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2022年度中國城鎮供水排水協會科學技術獎獲獎名單及簡介
發布日期:

2022年度中國城鎮供水排水協會科學技術獎獲獎項目

2022年城鎮水科技獎參評項目涵蓋供水、排水與污水處理、排水防澇、水環境整治、海綿城市建設、智慧水務等供水排水領域,通過專業評審組、專家委員會、獎勵委員會三輪評審,評出獲獎項目16項,其中特等獎1項、一等獎5項、二等獎10項,詳見下表。

2022年度中國城鎮供水排水協會科學技術獎獲獎項目

序號項目名稱完成單位完成人獲獎等級
1南水北調入京水源安全高效利用技術集成與應用中國科學院生態環境研究中心、北京市自來水集團有限責任公司、中國南水北調集團中線有限公司楊敏、劉鎖祥、胡承志、徐錦華、尚宇鳴、石寶友、劉永康、徐強、顧軍農、于建偉、李紅巖、王敏、劉闊、蘇命、梁建奎特等獎
2海綿城市源頭設施效能提升與布局優化關鍵技術研究與實踐清華大學、上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司、北京市城市規劃設計研究院、蘇州科技大學、悉地(蘇州)勘察設計顧問有限公司、蘇州同科工程咨詢有限公司賈海峰、陳嫣、徐常青、張曉昕、黃天寅、陸敏博、陳正俠、劉滋菁、印定坤、冷林源、王盼、劉寒寒一等獎
3封閉半封閉水體城鎮污水廠主要污染物總量減排關鍵技術北京市市政工程設計研究總院有限公司、合肥市排水管理辦公室、合肥王小郢污水處理有限公司高守有、袁良松、黃鷗、涂曉光、劉雷斌、張雯、張飛、劉議安、馮云剛、張傳利、馮碩、劉森彥一等獎
4封閉半封閉水體城鎮污水廠主要污染物總量減排關鍵技術北京市市政工程設計研究總院有限公司、合肥市排水管理辦公室、合肥王小郢污水處理有限公司高守有、袁良松、黃鷗、涂曉光、劉雷斌、張雯、張飛、劉議安、馮云剛、張傳利、馮碩、劉森彥一等獎
5多層覆蓋半地下式污水處理廠設計關鍵技術集成研究與應用中國市政工程中南設計研究總院有限公司謝益佳、黎柳記、戴仲怡、楊濤、王雪、徐林、王亮、楊勇、董乙鑫、王宇婷、劉可、陳穎童一等獎
6城市主干排水暗涵評估清淤修復系列關鍵技術研究與應用中建三局綠色產業投資有限公司、武漢中地大非開挖研究院有限公司閔紅平、汪小東、阮超、劉軍、湯丁丁、吳志炎、胡茂鋒、張延軍、孔耀祖、龔杰、鄒靜、石穩民一等獎
7城鎮排水系統通溝污泥資源化處理成套裝備北京北排裝備產業有限公司、廣州市增城排水有限公司高瓊、劉啟誠、秦春禹、唐恩海、何鎧生、應梅娟、穆曉東、章意聰二等獎
8多元耦合凈水集約化技術開發與應用上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司、上海水業設計工程有限公司、上海市政工程設計科學研究所有限公司許嘉炯、王健、雷春元、張碩、劉云奎、王晏、楊志峰、王利強二等獎
9廣州市北部水廠凈水工藝及管網運行關鍵技術研究與工程示范廣州市自來水有限公司、浙江大學袁永欽、吳春翹、常穎、王曉東、馮冰妍、李燕華、程偉平、鄒康兵二等獎
10城鎮給水膜處理技術試驗研究與工程應用中國市政工程中南設計研究總院有限公司、云南水務投資股份有限公司宋子明、萬年紅、李露、盧啟立、魏斌、楊雯、林春曉、羅宇煊二等獎
11大口徑長距離曲線鋼頂管成套技術創新與應用上海公路橋梁(集團)有限公司、上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司、中國地質大學(武漢)、中鐵工程裝備集團有限公司、上海市水務建設工程安全質量監督中心站甄亮、許大鵬、王劍鋒、張鵬、諶文濤、宣鋒、許龍、蘇宇二等獎
12智慧水務大數據中心的研究與應用福州城建設計研究院有限公司、福州市自來水有限公司、福州水務集團有限公司、上海威派格智慧水務股份有限公司魏忠慶、段東濱、陳宏景、張晟、彭暨云、肖友淦、劉鳴宇、徐庚二等獎
13城市污水處理廠智慧化管理系統中國市政工程華北設計研究總院有限公司鄭興燦、曹雪梅、李文秋、耿安鋒、劉百韜、萬玉生、姜天凌、孟濤二等獎
14高效磁混凝水處理關鍵技術與裝備中建環能科技股份有限公司王哲曉、陳立、肖波、唐珍建、唐宇、易洋、任成全、張波二等獎
15A2O+MBR污水處理系統關鍵技術研究與應用中國市政工程中南設計研究總院有限公司李樹苑、孫巍、簡德武、劉向榮、趙紅兵、張衛東、張文勝、熊暉二等獎
16面向復雜場景的排水管網智能檢測技術及裝置深圳市博銘維技術股份有限公司, 深圳市龍華排水有限公司代毅、白宏濤、杜光乾、姚偉、謝飛、梁創霖、陳增兵、譚旭升二等獎

1南水北調入京水源安全高效利用技術集成與應用
1.項目簡介
長距離明渠調水容易導致藻類增殖和致病微生物遷移,水源切換也經常發生供水管網“黃水”問題。如何應對跨區域、長距離調水對凈水工藝和管網水質帶來的沖擊,國內外尚無可供借鑒的理論和經驗。本項目針對南水北調中線長距離調水帶來的一系列挑戰,圍繞水源抑藻控嗅、水廠工藝優化、管網保質控漏以及水質監管能力提升等開展全方位研究,為保障南水北調入京水源安全高效利用提供了系統化解決方案。
2. 主要技術內容
(1)創新點
1)研制出移動式和固定式著生藻除藻設備,創建了“清、導、攔”組合式著生藻控制技術,業務化應用于中線干渠關鍵斷面;揭示水源絲狀產嗅藻生態位特征,創建了基于水下光照調節的產嗅藻原位綠色控制技術。
2)揭示鋁鐵雙水解促進Al13形態生成機理,建立鋁鐵雙藥劑強化混凝工藝,提高了消毒副產物前體物去除能力;提出適合北方冬季低溫下穩定運行的活性炭-外壓式超濾組合工藝,形成了針對耐氯微生物遷移的有效屏障。
3)發現管垢Fe3O4含量低是水源切換導致規模性“黃水”的主因,創建了基于管垢穩定性和水質差異的“黃水”敏感區劃分方法;開發管網漏損精準識別模型,創建了高效節水的“分區調度、區域控壓、小區調壓”管網壓力分級調控技術。
4)研制出AI圖像識別的“兩蟲”高通量檢測設備,填補了國內空白,開發飲用水多污染物高通量檢測技術,建立了基于薄弱點甄別-優化方案反饋的水質督查模式,補齊村鎮供水監管短板;創建了跨區域、多部門協作的南水北調中線供水信息共享系統。
(2)應用推廣情況
控藻技術在南水北調中線干渠及密云水庫得到應用或驗證;強化混凝、超濾工藝、“黃水”及漏損控制技術等在北京市供水系統得到規模化應用,水質督查模式應用于城鄉供水規范化管理,北京市飲用水安全保障能力得到系統升級;水質信息共享系統為中線干渠沿線13個城市服務,嗅味識別與控制成果推廣應用于上海等全國82家供水單位,“兩蟲”檢測設備在全國44家供水單位應用,支撐了《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2022)等6項國標、行標制修訂,在服務國家、支撐行業發展方面發揮了重要作用。
(3)經濟、社會效益情況
已實現安全利用南水北調水源42億立方米,節水2.7億立方米,出廠水消毒副產物平均降低20%,確保了北京市南水北調水源“用得好”目標的實現;全流程、多屏障、多方位技術的應用保障了“雙奧”、APEC等重大活動供水安全;水質督查補齊了村鎮供水的監管短板;支撐了《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2022)制定,提升了飲用水水質安全;建成我國首個海外水技術創新平臺“中-斯水技術研究與示范聯合中心”,創建“一帶一路”水質檢測能力驗證體系,多項水質凈化技術在斯里蘭卡等國應用,為“一帶一路”國家解決飲用水安全問題提供了中國方案。
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圖 北京市飲用水安全保障技術系統

