近年來板框壓濾機廣泛應用于國內各大污水廠，但因板框車間空間大、臭氣量大、且有開敞式操作需求，其臭氣治理成為除臭領域的“老大難”問題。北京北排建設公司研發(fā)出一種針對不適合采用單體設備設施封閉的大空間作業(yè)場所臭氣無形封閉收集與處理技術及其成套設備。該臭氣治理技術在國內、外均無同等規(guī)模除臭案例借鑒，本項技術的應用在國內除臭領域尚屬首例。
經科技成果鑒定，由孫德智教授為組長的專家組一致認為該科技成果達到國際先進水平。
5.2項目主要技術內容
1.創(chuàng)新點
（1）為解決大空間除臭中氣體全收集能耗高的問題，本項目采用節(jié)能型臭氣收集策略。通過100%覆蓋臭氣源散逸點檢測，根據不同點位的臭氣濃度設計不同的臭氣收集量，在保證處理效果的前提下減少對空氣的收集，強化有效收集，同時采用微污染氣體轉移為高濃區(qū)域新風的技術手段，以達到節(jié)能目的。
（2）采用先進的收集設計理念-氣流組織設計，輔以CFD等數值模擬（圖5-1），形成有效風速場，使臭氣有序進入收集管道，在實現臭氣全收集、全處理的同時，有效降低了所需氣體收集量，減少所需風管數量，從而降低投資成本。
（3）在設計和工程實施中引入輕型新材料風管，在降低結構承重的同時，實現了有效風速場。
（4）車間運行操作工作量多，采用新風風幕技術，實現臭氣源無形封閉，可解決大空間除臭中設備硬性封閉影響運行及維修維護的問題。
（5）通過設計優(yōu)化，實現工藝設備系統(tǒng)集約化集成，達到占地小、投資少的目的。
（6）采用BIM對系統(tǒng)進行設計，減少對現有設備設施的影響，提高設計效率，做到工程建設時不停產、不減產。
（7）可實現精準調試。對大空間布設幾十個氣體逸散控制點位，通過模型模擬結果精準調試風速場和氣流組織，精準調試送風和吸風量，控制空間內真實氣流組織形態(tài)。
2.應用情況
北京北排建設公司率先將此技術應用于北京小紅門廠，工程效果驗證成功后，順利應用于高碑店、槐房、高安屯、清河二廠板框除臭工程中，截至目前總處理氣量達160萬m3/h，均已通過實體工程效果驗證，排放穩(wěn)定達標。除臭系統(tǒng)建成后，運行效果得到各方好評。截止目前，該技術已完成5項工程技術轉化（表5-1）。
3.經濟、社會效益情況
與采用傳統(tǒng)的通風除臭工藝相比，本技術達到了對除臭區(qū)域臭氣的全收集、全處理、全達標排放的要求，臭氣收集效率高且工藝運行成本較低。此項技術對臭氣的沖擊負荷適應性較強，系統(tǒng)自動化程度高，降低了對人員運行維護的需求，進一步降低人工成本。
在新型城鎮(zhèn)化建設的大背景之下，污水廠在除臭工藝的升級改造中，強化對新型除臭工藝技術的應用，能夠實現較好的應用效果，能夠實現節(jié)能減排，大幅降低VOC和碳排放量，符合新時期城市環(huán)境保護的實際需求，以及碳達峰、碳中和的需求，具有十分顯著的減排應用價值。 ]]>
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(tài)文明和可持續(xù)發(fā)展。隨著城市化進程的不斷加快，地下空間不斷開發(fā)，因排水管網缺陷引發(fā)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(huán)境有著極其重要的現實意義。
（1）創(chuàng)新點
1）研發(fā)了行業(yè)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(yè)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(fā)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(fā)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(fā)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(guī)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(fā)了相應管網平臺管理軟件。
（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(yè)首款采用無線通信技術的管網潛望鏡；研發(fā)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(fā)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(yè)內獨創(chuàng)適用于高淤積高水位等多種復雜環(huán)境；團隊成功研發(fā)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(zhèn)污水管網排查信息系統(tǒng)技術要求》、行業(yè)標準《城市排水管道檢測與評估技術規(guī)程》CJJ-181修編、行業(yè)標準《城鎮(zhèn)供水管網漏水探測技術規(guī)程》CJJ-159修編、《地下管線三維軌跡慣性定位測量技術規(guī)程》、《排水管道檢測和非開挖修復工程監(jiān)理規(guī)程》等20多項標準，其中3項已正式發(fā)布實施，通過發(fā)揮標準引領作用，推動行業(yè)高質量發(fā)展。項目專注于國內城鎮(zhèn)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(fā)了適應于不同復雜場景的排水管網機器人，開發(fā)了融合人工智能技術（AI）的管網信息化管理平臺系統(tǒng)、多任務協(xié)調作業(yè)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(yè)創(chuàng)新記錄、高交會優(yōu)秀產品等稱號，并在央視《見證》、《創(chuàng)新進行時》欄目進行報道。
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(jié)能發(fā)展的號召，從實際工程設計需求出發(fā)，自主開展了《A2/O+MBR污水處理系統(tǒng)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(yōu)異的技術經濟指標，展現了科技創(chuàng)新推動綠色發(fā)展的經濟、社會、環(huán)境效益。
（1）創(chuàng)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(tài)優(yōu)點于一體，兼具抗沖擊負荷能力強、出水水質好的優(yōu)點。其整合了完全混合式與推流式流態(tài)疊加而成為推流式生物處理系統(tǒng)，采用循環(huán)流混合式流態(tài)分區(qū)為混合液回流創(chuàng)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(tǒng)的分流/導流作用優(yōu)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(qū)攜氧率高、生物脫氮效果差、回流能耗高等問題。
b 1-1剖面圖
c 2-2剖面圖
a平面圖
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(fā)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(xù)產水管道的穩(wěn)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(tǒng)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(qū)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(yōu)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(lián)合應用具有顯著的經濟效益，其中膜生物反應池好氧區(qū)曝氣能耗節(jié)能30%～80%；混合液回流能耗節(jié)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(huán)境、社會效益；充分體現了“低碳環(huán)保、綠色節(jié)能”的可持續(xù)發(fā)展的設計理念。
水環(huán)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(zhèn)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(huán)境質量達標的首要指標”，排放負荷遠超過當地的水環(huán)境承載力，導致流域內的水環(huán)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(tǒng)抗沖擊能力差等問題。
2.主要技術內容
（1）創(chuàng)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(chuàng)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(jié)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(yè)技術參數空白，引導磁混凝水處理技術在行業(yè)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(tǒng)占地面積，提高系統(tǒng)抗沖擊能力，進一步降低建設投資與運行成本。
3）研發(fā)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。
項目獲得國家發(fā)明專利3項、實用新型專利13項，主持、參與制訂行業(yè)標準1項、團體標準2項，發(fā)表論文21篇，參編著作1部。
經吳豐昌院士等7位業(yè)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(yè)污水深度處理和流域綜合治理工程，處理規(guī)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(huán)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(jié)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(yè)及水環(huán)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。
