等直到实验室分析配制标准溶液的纯水）的集装式膜生物反 应器成套技术装备。同时本装置还适用于在本装置的一个阶段内实现受污染水源地的饮 用水的供应的系列产品。 技术创新点： 1）针对不同城市污水水质可以选择不同的膜材质。 2）针对不同废水规模可以加工大型或中型的集装式膜生物反应器。 3）不同处理程度的集装式膜生物反应器可以适用于同种废水而不同用户需求的回 用水质。 4）开发的自控技术，可以达到无人监管、在线检测的水平，使人工费降低及自动 控制达到较高的水平。 应用领域：城市污水深度处理及回用

本发明公开了一种双向流内循环式PS高级氧化反应器及污水处理方法,包括反应器,其内设两个位置上下交错 且同心的内筒和外筒;内筒的上端开口,内筒的下端与反应器罐体底连接;外筒上端与反应器罐体顶连接,外筒的下端开口;反应器罐体底部设有无动力自吸回流系 统和伞状锥形布水器;一条由反应器罐体顶部伸向底部的催化剂加药管,其下端对应连通伞状锥形布药器,伞状锥形布药器位于反应器布水混合区域之内;还包括圆 环形布水挡板,进水混合装置,二次加药装置等.本反应器结构高径比小,反应空间利用充分,容积负荷率高,动力消耗小,无动力回流系统使未反应完的污染物和 药剂重复处理,提高了药剂利用率,降低了药剂消耗和能量消耗,降低成本。

1 成果简介利用生物方法进行污水处理，已经经历了一个多世纪的发展。但是，在活性污泥法的应用中，仍然存在以下主要缺点：曝气池占地面积很大，曝气后气体排放造成二次污染；曝气过程中活性污泥、空气和污水三相混合不均匀，氧传递速率较慢，氧气利用率不高，使得曝气效率低；剩余污泥排放量大。本研究室基于多年来对环流反应器流体力学特性和工程应用的研究，提出了采用多级环流装置作为活性污泥曝气的新方式，并经过 10 多年的基础、应用以及工业化研究，形成了一套高效的活性污泥的处理污水的新工艺—多级环流曝气工艺。该工艺可改善氧的传质，增加氧的利用率，从而减少动力消耗；该工艺还可减少生物处理过程中剩余污泥的产量，减轻处理污泥的负担；同时，该工艺的生物处理构筑物占地面积显著减小，可节约投资。该工艺已经完成了 20 吨/天的工业中试，通过了专家鉴定；并在处理印 染污水等方面已经建成了工业应用装置，目前运行良好。 在多级环流曝气工艺的基础上，针对含有中低浓度难降解有机物的污水，本研究室又开发了厌氧-好氧耦合环流曝气污水生物处理技术，以提高难降解有机物的处理效率。通过在多级环流塔内的悬浮污泥中添加具有特殊孔隙结构和尺度的载体材料，利用氧的传递阻力在载体内部形成厌氧菌生存的环境，构成专性厌氧菌生长区。通过被动扩散和流体的冲刷作用，有机物可以扩散进入载体内部，并被厌氧菌降解，同时载体内部的厌氧降解产物也可进入流化床主体，实现厌氧生物降解和好氧生物降解的耦合。该工艺具有高效的好氧降解过程和厌氧降解过程， 且将厌氧和好像过程结合在一个装置中进行，高度集成化，设备投资小、处理效率高、占地面积小。该工艺已经在含酚废水、 PTA 废水、炼油废水方面已经开展了大量的工艺开发和工业模拟实验，取得了理想的处理效果。2 技术指标（ 1） 多级环流曝气：溶解氧浓度可达到 6mg/L 以上，较廊道式曝气池，占地面积可减小 80% 以上，处理时间可缩短 50%以上。 （ 2） 厌氧-好氧耦合环流曝气： COD 的容积负荷可达到 7g/L∙d 以上，对 COD 浓度小于2500 mg/L 的含酚废水、 PTA 废水等废水， COD 去除率达到 95％以上。3 应用说明该技术主要针对各类石化、化工及其他含有难降解有机物废水的处理，小规模现场集成式污水处理（如机场、远郊住宅小区等）以及污水的点源治理。 多级环流曝气应用包括两种方式：① 以环流曝气塔式设备替换现有的曝气池、初沉池；② 在现有的深度在 4m 以上的廊道式曝气池进行改造。多级环流曝气塔为新型塔式曝气处理设备为专利设备，具有处理效率高，占地面积小等显著优势。 20 吨/天的工业中试结果（乙烯综合废水， COD 约为 1000 mg/L，）显示，和该厂现有的廊道式曝气池相比，占地面积可减小 80% 以上，处理时间可缩短 50%以上， 出口废水稳 COD 定在 60 mg/L 以内，特别适合于土地资源紧张、处理效率要求高的生产、生活部门。多级环流曝气塔顶部还有集成的泥水分离器，可将出水中的污泥分离，在污泥沉降良好的情况下，可直接排放，不需要初沉和二沉设备，使设备投资、能耗以及占地面积大幅度降低；即使对沉降性能不佳的污泥，也可达到初沉的作用，节省初沉设备和运行费用。 通过对现有的深度在 4m 以上的廊道式曝气池进行改造，也可实现多级环流曝气，方法是在曝气池内改造曝气系统，加装多级导流筒内构件。其改造简单，投资小，但对废水处理的效果有显著的提高。采用多级环流曝气后，曝气池内的溶解氧浓度提高 50% （可达到 6 mg/L以上）以上，悬浮污泥浓度提高 30%以上，在达到相同处理效果的前提下，水力停留时间可减小 50%以上，处理负荷提高 50%以上，特别适合于对现有装置增容的技术改造。由于溶解氧浓度高，剩余污泥的产量也显著降低。 厌氧-好氧耦合环流曝气工艺，通过在多级环流曝气塔中添加高孔隙率的聚合物填料，在填料内部形成的缺氧环境，可发生水解-酸化反应，通过水解-酸化将难降解有机物降解为挥发性脂肪酸，进一步由装置中主体的悬浮污泥进行好氧代谢，实现了厌氧—好氧生物降解的耦合，提高了难降解有机物的降解效率。工业模拟装置的研究表明，对 COD 浓度达到 3500mg/L 的含酚废水，采用厌氧-好氧耦合环流曝气工艺， 24h 内 COD 可降解至 100 mg/L 以下；对 COD 浓度达到 2500 mg/L 的 PTA 废水，采用厌氧-好氧耦合环流曝气工艺， 16 h 内 COD可降解至 100 mg/L 以下；对 COD 达到 2000 mg/L， BOD/COD<0.1 的炼油废水，采用厌氧-好氧耦合环流曝气工艺， 24 h 内 COD 可降解至 60 mg/L 以下。上述处理效果，均优于传统的 A/O 或者 A/A/O 续批式联合工艺，占地面积低于这些工艺的 1/8。4 合作方式商谈。

