DOC《2018年度国家技术发明奖》

2018年度国家技术发明奖 安徽省提名项目公示

(一)项目名称 城镇污水处理厂智能监控和优化运行关键技术

(二)提名意见 该项目针对我国污水处理厂水质与水量波动性大的特征,围绕污水处理厂的智能监控和优化运行问题,经过十几年的研究与实践,研发了污水处理厂的模拟、监测和优化运行的关键技术,发展了污水处理系统的动态模拟技术,建立了污水处理系统的数字化模型和仿真平台,构建了污水处理厂运行工况在线监测与诊断技术系统,实现了污水处理工艺的运行优化,形成了适合于不同污水水质和工艺条件,且经济、高效的污水处理厂智能监控和优化运行关键技术.

项目集成了多项技术理论和技术创新,获得了授权发明专利21项、计算机软件著作权4项,发表60多篇SCI论文,该项目成果成功应用于多个污水处理厂,为污水厂的节能降耗和升级改造提供了强有力的技术支撑.项目所研发的经济、高效污水处理厂智能监控和优化运行技术,已推广到安徽、陕西、江苏、广东等地的30多个城镇污水处理厂,在降低污水处理厂运行费用,增加COD和氨氮减排量方面成效显著,取得了很好的环境、经济和社会效益.该成果带动了污水处理行业监控和运行技术的整体发展,为污水处理行业的可持续发展起到了很好的示范作用.项目相关成果获2015年安徽省科学技术一等奖. 项目材料填写规范,内容真实,经公示无异议.对照国家科学技术进步奖授奖条件,提名该项目为国家科技奖技术发明奖二等奖.

(三)项目简介 本项目属于水污染防治工程的科学技术领域. 城镇污水处理厂属于多输入、多输出、长时滞的动态开放系统,涉及复杂的生化反应、物化反应及物质/能量的转化和传递,因而普遍存在能耗高、出水水质波动大、难以被监控和运行等突出问题.因此,本项目通过对污水处理厂长期的深入研究,发现了污水生物处理过程中微生物呼吸及其产物形成的特性和规律,发明了污水处理厂在线监测和动态模拟新方法,发展了污水处理系统运行状态判定系列新技术,进而研发了集智能监控与优化控制为一体的污水厂运行控制平台,突破了污水厂常规中控系统只面向设备控制的局限性,显著提升了污水处理厂运行效率和稳定性.主要发明成果如下: 发明点

1、发明了污水厂运行状态判定和动态模拟关键技术.通过对污水处理过程中底物代谢和产物生成的精确解析,发现了厌氧/缺氧/好氧条件下微生物呼吸活性的变化规律,发展了定量判定微生物状态的多维呼吸图谱新技术,解决了水质水量波动导致无法定量判定污水厂状态的难题;

通过对污水厂数据的深度挖掘和污水处理机理模型的构建,并与模式识别和优化算法相结合,发展了污水处理厂的仿真模拟技术,提升了预测精度和可靠性,从而解决了污水厂动态模拟、微生物呼吸动力学解析、系统运行状态判定等一系列技术问题. 发明点

2、发明了污水厂中微生物代谢状态的在线监测与预警关键技术.通过对污水厂微生物代谢产物和水质光谱指纹特征的化学计量学解析,创建了精准测定微生物活性的荧光光谱新方法,建立了微生物代谢产物光谱指纹谱库,克服了传统方法无法直接表征污水厂微生物活性的障碍;

发明了污水中碳、氮、磷的光/电在线测定新技术,并与微生物代谢活性监测技术相结合,实现了污水处理好氧、厌氧、缺氧全过程的智能监测,解决了动态运行条件下污泥特性测试过程复杂和应用门槛高的技术难题,显著提升了污水厂的监控与预警能力. 发明点