2海綿城市源頭設施效能提升與布局優化關鍵技術研究與實踐

1. 項目簡介
在海綿城市建設過程中,如何實現源頭設施的本地適宜性選擇與多效能協同優化是國際性難題。海綿城市源頭設施是從源頭對雨水徑流水量和污染物進行控制,體現了海綿城市的內涵,是海綿城市建設中實現源頭減排的關鍵環節。而海綿城市源頭設施規劃和建設是涉及面眾多的系統工程,在實際建設工程中存在不少理論和方法問題有待突破。自2013年以來,項目團隊“產-學-研-用”緊密合作,提出了海綿城市源頭設施比選與布局優化理論,突破了源頭設施效能提升、多目標布局優化以及全生命周期效能量化評估等關鍵技術難題,建立了海綿城市源頭設施“比選-優化-評估”的全生命周期技術和方法體系。
經科技成果鑒定,由任南琪院士為組長的專家組一致認為該成果技術路線科學合理,社會環境效益巨大,整體上達到國際先進水平。
2. 主要技術內容
(1)創新點
1)提出了海綿城市源頭設施比選體系與典型源頭設施效能提升技術和方法。在國內初步建立了中國海綿城市源頭設施數據庫,提出多目標條件下海綿城市源頭設施比選體系,根據源頭設施對降雨徑流的控制效果,有針對性地提升了典型海綿城市源頭設施的性能。
2)開發了基于地表特征的年徑流總量控制率優化分解模型,提出了不同尺度源頭設施布局優化技術體系。實現了地塊尺度上基于地表特征的年徑流總量控制率指標優化分解。進而從場地尺度和區域尺度分別提出基于模擬模型和多目標優化方法的海綿城市源頭設施的布局優化方法,實現了不同尺度海綿城市源頭設施選址、規模、布局的優化。
3)構建了海綿城市源頭設施生命周期環境與經濟集成量化評價方法。綜合考慮源頭設施不同生命周期階段的環境與經濟效能,實現了不同尺度源頭設施建設環境與經濟綜合效能的量化分析,識別了關鍵影響因子,有針對性地提出了降低環境影響與經濟成本的有效措施。
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圖 項目主要技術成果示意圖

(2)應用推廣情況
項目研究成果應用至北京、上海、珠海、固原、慶陽等國家海綿城市試點城市,蘇州、昆山、常州省級試點城市以及天水、中山、唐山等示范城市。
本項目編制《海綿城市低影響開發設施比選方法技術導則(T/CECS 866-2021)》、《海綿城市建設技術標準(DG/TJ08-2298-2019)》、《海綿城市建設技術標準圖集(DBJT08-128-2019)》、《海綿城市規劃編制與評估標準(DB11/T 1742-2020)》等地方和行業標準正式發布實施,為規范我國海綿城市規劃、設計、建設和運行提供了技術保障。
(3)經濟、社會效益情況
相關研究成果已獲得:1)授權專利19項;2)計算機軟件著作權6項;3)編寫標準指南規范5項(地方標準4項,團體標準1項);4)編寫專著3部;5)發表中英文學術論文45篇(SCI論文28篇,中文核心期刊17篇)。項目研究成果2014年被列為中美能源和環境十年合作框架(TYF)的八項重要成果之一;模型成果作為海綿城市建設試點考核評估附件由住建部下發,支持了我國30個海綿城市國家試點城市的建設和評估。中國國際電視臺、東方衛視、福建衛視、中國建設報等多家媒體對項目成果推廣應用的國家海綿試點區建設效果進行了多次報道,國內社會環境效益顯著。

3封閉半封閉水體城鎮污水廠主要污染物總量減排關鍵技術

1. 項目簡介
封閉半封閉水體湖泊水體富營養化問題是水環境治理的重要關注點和難點問題。近年來,我國封閉湖泊和水庫發生的水華事件造成了嚴重的水體污染事件并嚴重影響相鄰城市的供水安全。
本研究以巢湖為對象,以“十二五”水體污染控制與治理國家科技重大專項為支撐,基于二級處理強化碳源利用的生物脫氮除磷技術、反硝化濾池深度脫氮技術、工程溶解氧管理技術等為基礎,聚焦污染物總量減排目標,結合多指標聯合控制出水、對出水水質進行分級考核以及主要出水指標按照月均值考核等管理創新,形成了封閉半封閉水體城鎮污水廠主要污染物總量減排關鍵技術。
2. 主要技術內容
(1)創新點
1)出水標準創新
結合半封閉淡水湖敏感水環境整治要求,國內率先提出出水主要指標達到地表水IV類水標準,其中TP≤0.3mg/L,CODCr≤30mg/L,NH3-N≤1.5mg/L,TN≤5mg/L。
2)生物處理技術創新
在生物池中設置好氧/缺氧可調節區,國內率先提出缺氧停留時間最長延長至8小時以上。
系統提出工程溶解氧綜合管控技術。首次提出在曝氣池末端內回流污泥前設置消氧脫氣區,消除回流污泥中攜帶的溶解氧對于缺氧區環境的影響,減少對原污水中有限碳源的消耗,提高反硝化效果;在確保工藝順暢安全的前提下,控制各階段出水堰后跌水高差,避免跌水充氧;精準控制生物池曝氣,避免曝氣不足和曝氣過量造成處理效果波動和浪費能耗。
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圖 示范工程生物池改造示意圖

系統形成反硝化過濾工藝為核心的污水廠尾水總氮深度去除工藝與控制技術。基于中試試驗并經過工程驗證,形成以包括不同類型反硝化工藝優化設計及運行控制參數、碳源投加控制策略等內容的污水廠尾水總氮深度去除工藝與控制技術。
3)考核方式創新
本技術在國內首創提出月均值考核體系和多指標分級聯控出水。主要指標按照月平均值考核,兼顧項目對環境的貢獻率和合理經濟投入,避免過量投加化學藥劑和設置復雜工藝長流程。對于優于環保要求的出水進行獎勵,實行“優水優價”考核體系,充分發揮污水處理設施效能和運營單位能動性。
(2)應用推廣情況
本技術在國內率先實現30萬m3/d規模大型城市污水處理廠中進行示范應用,實現出水總氮小于5mg/L的目標,示范工程實現穩定運行超過7年。本技術及相關工程示范應用指導本流域后續30余座污水處理廠項目建設,總計日處理能力超過400萬噸、投資規模近200億元;并在北京、西安、銀川和南寧等地進行了推廣應用,為國內其他敏感流域的地方排放標準制定和提標改造工程提供了經典范例。
(3)經濟、社會效益情況
本技術成功投入運行推動流域系列工程陸續實施助力生態城市建設,巢湖流域河流及巢湖水環境持續顯著改善,塑造合肥市“創新高地、大湖名城”的形象,促進經濟、社會和環境的協調發展,為合肥市及安徽省可持續發展提供生態動能。
依托本技術和相關成果,發布了《巢湖流域城鎮污水處理廠和工業行業主要水污染物排放限值》DB 34/2710-2016 地標、修訂新版《室外排水設計標準》GB 50014-2021 等相關污水處理設計和運行標準,推動了我國污水處理行業技術不斷發展。