本实用新型公开了一种AO一体化净化微污染源水的反应器，包括絮凝区、A区和O区；絮凝区的顶端作为反应器的进水端，其设在反应器的中间位置；A区设在絮凝区的下方，且A区的中心位置与絮凝区连通，A区内设有搅拌装置；O区的顶端作为反应器的出水端，其设在絮凝区的圆周外围，且O区的下端与A区的上端非中心位置连通，O区内设有曝气装置。本实用新型的优点在于反应器结构紧凑，集生物反应(悬浮微生物和附着微生物)、絮凝、吸附、沉淀于一体；使用该反应器处理污染水源，可以将水源中有机物、氨氮、锰、铁、亚硝酸盐氮等还原性指标均高

本实用新型公开了一种离子风驱动的可同步处理多种污染物的空气净化器，包括物理过滤装置、低温等离子体产生装置和离子风动力装置，低温等离子体产生装置分为离子泵荷电加速区、电凝并区、电除尘氧化区和反电晕催化区；物理过滤装置采用导体网、粗效过滤网、高效过滤网和活性炭过滤网物理过滤，本实用新型采用离子泵荷电加速区、电凝并装置、电除尘氧化装置和反电晕催化区四处进行低温等离子体放电同时针对细颗粒物PM2.5、微生物气溶胶及VOCs、CO、NH3等毒害气态污染物进行一体化净化，能够高效捕集细颗粒物PM2.5，灭活微生物气溶胶，同时深度氧化处理VOCs、CO、NH3等毒害气态污染物，是一种集铺集氧化于一体的多污染物复合净化技术，提高室内空气净化效果。

本发明公开了一种基于介质阻挡放电和PI纳米膜过滤的室内空气净化器，包括具有风道的箱体，箱体两端分别是和风道连通的进口和出口，该进口处安装有风机，所述风道内安装有介质阻挡放电装置；所述箱体的出口安装有带净化气出口的PI纳米膜过滤罩。本发明的基于介质阻挡放电和PI纳米膜过滤的室内空气净化器联合介质阻挡放电和物理过滤及化学催化三种技术，利用低温等离子体和化学催化的协同作用，提高定向氧化的能力，提高空气净化能力，并且采用了具有大过滤面积的折叠式PI纳米膜，既能阻挡空气中的细小颗粒，又不会增加能耗。

将城市污水处理厂的脱水污泥利用中水调制到适当浓度，然后对污泥进行热碱预处理，使污泥细胞破壁，充分释碳。在中温条件下进行碱性厌氧发酵生产VFAs（挥发性脂肪酸），发酵后污泥在利用木屑和氯化镁联合调理后通过板框压滤机进行高干脱水实现发酵液的回收并去除发酵液中部分的氮和磷。回收得到的 富含 VFAs 的发酵液添加到城市污水处理厂的生物处理单元，作为补充碳源，强化污水的生物脱氮除磷，从而达到去除污染物的目的。具体技术内容包括污泥预处理、污泥厌氧发酵产酸、污泥深度脱水以及有机 酸强化污水脱氮除磷技术。

本发明公开一种净化室内空气的锐钛型微孔二氧化钛材料制备方法。目前尚无成功合成含有大量微孔结构的晶型二氧化钛的报道。该方法是将钛酸丁酯乙醇溶液与十二胺乙醇溶液按1:0.5～2体积比混合均匀，得到混合溶液；在混合溶液中加入蒸馏水搅拌1～3h后加入到反应釜，100～130℃水热反应12～48h，自然降温并离心，取固体加入到乙醇-盐酸溶液中搅拌反应1～4h，离心；再重复乙醇-盐酸溶液洗固体的操作2～4次；将离心后得到的固体水洗至pH值为6～8，离心，自然风干或烘干得高活性锐钛型微孔二氧化钛材料。本发明材料孔径小于2nm，同时具有较好的结晶度，呈锐钛矿型，可以高效吸附-光催化降解低浓度有机污染物。