3個與污水處理有關的項目何以榮獲國家科學技術進步獎？

時間：2019-01-11 10:04

來源：水工業市場雜志

2019年1月8日，2018年度國家科學技術獎在京揭曉，共評出285個項目(人選)。其中，國家自然科學獎38項，國家技術發明獎67項，國家科學技術進步獎173項。

國家科學技術獎下設的國家科學技術進步獎，是國務院設立的國家科學技術獎5大獎項(國家最高科學技術獎、國家自然科學獎、國家技術發明獎、國家科學技術進步獎、國際科學技術合作獎)之一。國家科學技術進步獎授予在技術研究、技術開發、技術創新、推廣應用先進科學技術成果、促進高新技術產業化，以及完成重大科學技術工程、計劃等過程中做出創造性貢獻的中國公民和組織。在本次獲獎的285個項目中，國家科學技術進步獎二等獎共有148項，而其中三個獲獎項目，受到水處理行業的格外關注，這三個項目分別是：北排集團與北京工業大學合作完成的“城市污水處理過程控制關鍵技術及應用”項目、北排集團與清華大學合作完成的“城市集中式再生水系統水質安全協同保障技術及應用”項目，以及中科院生態環境研究中心魏源送研究員參與的“畜禽糞便污染監測核算方法和減排增效關鍵技術研發與應用”項目。

項目簡介及獲獎原因

一、城市污水處理過程控制關鍵技術及應用

城市污水處理過程控制的難點在于：水質、水量波動大，時變、不確定性是其本質特性;污染物種類多且在線檢測困難;影響生化反應的因素多，可以實施控制的變量少;水質參數無法在線測量，難以實現動態優化與全流程閉環控制。圍繞上述技術難題，本項目在基礎研究、技術研發、系統集成和推廣應用等方面取得了如下創新性成果。

1.主要技術內容

(1)創立基于過程動態數據的關鍵水質參數智能特征測量新技術：首次提出了基于過程數據的水質參數特征變量提取算法和自組織計算模型設計理論方法，率先研發出基于動態數據的總磷在線測量裝置，解決了一直困擾業界的水質參數在線測量難題，突破了水質參數難以在線檢測的技術瓶頸。

(2)創建模糊控制規則自組織機制，自主研發出自組織模糊控制技術：創造性地提出基于細胞分裂法增加規則和基于互信息強度刪減冗余規則的自組織機制，巧妙地實現了模糊控制規則自動調整，顯著地提高了模糊控制器的自適應能力，解決了溶解氧、硝態氮等關鍵變量高精度控制難題。

(3)首次實現關鍵操作變量實時優化設定，率先開發出污水處理過程動態優化控制系統：在技術內容(1)的基礎上，率先建立了考慮出水水質、設備和系統性能在內的能耗評價模型，基于該評價模型提出了動態多目標智能優化方法，突破了關鍵操作變量無法實時設定的技術難題;基于此技術研發出城市污水處理過程動態優化控制系統，其技術經濟指標明顯優于當前業界公認的控制系統。

2.授權專利情況與知識產權

獲得授權國家發明專利32項，實用新型專利11項，軟件著作權32項，出版專著5本，發表論文111篇(SCI檢索32篇)，獲省部級科技進步一等獎3項。

3.技術經濟指標

(1)總磷測量裝置精度遠高于哈希公司PhosphaxSigma總磷監測儀，精度高達93.6%;溶解氧控制誤差小于±0.25mg/L，替代了德國WTW溶解氧控制技術。

(2)出水水質穩定達標：通過應用本項目技術，出水COD小于50 mg/L，TN小于15mg/L，TP小于0.5mg/L，出水水質穩定達到國家一級A排放標準。

(3)節能降耗：相關應用單位電耗平均減少10%左右，藥耗降低20%左右。

4.應用推廣與效益情況

(1)應用推廣：已在東北、華北、華東和華南50余家城市污水處理廠成功應用(污水處理量近400萬噸/天)，部分技術已被國外城市污水處理廠借鑒。

(2)直接經濟效益：本技術的應用單位近三年累計新增銷售6.6億元，累計新增利潤近1.4億元。

(3)間接經濟效益：應用本技術后，污水處理廠的運行能力明顯提高，近三年新增運營能力約200萬噸/天，節約運行費約1.1億元，降低污染物COD排放約40萬噸/年，取得了重大經濟、社會和環境效益。

獲獎原因

項目組圍繞國家重大需求，以解決當前城市污水處理廠運行成本高、異常工況頻發、出水水質不穩定的問題為目標，在國家科技重大專項、863計劃等課題資助下，歷時十余年，創立基于過程動態數據的關鍵水質參數智能特征測量新技術，突破水質參數在線測量技術瓶頸，解決了一直困擾業界的難題;創建模糊控制規則自組織機制，自主研發出自組織模糊控制技術，解決了溶解氧、硝態氮等關鍵變量高精度控制難題;首次實現關鍵操作變量實時優化設定，率先開發出污水處理過程動態優化控制系統，其技術經濟指標明顯優于當前業界公認的控制系統，保證了污水處理過程低成本穩定運行。研究成果擁有全部自主知識產權，城市污水處理過程智能優化控制技術處于國際先進水平，關鍵水質指標智能特征測量技術達到國際領先水平。已在東北、華北、華東、華南多個地域50余家工藝不同的城市污水處理廠推廣應用，污水處理量近400 萬噸/天，經濟效益達10余億元(近三年6.5億元)。實踐證明該技術對于保護淡水環境，實現水資源循環利用發揮了重要作用，取得了顯著的經濟效益和社會影響。

二、城市集中式再生水系統水質安全協同保障技術及應用

編輯：王媛媛

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