4城市黑臭水體治理技術與政策研究

1. 項目背景
2015年《水污染防治行動計劃》部署了快速推進城市黑臭水體治理,切實改善水環境質量的工作目標,并明確住建部牽頭組織實施。但是,我國高速城鎮化所引發的城市基礎設施落后、城市水體持續性致黑致臭和階段性返黑返臭等問題,以及短時間內快速見效的國家戰略要求,是大部分發達國家不曾經歷的,再加上城市水環境問題的復雜性,對住建系統科學治水、高效治污形成重大挑戰。項目團隊結合行業管理需求,歷經十余年科技攻關,在城市黑臭水體治理、生態修復、技術評價和績效評估等方面取得系列創新成果和重大突破,全面支撐城市黑臭水體科學治理與績效評估,引領行業以“增效”促“提質”,以“效能”促“質量”,以“管理”助“工程”,對“清水綠岸、魚翔淺底”目標實現具有重要意義。
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圖 技術路線

2. 主要技術內容
(1)創新點
1)構建了多源多變污染交互影響下的城市黑臭水體綜合整治集成技術,構建了適合不同功能定位的城市水體構建模式和治理工程實施優先序,形成不同應用場景下的系統解決方案。提出以4項水體黑臭指標快速改善為目標的技術方案和應急對策,以及以管網效能提升和降雨污染控制為目標的入河排口快速凈化、雨季超量處理和水量調蓄平衡技術方案,形成現有管理體系下的應對對策,有效解決旱季階段性冒溢和雨季排口污染問題。
2)形成以沉水植物生態凈化為核心的城市水體水質和底泥泥質生態修復成套技術。揭示了水生植物污染凈化過程機理及污染響應特征,確認沉水植物具有生物脫氮除磷、溶解性和膠體物質吸附凈化、底泥ORP提升等工程效果,明確再生水對水體黑臭具有顯著抑制功效,構建了以有機組分含量為基準、以有機污染物原位分離清出為核心的底泥生態清污技術策略,全面支撐生態型城市水體重構與生態恢復。
3)構建適合我國典型特征和污染響應的水體黑臭、治理技術和管網效能評價指標體系。構建了安全高效、經濟合理、目標可達、技術可行的黑臭水體評價指標體系,以安全高效和生態友好為導向、專家決策為支撐的治理技術評價指標體系和評價方法,以及以生活污水污染物為基準的管網效能評價指標,全面納入系列政策文件,支撐黑臭水體識別與監管、治理技術篩選以及行業發展方向轉變。
4)搭建以治理目標與長效機制為導向的綜合績效評估指標與業務化運行平臺。形成了黑臭水體治理初見成效、長制久清兩個階段的考核要點和評估細則,構建了城市黑臭水體治理監管平臺并業務化運行,實現行業各涉水平臺數據共融共享,支撐全國地級及以上城市黑臭水體治理全過程跟蹤評估。
(2)應用推廣情況
項目先后支撐8項重要行業政策出臺,取得著作、標準、解讀文件、專利、論文等30余項重要成果,引導全國296個地級及以上城市2914條黑臭水體治理工作科學快速推進。形成的城市黑臭水體治理中國經驗和中國解決方案,將為深入打好城市黑臭水體治理攻堅戰,持續推進城鎮低碳高質量發展提供思路和借鑒。
(3)經濟、社會效益情況
本研究項目屬于行業公益類研究,研究成果全面支撐系列行業政策和管理制度建設,并通過行業管理平臺和住建系統內部平臺宣貫,推進全國各地科學推進城市黑臭水體治理和污水處理提質增效工作。獲住建部許可,先后在中國建設報、環境報2大官方媒體,《給水排水》等行業權威期刊發表政策解讀文件4項,發表有影響力的行業學術論文數篇,單篇論文點擊量超過1.3萬人次,12小時點擊量達到6260人次;完成政府、學協會及行業宣貫培訓30余次,受眾超5萬人次。

5多層覆蓋半地下式污水處理廠設計關鍵技術集成研究與應用

1. 項目背景
傳統地上式污水廠存在嚴重的“鄰避”效應,而全地下式污水廠存在埋深大,施工困難,投資大,運行管理不方便等問題,推廣發展受到限制。通過本項目研究,開發了多種半地下式污水廠建設模式,形成半地下式污水廠設計體系,完善了城市基礎配套功能和提高土地利用價值,使“鄰避”變為“鄰利”,打造了高標準城市公共設施綜合體,提高了居民居住質量、身心健康,改善地區環境品質。同時污水處理也是一項保護城市水環境、提高環境質量的公益性工程和環保工程,使區域環境得以大幅度改觀,對改善投資環境、招商引資,樹立區域對外形象起到重要作用。

  1. 主要技術內容
    (1)創新點
    1)提出了多種多層覆蓋半地下式污水處理廠綜合開發新模式。通過對半地下污水處理廠頂蓋的多層覆蓋,上部空間得到充分利用,可作為景觀綠化、市政公園、公共停車場、文體游樂設施、科普教育基地等其他功能二次開發,也可用于經營性商業場所開發使用。
    2)提出了半地下式污水處理廠整體集約化布置解決方案。首次提出了半地下式污水處理廠的建設形式,包括整體加蓋、部分加蓋、完整半地下箱體和部分半地下箱體4種形式,分析和研究了不同建設形式的特點、優勢及其適用條件,并結合不同建設形式提出了整體集約化布置策略。
    3)半地下式污水處理廠臭氣收集處理與排放標準關鍵技術系統研究和集成。引入嚴格的除臭標準;根據污水廠功能分區,多重封閉;“光催化氧化+化學洗滌+生物除臭+干式過濾”組合工藝應用。
    4)提出了半地下式污水處理廠通風、消防應急救援要求與應對解決方案。半地下污水廠大面積采用自然通風,低碳環保;簡易的消防布置方案,即安全又節省投資。
    5)研發了半地下式污水處理廠高效節能脫氮技術。結合半地下式污水廠集約用地和高排放標準要求,開發了多段多模式A/O高效節能脫氮技術和微氧曝氣-多段AO工藝高效節能脫氮技術。
    6)半地下式污水廠污泥減量、建設標準及處理處置關鍵技術系統研究和集成。“污泥低溫真空脫水干化一體化”技術的應用;污泥處理高標準保障及應急處置方案的應用。為污泥處理提供了一個安全可靠的系統處理方案。
    7)研發半地下污水處理廠BIM設計及協同平臺構建方案。主要包括BIM設計創新;BIM協同管理平臺構建等內容。
    8)提出了半地下污水處理廠智慧水務管控平臺與建設方案。主要包括全廠全流程智能工藝控制,實現工藝智慧;大數據輔助分析決策,實現設備預防性維護,提升廠站應急能力;BIM三維虛擬現實顯示,數字孿生,設備設施生產運營全面可視化;智能安全帽全面守護現場工作、參觀人員,生命保障更可靠;微服務架構實現平臺的模塊擴展性,業務能力快速復制;“云邊端”協同運作,物聯創新等。
    9)半地下污水處理廠結構設計關鍵問題解決方案。半地下污水處理廠抗滲防裂創新技術;放坡、水泥攪拌樁、高強預應力管樁在半地下污水處理廠基坑中創新技術。
    10)提出了半地下式污水處理廠建筑景觀關鍵問題解決方案。分別提出了“去工業化”半地下污水廠建筑形象策略、“退臺式”半地下污水廠建筑形式策略、“地景式”半地下污水廠建筑形式策略等。針對在不同環境關系下提出了相應的解決方案。
    (2)應用及推廣前景
    本技術累計已完成示范項目18座污水處理廠,總處理規模為359萬m3/d,行業高度認可,具有很好的推廣前景。
    (3)經濟、社會效益情況
    工程投資:半地下式污水廠相對于全地下污水廠工程投資節省約30~40%;能耗方面:該技術采用多項專利技術,處理效率高,而能耗低,較傳統工藝脫氮效率提高15~25%,曝氣量減少30~40%,總運行成本降低20~30%,具有很好的經濟效益。節地方面:半地下式污水廠全部采用組合式立體布置,高度節地,示范項目實際用地指標相比《城市污水處理工程項目建設標準》用地指標節省占地約40%~70%,節省占地用于城市開發建設,取得了巨大的經濟效益。

    6城市主干排水暗涵評估清淤修復系列關鍵技術研究與應用

  2. 項目背景
    習近平總書記明確提出綠水青山就是金山銀山的生態文明國策,多部委接連提出推進污水處理提質增效,加快補齊城鎮污水收集設施短板,是打贏黑臭水體剿滅戰重要措施。各地區迅速響應,陸續出臺了管網全面更新維護,提高污水收集效能等措施。城市主干排水暗涵作為污水收集設施中的生命線工程,健康評估、周期清淤及修復更新技術研究更是國家政策的應有之義。
    黨的二十大明確提出“人民至上,生命至上”新時代安全理念。現有清檢修技術難以有效應對暗涵維護作業過程中存在的安全隱患,近5年已發生207起較大事故,在現有龐大市場規模下,人民生命財產面臨嚴峻考驗。在新時代安全理念下,暗涵健康評估、周期清淤及修復更新技術研究更是首要之任。項目研究成果2021年9月15日經湖北省技術交易所組織專家鑒定,達到了國際先進水平。
  3. 主要技術內容
    (1)創新點
    1)首創了一種“預評估-初評估-終評估”三級評估技術體系,形成了行業內首套城市排水暗涵健康度分尺度快速評估技術體系,有效攻克了大尺度下暗涵地毯式檢測速度慢,成本高等難題。
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    圖 城市排水暗涵健康度預評估技術

    2)系統構建了一種城市高密度建成區主干排水暗涵低風險高效成套清淤體系,重點研發了“分倉分區導流-快裝快拆封堵-智能裝備清淤-智慧空間管控”等關鍵技術,大幅降低了線性有限空間危險作業多源風險。
    3)率先開發了高強快凝防腐暗涵修復專用砂漿,創新研制了城市排水暗涵防腐智能高效修復新裝備,重點突破了城市排水暗涵長距離連續高效修復技術障礙。
    (2)應用推廣情況
    2020年8月~2021年12月,本成果應用于黃孝河機場河流域綜合治理一期工程,評估長度64.2km,清淤方量17萬m3,修復面積達15萬平方米,整體工期縮短25%,全線超危清淤作業零傷亡,防腐修復一次合格率高達99%以上,武漢市委書記蒞臨點贊,取得了顯著的社會、經濟及環境效益。
    2020年12月~2021年10月,本成果運用于中山市未達標水體綜合整治工程(小隱涌流域),成本大幅壓降,工期顯著縮短,取得了良好的社會經濟效益和工程示范作用效果。
    (3)經濟、社會效益情況
    1)經濟效益方面,產生直接效益6587萬元,間接效益2.5億元。
    2)社會效益方面,一是修復50萬處暗涵結構性缺陷,延長城市主干排水暗涵使用壽命。二是近135km全線超危作業零傷亡,全面響應生命至上新時代安全理念。
    3)生態效益方面,一是削減近58萬m3內源污染,打造高效補齊污水收集短板技術范本。二是完成40萬平方暗涵修復,減少污水外滲。

    7城鎮排水系統通溝污泥資源化處理成套裝備

  4. 項目簡介
    城鎮排水系統通溝污泥資源化處理成套裝備——利用多級分選處理工藝、三相分選洗砂兩項關鍵技術,將城鎮排水系統通溝污泥中的混合組分精確分離為幾種成分單一、性狀穩定的物料,旨在解決通溝污泥處理處置的現實困難,最終實現通溝污泥的減量化、無害化、資源化的處理目標,降低通溝污泥對排水系統運行的影響及對生態環境的污染。
  5. 主要技術內容
    (1)創新點
    利用三相分選洗砂技術研發粗砂分選機。其工作原理為砂、柵渣、水混合液通過進水組件進入,利用附壁效應使固體顆粒在最佳水力條件下進行砂水分離,由罐體底部向內噴射定量沖洗水,產生流化砂床。使分選機內不同粒度、不同密度的固體顆粒在上升水流的作用下,形成相對穩定、湍流程度較小的流態化床層,顆粒之間在不斷的碰撞、置換、移動,其中高密度的粗砂運動至床層下部,由排砂口排出,低密度的柵渣運動至床層上部,由溢流口排出。在流化砂床內將柵渣、有機物與砂分離,通過攪拌進一步促進砂與有機物分離,該設備對0.2-10mm粗砂分選效率大于95%,分選出粗砂,有機物含量小于5%,是實現通溝污泥中砂資源化回收的重要技術手段。
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    圖 三相分選洗砂技術

    城鎮排水系統通溝污泥資源化處理成套裝備多級分選處理技術——以物理篩分、上升流化洗滌、三相旋流、粒度分選、重力沉淀等工藝原理,將通溝污泥中的混合組分精確分選出大于10mm的大塊垃圾含水率小于60%,滿足填埋處置要求;分選出0.2—10mm的粗砂,有機物含量小于5%,含水率小于40%,可作為建筑材料資源化回收利用;分離出2mm以上柵渣,濕基低位熱值不小于5000KJ/kg,可用于焚燒發電;分選出小于0.2mm的細砂,有機物含量小于5%,含水率小于40%,可作為建筑材料資源化回收利用。
    (2)應用推廣情況
    項目推廣應用以用戶需求為導向,實現效益為目標,2012年建設完成60噸/天的北京清河站,2020年建設完成60噸/天的廣州新塘站,項目至今運行效果良好。同時結合用戶應急處理需求建設完成廣州中新60噸/天撬裝式處理系統、東莞30噸/天撬裝式處理系統、,解決了通溝污泥處理處置難的問題。
    (3)經濟、社會效益情況
    以某通溝污泥處理站年運行數據為例:廠站年處理泥量約為15800噸,填埋費以400元/噸計,年填埋處置費約633萬元;經過資源化成套裝備處理后,填埋處置量降低了97%,產物資源化利用率達到75%,分選砂料形成銷售營收約30 萬。處理站的建設保證了管網養護及專項清淤工作的正常開展,解決了通溝污泥的出路問題,促進了通溝污泥資源化綠色發展。與此同時通溝污泥處理站已成為排水系統的重要組成部分;通過定期清理沉積在雨水管道、合流管道中的通溝污泥,有效減少了雨天排水口的出流污染,最大程度解決水體下雨就黑的問題,是排水管網提質增效的重要舉措,對水環境治理起到重大推動作用。

    8多元耦合凈水集約化技術開發與應用

  6. 項目背景
    現有的大型城市給水廠已處于高度城市化地區,進行深度處理、膜濾、排泥水處理等新建、擴建、改建等工程,往往存在預留場地不足、無法新征土地、老舊設施同步改造、消毒副產物控制、微生物安全威脅等難題。基于集約化理念,開發出擁有自主知識產權的一體化高效新池型和新技術,提出了穩定、可靠、經濟、實用、低碳的解決方法和技術參數,實現明顯的節地和節能,既滿足當前工程建設的需要,也豐富了相關的設計規程,指導全國類似工程項目。
  7. 主要技術內容
    (1)創新點
    1)推流掃洗的雙層濾料翻板過濾集成技術。圍繞截污能力強、沖洗水耗低以及沖洗時濾料損耗少的雙層濾料濾池(翻板濾池)存在濾料混層和反沖水排水死區等技術難題,進行了沖洗方式、濾料膨脹、濾料截留穿透等中試研究,揭示了濾層運行和沖洗變化規律,開發了消除反沖水排水死區的專利技術及新池型,徹底地解決了雙層濾料濾池沖洗后對截留效率降低的不利影響,工程應用后,實現了過濾周期延長1倍以上,全面消除反沖洗死區和混層現象。
    2)炭砂雙層過濾集成技術。基于動態吸附理論和顆粒遷移機理,將兩種功能不同的工藝集成于一體,從水力流態、總體布置、功能強化等方面,對濾料組成、濾層厚度和反沖洗方式等若干關鍵技術點加以優化和增強,開發出將炭吸附和砂過濾兩種獨立的工藝多效集成于單獨的炭砂一體化新池型和新工藝,以雙池合一解決了生物安全性難題,無需另建保安濾池,濾后水濁度0.2NTU,色度小于5,CODMn小于1.7mg/L,總投資節省30%。
    3)氣浮和過濾一體化集成技術。根據季節性除藻、低濁低溫水等特點,基于氣浮的水力負荷與濾池的濾速相接近,開發出將氣浮和砂濾兩種獨立的工藝多效集成于單獨的浮濾池新池型和新工藝,將氣浮與翻板濾池上下疊合,利用濾層上部較大的水深空間作為氣浮的分離區,上層為多孔瓷粒、下層為石英砂的雙層濾料既起到過濾作用,又利于氣浮均勻出水,布置緊湊,節省占地,減少造價,免建了單獨的氣浮池。

    推流掃洗的翻板濾池濾料組成對比

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    (2)應用推廣情況
    本課題成果對水廠項目具有技術的先進性、實用性和經濟性,應用于上海、寧夏、山東、陜西等地,有力推動了行業技術水平,滿足廣大人民群眾日益增長的基本公共服務需求。
    (3)經濟、社會效益情況
    研究成果應用于工程后,明顯節省工程用地及其他資源,飲用水水質安全和水廠運行可靠得到有效保障,有助于顯著增強作為基礎設施支撐構建和諧社會和建成小康社會的能力。

    9廣州市北部水廠凈水工藝及管網運行關鍵技術研究與工程示范

  8. 項目簡介
    北部水廠項目自2014年起立項,歷經理論研究、技術論證、工程設計、工程施工,2019年1月常規工藝運行通水,同年9月超濾工藝運行通水。張曉健等業內專家對本項目進行了科技成果評價,評價結果為國際先進、國內領先。
  9. 主要技術內容
    (1)創新點
    1)技術體系創新:針對華南地區濕熱氣候條件和以西江為水源的獨特地理位置,從水源-工藝-管網-終端各個環節實現龍頭優質水達標,構建全流程優質水凈化工藝技術體系,以完善體系保障高質量廣州供水。
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    圖 供水全過程水質監測管理系統

    2)工藝創新:大規模應用第三代先進凈水工藝——超濾膜,建成亞洲最大規模的單一膜處理車間和國內最大規模超濾水廠。預留生物預處理、臭氧-活性炭等工藝,保障對多種常見水源突發污染事件的應對能力。
    3)管網優化運行與管理創新:建立超大型供水管網實時水力模型,獨創監測點布置優化算法和節點需水量快速反演技術,指導近、中、遠期管線建設,實現管網優化調度和快速爆管實時診斷,保障供水安全高效。
    4)建設智慧水廠管理云平臺,實現“自動化、平臺化、移動化、場景化”相互融合,形成生產管理、資源管理等多系統資源有機協同,實現“成本更優、效率更高、安全可控”的數字化管理目標。
    5)工程示范創新:全流程規劃、分階段實施,建成“超濾+5G”給水廠,項目研究與工程建設對于南方地區常規工藝水廠升級深度處理工藝和智慧化建設具有重要示范意義。
    (2)應用推廣情況
    1)北部水廠作為2019年廣州市民生重點工程,有效解決了廣州白云北部地區的用水緊張局面,惠及150萬人口。
    2)北部水廠超濾膜運行成本低、出水水質好,超濾膜自用水率小于2%,2020年成本合計約0.06元/立方米水,水廠數字化管理協同聯動降本增效,項目研究和建設運行對南方地區水廠升級改造提供了工程示范。
    3)北部水廠作為采用第三代凈水工藝—超濾膜的自來水廠,是公司“自來水學堂”供水服務品牌“參觀自來水生產線”項目的重要基地,“自來水學堂”迄今已開展科普宣傳活動超過100場,參與互動市民、師生約9000人,為科普教育注入了供水智慧。
    (3)經濟、社會效益情況
    北部水廠自投產以來,累計供水總量達4.9億立方米,售水凈收入64630.54萬元。水廠通過自動化作業、優化值班崗位結構、減少藥劑投加、優化改造超濾膜系統、排泥水處理利用,節省人力成本約180萬元/年、原材料成本約200萬元/年、生產電費約173萬元/年、水資源費約190萬元,年經濟效益達743萬元。
    北部水廠首先解決了廣州白云北部地區150萬居民用水難問題;其次,超濾膜技術和5G智慧水廠引領了供水行業發展趨勢及技術進步;最后,助推供水保障格局升級,實現城鄉供水統一調配,增強了百姓用水獲得感、幸福感。

    10城鎮給水膜處理技術試驗研究與工程應用

  10. 項目簡介
    本項目通過對不同膜組合工藝的研究,提出了適用于低濁原水、高藻原水、高有機物高氨氮原水、高硬度地下水等不同原水水質的膜處理工藝及主要技術參數,探討了不同膜通量條件下影響運行周期、跨膜壓差及化學清洗效果的主要因素。研究成果廣泛應用于云南地區、太湖流域及珠江流域部分城市多座不同水源、不同規模、不同運行管理水平條件下自來水廠的設計、建設與運行,獲得了顯著的環境效益、經濟效益及社會效益,對提高飲用水品質具有技術指導意義。
    經科技成果鑒定,專家組一致認為項目成果具有創新性和實用性,達到國內領先水平。
  11. 主要技術內容
    (1)創新點
    1)提出了適用于低濁原水的“混凝-沉淀-超濾”短流程膜組合技術。針對云南某些地區低有機物低渾濁度、廠區用地緊張等條件,提出了“混凝-沉淀-超濾”短流程膜組合技術,能實現優質飲用水供水需求,并省略了砂濾池減少了占地,減少了投資及運行成本。已在云南省環洱海地區水廠得到推廣應用。
    2)提出了適用于高藻原水處理的“混凝-氣浮-砂濾-超濾”膜組合技術。針對太湖流域高藻高有機物湖庫水,提出了“混凝-氣浮-砂濾-超濾”膜組合技術,藻類、嗅味和濁度均得到了較好的控制,滿足了水廠的供水要求。該技術在江蘇省金壇市第三水廠得到應用,工程在2013年獲得中國勘察設計協會市政公用工程給排水一等獎。
    3)針對季節性高藻高有機物高氨氮原水,提出了“常規工藝-臭氧活性炭-超濾”多級屏障高品質凈水工藝。系統地研究了膜組合工藝流程各工藝單元對濁度、有機物、藻類和藻毒素以及嗅味物質GSM、2-MIB等去除效果,通過預臭氧、臭氧活性炭及超濾工藝增強對嗅味物質2-MIB,GSM及消毒副產物前驅物的去除,提高了水質安全和改善了飲用水水質口感。該技術在濟寧市長江水廠、珠海梅溪水廠、雄安新區起步區1#水廠得到推廣應用。
    4)針對高硬度地下水,本課題提出了“納濾/反滲透”膜處理技術。研究了不同硬度條件下,采用“納濾/反滲透”膜處理技術在不同運行壓力情況下對硬度的去除效率、膜通量變化及能耗情況。為地下水硬度去除技術提供了參考。
    5)工程體現綠色和環保理念。針對低濁原水的短流程膜組合工藝,超濾膜池在原有砂濾池進行施工改造,充分利用砂濾池的地勢,減少挖填方土石量,施工環境得到較大的改善。同時,該技術構筑物數量少,水廠占地面積小,工程造價較低,運行費用也較低。
    (2)應用情況
    研究成果已用于云南地區、太湖流域及珠江流域部分城市多座水廠的設計、建設與運行,總的水廠應用規模超過100萬m3/d,并在大理環洱海地區實現了飲用水膜處理技術全覆蓋。
    3.經濟、社會效益情況
    2018年前通水運行的水廠有9座,項目總投資額合計134241萬元,2019~2021年新增銷售額78175萬元,新增利潤8187萬元。9個水廠(規模合計31萬m3/d)投資財務內部收益率(融資前稅前)為8.06%,投資回收期為11.64年,高于行業標準,有著較好的經濟效益。
    隨著社會經濟水平的提升,人們對飲用水品質要求越來越高,膜處理技術具有先進、高效、綠色的特點,將其應用到凈水廠處理中,能提供優質的飲用水,符合人民群眾對健康生活、美好生活的追求,其社會效益明顯。

    11大口徑長距離曲線鋼頂管成套技術創新與應用

  12. 項目簡介
    鋼頂管因其管材加工性高、變形適應性強、耐高水壓等特點,在輸水工程中得到了大量應用。但隨著輸水管道逐漸向大口徑、長距離、大埋深、急曲線的方向發展,也給鋼頂管在相關領域的施工應用帶來了技術難題。本項目通過產學研聯合技術攻關,研發了一系列先進的施工工藝和設備,在多個大型頂管工程中得到順利實施和應用,推動了鋼頂管技術的發展。項目研究成果鑒定為國際先進水平。
  13. 主要技術內容
    (1)創新點
    1)曲線鋼頂管頂進受力分析理論及計算方法研究
    建立了考慮管土摩阻力和管漿摩阻力的曲線頂管頂力計算公式,填補了國內曲線頂管頂力計算理論空白。揭示了管周土體與管道相互作用機理,建立了考慮土拱效應的鋼頂管土壓力分布模式,提出了管道環向彎矩的計算修正系數,形成鋼頂管結構優化設計方法。提出了基于一階剪切變形板理論的圓柱殼軸壓屈曲有限條法分析方法,系統地建立了考慮非線性彈性地基作用的鋼頂管穩定分析理論,闡明了鋼頂管幾何參數和復雜工況對局部和整體穩定臨界荷載的影響規律。
    2)曲線鋼頂管自適應控制成套裝備研發
    開發了基于鎖緊回路主動鉸接的頂管機協同糾偏控制系統,提出了壓力、流量變量泵、主頂油缸復合控制機理的頂進控制算法,建立了內環電磁閥位置檢測反饋,外環壓力、流量檢測反饋的雙閉環電液比例控制方法,研發了具備高響應性、載荷順應性的自適應液壓變量控制泥水平衡頂管機和集伺服全站儀自動控制、機器學習自動測量、多設備聯動控制、自動數據解析、數據無線通訊于一體的長距離曲線頂管自動測量導向與控制系統,研制了頂管接收艙裝置及套管接收施工工藝。
    3)復雜環境條件下小曲率半徑頂管結構設計與施工工藝創新
    設計了一種裝配式承插接頭曲線鋼頂管,解決了小曲率半徑鋼頂管結構受力變形問題,形成了涵蓋裝配式承插接頭和連續焊接接頭鋼頂管的曲線頂進設計體系。開發了大口徑長距離曲線鋼頂管管節改造中繼間施工工藝,提出了基于內外壓和溫度作用下中繼間結構受力特性的中繼間閉合施工技術。
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    圖頂進階段分節鋼管節接頭構造圖

    (2)應用推廣情況
    目前,本項目的大口徑長距離鋼頂管曲線頂進成套創新技術已成功應用于上海、廈門、寧波等國內多項重點工程中,管道建設總長度達到480km,供水規模累計約1760萬m3/d,服務總人口3900萬人,節省總投資約1.72億元,取得了極大的經濟和社會效益。
    (3)經濟、社會效益情況
    本項目的研究成果有效保障了復雜環境下鋼頂管的施工,顯著降低了頂管法施工對周邊環境的影響,節約了土地資源,降低了施工噪音和揚塵,實現了安全、高效、節能,微擾動的設計施工理念,滿足節約資源和環境保護的要求。經濟上,在2019-2021年應用本技術成果的相關工程中,共計新增產值94285.04萬元,新增利潤11314.20萬元,新增稅收10371.35萬元。研究成果推動了鋼頂管建設技術的進步,拓展了鋼頂管工藝在城市地下空間開發的適應性。

    12智慧水務大數據中心的研究與應用

  14. 項目簡介
    福州水務集團有限公司于2020年1月啟動智慧水務大數據中心研究和建設,并于2020年6月投入應用。大數據中心包括數據集成采集整合、數據倉庫建設、數據資產管理、數據開發與分析模型、數據質量管理、數據運維與安全、數據共享服務等功能。大數據中心解決了業務數據孤島問題,達到了數據總體管理、各業務系統數據互通的目的,實現了數據標準化治理、可視化分析,為各層管理者提供更為全面的數據感知和決策支持及數據資產全面治理和價值挖掘。
  15. 主要技術內容
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    圖 總體架構圖

    (1)創新點
    1)基于云計算的大數據中心構建技術。提出了采用云計算支撐保留既有業務系統+新建大數據中心的技術架構,采用了云計算技術對各系統大量數據進行匯聚,實現了大量數據按照標準進行分類入庫,實現了各類數據分層計算,并建立了各類數據分析與應用計算模型。
    2)基于變更數據獲取的大數據實時同步技術。開發了對業務數據庫的CDC(變更數據獲取) 日志進行實時解析匯聚程序,解決了業務系統數據庫之間數據共享實時性差,實現了大數據中心及業務系統數據庫之間大數據量表的實時增量同步,解決了歷史數據變更等問題,提高了數據實時性。
    3)基于Hadoop+API的大數據分析與服務技術。針對Hadoop技術進行二次開發,優化分布式計算程序支持針對水務業務特點的云計算和大數據的分析挖掘;建立API市場融合各業務主題域數據,實現了跨系統、跨部門自動化數據流轉,提升了數據精準性。
    (2)應用及推廣前景
    福州水務集團有限公司大數據中心匯聚各類生產運營、營收客服與管理管控型系統,形成水務數據資產,整合有效業務表數量1297張、總行數18.4億條、分析計算模型563個;建立字段級數據血緣關系網絡,建立數據服務市場,形成統一數據共享通道,共注冊接口總數551個,累計調用次數1809萬次/年,平均日調用3萬余次;大數據中心以水務實際需求和可持續發展為出發點,可在大、中、小型水務公司推廣應用。
    (3)經濟、社會效益情況
    1)經濟效益方面。大數據中心解決了需要保留已建各項業務系統及平臺的問題,節省了重新建設系統及平臺投資約2500萬元。在大數據中心的支撐下,福州水務集團有限公司年節約人工、能耗及維護費用約3100萬元。
    2)社會效益方面。2022年12345訴求量同比下降21.07%,數字城管訴求量同比下降11.72%,榕水熱線968933日工單量同比下降5%,線下營業廳接待人次同比下降23.84%,線下營業廳辦件量同比減少23.88%,對外服務能力和質量顯著提高。

    13城市污水處理廠智慧化管理系統

  16. 項目簡介
    針對國內城市污水處理廠工藝全過程管理尚不夠精細、智能化控制水平不夠高,尤其生物處理工藝過程運行參數不太穩定、全流程能耗藥耗偏高、日常運維所需人員配備偏多等問題,以及當前“雙碳”目標背景下進一步促進節能降耗和提質增效的需求,本項目緊密結合青島李村河污水處理廠改造提標及四期擴建工程項目的建設與運行管理,基于新一代信息技術及人工智能模型算法,集成運用ICA、CPS、物聯網、云計算、大數據、人工智能、BIM、GIS等技術,在李村河污水處理廠建成智慧化管理系統的示范案例,在多個層面和各工藝環節實現污水處理廠的智慧運維管理。2022年7月11日通過天津市科學技術評價中心組織的科技成果鑒定,成果鑒定專家一致認為項目成果總體技術達到國際先進水平。
  17. 主要技術內容
    (1)創新點
    1)創建水質分析時的圖卷積神經網絡算法模型,提出一種利用物聯網大數據驅動建模并自動預測水質與工藝變化趨勢的創新方法,顯著提高污水處理數據分析的預測效率和精度,為了科學準確地掌握水質與工藝情況提供支撐。
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    圖 圖卷積神經網絡算法模型結構

    2)創建基于模型的污水處理廠圖卷積神經網絡數據集構建方法,實現污水處理廠模型在5min內構建1000節點數據集,數據集準確率達到95%以上,建模效率較人工輸入數據提高5倍以上,為污水處理業務的人工智能算法提供了大數據積累及方法支撐。
    3)融合典型污水處理廠的歷史數據與工藝流程升級演變,集成應用算法模型、數據集和解決方案,建立智慧化管理的業務化運行系統及可視化平臺,實現污水處理廠的精細化控制及節能降耗減碳。
    (2)應用推廣情況
    項目成果已應用于青島市李村河污水處理廠(工程規模35萬m3/d,進水水質濃度高,水質水量變化大,高標準處理,出水用于李村河景觀生態環境補水),估算年節約運行成本700萬元左右,同時實現節能降耗、提質增效和碳減排。
    項目組立足李村河污水處理廠經驗,為青島、西安、合肥等地多個智慧污水處理廠項目的設計與建設提供了強有力的支撐和模型工具,有力地推進了我國智慧水務、智慧城市建設及生態文明建設。
    (3)經濟、社會效益情況
    智慧水務是智慧城市的重要組成部分,智慧污水處理廠作為智慧城市在水務領域深化的一個重要分支,與城市的水環境治理等城市管理職能有著密不可分的聯系,城市污水處理廠智慧化管理系統的建設可以有效促進智慧城市的建設,推進“十四五”規劃有關美麗中國、生態文明建設等國家重大發展戰略的落地實施,全面助力城市運行服務的智慧化,切實推動城市水務綜合管理和科學決策。

    14高效磁混凝水處理關鍵技術與裝備

  18. 項目簡介
    水環境保護事關人民群眾切身利益,事關全面建成小康社會,事關實現中華民族偉大復興中國夢。雖然我國污水處理率已處于較高水平,但出水水質還有待提升,特別是當前市政污水廠排放標準要提升為《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級 A標甚至更高標準,對于SS和總磷等污染物,已超出生化工藝處理極限,正常負荷下無法滿足需求。另外,《岷江、沱江流域水污染物排放標準》、《太湖流域排放標準》等流域治理相關地方標準明確“總磷是影響地表水環境質量達標的首要指標”,排放負荷遠超過當地的水環境承載力,導致流域內的水環境形勢十分嚴峻。
    常用于深度除磷降濁的高密或者加砂沉淀技術,均需在后端配置濾池方能滿足高標準出水需求,占地面積大、能耗高;而對于加磁沉淀技術,未基于加磁沉淀的工藝特性對磁絮凝、磁沉淀和磁回收等核心工藝條件進行參數化和定量化研究,造成工藝雜亂、藥劑浪費、無效成本高、系統抗沖擊能力差等問題。
    2.主要技術內容
    (1)創新點
    基于深度除磷降濁需求和磁混凝水處理技術在該領域中的技術瓶頸,本項目圍繞磁混凝、磁沉淀、磁回收和水質調控等關鍵技術與裝備的研究與突破,形成了完整的高效磁混凝水處理關鍵技術與裝備體系,主要技術特點和創新如下:
    1)提出最佳磁介質粒徑調控方法,研制出高效磁混凝、磁沉淀和磁回收等裝備
    解決了磁混凝水處理技術混凝效果不佳、斜管污泥過度沉積、回收利用率低等工藝難題,節省除磷降濁藥劑消耗量 30% 以上,降低能耗 17% 以上。
    2)首次提出含固量/磁泥比概念,闡明磁介質磁化程度與磁化場強、磁化時間的定量關系
    填補行業技術參數空白,引導磁混凝水處理技術在行業內參數化與定量化研究與應用;突破關鍵裝備集成技術,縮小系統占地面積,提高系統抗沖擊能力,進一步降低建設投資與運行成本。
    3)研發形成與生化、高級氧化和過濾等技術的耦合工藝
    實現高效磁混凝水處理技術與裝備的拓展應用,減少生化工藝沉淀池占地面積 80% 以上,提高芬頓氧化和微電解工藝鐵泥的利用率,縮短高級氧化工藝反應時間 30% 以上。
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    圖 工藝流程及裝備示意圖

    項目獲得國家發明專利3項、實用新型專利13項,主持、參與制訂行業標準1項、團體標準2項,發表論文21篇,參編著作1部。
    經吳豐昌院士等7位業內專家會議評價,“該項目總體達到國際先進水平,其中磁介質磁化調控回用技術與集成裝備達到國際領先水平”。
    (2)應用情況
    該技術產品經具有資質的第三方檢測機構檢驗,符合相關標準要求,并成功應用于40余個市政污水處理廠提標改造、工業污水深度處理和流域綜合治理工程,處理規模達到270萬m3/d,用戶反映良好,取得了顯著的經濟、社會和環境效益。
    (3)經濟、社會效益情況
    近3年,完成單位新增銷售額65757.26萬元、利潤8895.87萬元,應用單位新增銷售額109269.12萬元、利潤26277.06萬元。
    項目成果響應國家節能減排號召,突破了磁混凝水處理技術多項技術瓶頸,解決了市政、工業及水環境等領域深度除磷降濁的高效率、低成本難題,市場前景十分廣闊。

    15 A2O+MBR污水處理系統關鍵技術研究與應用

  19. 項目背景
    在污水處理廠外排標準不斷提高的背景下,響應國家綠色節能發展的號召,從實際工程設計需求出發,自主開展了《A2/O+MBR污水處理系統關鍵技術研究與應用》課題研究,首次提出了“多級完全混合式生物池疊加的推流式生物處理技術”、“混合液高效導流及分流技術”及“MBR膜設備間管道減振降耗技術”三項關鍵技術,研究成果已廣泛應用于工程當中,成功的實現了科學技術向生產力的轉化,取得了優異的技術經濟指標,展現了科技創新推動綠色發展的經濟、社會、環境效益。
  20. 主要技術內容
    (1)創新點
    1)關鍵技術成果一:多級完全混合式生物池疊加的推流式生物處理技術
    該技術集多種流態優點于一體,兼具抗沖擊負荷能力強、出水水質好的優點。其整合了完全混合式與推流式流態疊加而成為推流式生物處理系統,采用循環流混合式流態分區為混合液回流創造出理想的水力條件,降低回流水泵揚程0.5~3.5m,按需供給的漸減式曝氣方式提高了供氧利用率,有效減少了曝氣耗能。
    2)關鍵技術成果二:混合液高效導流及分流技術
    該技術通過分流導板系統的分流/導流作用優化來自后段的混合液導入以及向前段輸送混合液的導出位置,有效地提高了混合液的回流效率,解決了池容利用率低、缺氧區攜氧率高、生物脫氮效果差、回流能耗高等問題。
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    b 1-1剖面圖

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    c 2-2剖面圖

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    圖 改良A2/O生物池混合液導流/分流裝置示意圖

    3)關鍵技術成果三: MBR膜設備間管道減振降耗技術
    該技術是將膜設備間內最為主要的供氣及產水主管道下沉,布置在管廊內,從根本上消除架空管道,降低因架空而引發的管道振動,減少管道支架的建設成本并釋放出地面操作空間。此外,在產水泵出水管道最高處設置排氣閥,進一步消除產水管道內所攜空氣,降低水擊危害提高后續產水管道的穩定性;在管廊內填充砂介質,既可以控制空氣管道向外散熱,又兼具有透水性。整套系統可以大幅降低設備間的噪聲污染。
    (2)應用情況
    本科技成果立足于工程需求,服務于工程應用,其使用效果先進而高效,具有較大的推廣價值。目前,已成功完成了向生產力的轉化,廣泛應用于武漢市三金潭污水處理廠改擴建工程、武漢市北湖污水處理廠及其附屬工程、十堰市神定河下游主河道水質凈化工程、南陽市污水處理廠三期及中水回用工程、孝感市城區污水處理廠提標改造工程設計當中,其中《三金潭污水處理廠改擴建工程》及《十堰市神定河下游主河道水質凈化工程》分別獲得了2018年度、2021年度湖北省優秀勘察設計項目一等獎。
    (3)經濟、社會效益情況
    三項關鍵技術的聯合應用具有顯著的經濟效益,其中膜生物反應池好氧區曝氣能耗節能30%~80%;混合液回流能耗節能50%~85%;最高脫氮率93%,較現有工藝提高了8%;處理效果好,可極大削減污染物排放量,具有顯著的環境、社會效益;充分體現了“低碳環保、綠色節能”的可持續發展的設計理念。

    16面向復雜場景的排水管網智能檢測技術及裝置

  21. 項目簡介
    城市排水管道是現代城市必不可少的基礎設施,被喻為城市的“靜脈血管”,其健康狀況關乎整個城市生態文明和可持續發展。隨著城市化進程的不斷加快,地下空間不斷開發,因排水管網缺陷引發的城市內澇、黑臭水體、地面坍塌等現象越來越頻繁地出現,因此,定期檢查和維護排水管道,及時排查和消除危險隱患,對于保障城市居民的正常生活,提高市民生活質量,改善城市環境有著極其重要的現實意義。
  22. 主要技術內容
    (1)創新點
    1)研發了行業內首款基于定向wifi無線通信技術的管道高清潛望鏡,突破了排水管網檢測場景中無線通信的技術瓶頸,有效解決管內信號衰減和卡頓問題,大幅度提升檢測作業效率,最深可檢測排水檢查井深度≥30米,最遠可檢測距離≥150米。
    2)研發了雙螺旋滾筒機械結構設計的管道檢測機器人,提出了“螺旋式推進+聲吶測管道截面+激光測淤泥厚度”綜合解決方案,滿足高水位、高淤積、滿水位以及長距離復雜場景的排水管道、深邃、箱涵等檢測需求,最長檢測距離≥1000米。
    3)研發了可適應不同管徑下的多功能管道檢測機器人,可通過慣性導航技術對管道實現精準三維測繪,同時可實現管道內高清視頻檢測以及管道外部空間地質雷達檢測功能,解決了地面探地雷達無法有效檢測管道周邊空洞的問題,避免空洞造成的地面塌陷隱患,最小可檢測空洞尺寸≥20厘米。
    4)研發了基于深度學習技術的管道內部多類型缺陷高精度智能識別技術,可自動對機器人采集的視頻影像數據進行自動分析判讀,缺陷類別識別準確率≥90%,缺陷等級分類準確率≥85%;解決了常規采用人工判讀所存在的判讀效率低、判讀精度不高、人工成本高等問題,并開發了相應管網平臺管理軟件。
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    圖 機器人采集的視頻影像數據

    (2)應用情況
    團隊成功應用推出了全國首款高清無線潛望鏡PEEK-2S,是行業首款采用無線通信技術的管網潛望鏡;研發Dolphin-L1管道檢測機器人,是國內首款采用攝像頭加熱除霧技術的管道檢測機器人;團隊研發的Gator-S1全地形管道檢測機器人,是國內首款采用螺旋推進方式的管道檢測機器人,在行業內獨創適用于高淤積高水位等多種復雜環境;團隊成功研發推出的Otter-S動力聲吶檢測機器人,是全球首款自帶動力的排水管網水下聲吶檢測機器人,能有效解決城市地下排水管網各類問題,保障地下管道通暢。
    (3)經濟、社會效益情況
    先后參與編制國家標準《城鎮污水管網排查信息系統技術要求》、行業標準《城市排水管道檢測與評估技術規程》CJJ-181修編、行業標準《城鎮供水管網漏水探測技術規程》CJJ-159修編、《地下管線三維軌跡慣性定位測量技術規程》、《排水管道檢測和非開挖修復工程監理規程》等20多項標準,其中3項已正式發布實施,通過發揮標準引領作用,推動行業高質量發展。項目專注于國內城鎮地下排水管網非開挖領域中的測繪、檢測、清淤、修復特種機器人技術,自主研發了適應于不同復雜場景的排水管網機器人,開發了融合人工智能技術(AI)的管網信息化管理平臺系統、多任務協調作業的管網工程服務軟件,多次用于搶險應急任務,及時排查和消除危險隱患,保障城市居民的生活質量。且積極開展產學研合作,與國內知名研究結構及國內知名學者建立深入合作,將最新技術應用于城市管網領域。相關產品多次獲得深圳企業創新記錄、高交會優秀產品等稱號,并在央視《見證》、《創新進行時》欄目進行報道。