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(wěn)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(jié)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(lián)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(tǒng)的示范案例，在多個層面和各工藝環(huán)節(jié)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。
（1）創(chuàng)新點
1）創(chuàng)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(lián)網大數據驅動建模并自動預測水質與工藝變化趨勢的創(chuàng)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。
2）創(chuàng)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(jié)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(yè)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(yè)務化運行系統(tǒng)及可視化平臺，實現污水處理廠的精細化控制及節(jié)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(guī)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(tài)環(huán)境補水），估算年節(jié)約運行成本700萬元左右，同時實現節(jié)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(tài)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(huán)境治理等城市管理職能有著密不可分的聯(lián)系，城市污水處理廠智慧化管理系統(tǒng)的建設可以有效促進智慧城市的建設，推進“十四五”規(guī)劃有關美麗中國、生態(tài)文明建設等國家重大發(fā)展戰(zhàn)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。
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(fā)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(yè)務數據孤島問題，達到了數據總體管理、各業(yè)務系統(tǒng)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。
（1）創(chuàng)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(yè)務系統(tǒng)+新建大數據中心的技術架構，采用了云計算技術對各系統(tǒng)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(fā)了對業(yè)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(yè)務系統(tǒng)數據庫之間數據共享實時性差，實現了大數據中心及業(yè)務系統(tǒng)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(fā)，優(yōu)化分布式計算程序支持針對水務業(yè)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(yè)務主題域數據，實現了跨系統(tǒng)、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(tǒng)，形成水務數據資產，整合有效業(yè)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(tǒng)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(xù)發(fā)展為出發(fā)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(yè)務系統(tǒng)及平臺的問題，節(jié)省了重新建設系統(tǒng)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(jié)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(yè)廳接待人次同比下降23.84%,線下營業(yè)廳辦件量同比減少23.88%，對外服務能力和質量顯著提高。
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(fā)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(lián)合技術攻關，研發(fā)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(fā)展。項目研究成果鑒定為國際先進水平。
（1）創(chuàng)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(huán)向彎矩的計算修正系數，形成鋼頂管結構優(yōu)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(tǒng)地建立了考慮非線性彈性地基作用的鋼頂管穩(wěn)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(wěn)定臨界荷載的影響規(guī)律。
2）曲線鋼頂管自適應控制成套裝備研發(fā)
開發(fā)了基于鎖緊回路主動鉸接的頂管機協(xié)同糾偏控制系統(tǒng)，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(huán)電磁閥位置檢測反饋，外環(huán)壓力、流量檢測反饋的雙閉環(huán)電液比例控制方法，研發(fā)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(lián)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(tǒng)，研制了頂管接收艙裝置及套管接收施工工藝。
3）復雜環(huán)境條件下小曲率半徑頂管結構設計與施工工藝創(chuàng)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(xù)焊接接頭鋼頂管的曲線頂進設計體系。開發(fā)了大口徑長距離曲線鋼頂管管節(jié)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。
（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(chuàng)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(guī)模累計約1760萬m3/d，服務總人口3900萬人，節(jié)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(huán)境下鋼頂管的施工，顯著降低了頂管法施工對周邊環(huán)境的影響，節(jié)約了土地資源，降低了施工噪音和揚塵，實現了安全、高效、節(jié)能，微擾動的設計施工理念，滿足節(jié)約資源和環(huán)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(fā)的適應性。
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(qū)、太湖流域及珠江流域部分城市多座不同水源、不同規(guī)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(huán)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(chuàng)新性和實用性，達到國內領先水平。
（1）創(chuàng)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(qū)低有機物低渾濁度、廠區(qū)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(yōu)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(huán)洱海地區(qū)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(xié)會市政公用工程給排水一等獎。
3）針對季節(jié)性高藻高有機物高氨氮原水，提出了“常規(guī)工藝-臭氧活性炭-超濾”多級屏障高品質凈水工藝。系統(tǒng)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(qū)起步區(qū)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(huán)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(huán)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(qū)、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(guī)模超過100萬m3/d，并在大理環(huán)洱海地區(qū)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(guī)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(yè)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(yōu)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。
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(guī)工藝運行通水，同年9月超濾工藝運行通水。張曉健等業(yè)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。
（1）創(chuàng)新點
1）技術體系創(chuàng)新：針對華南地區(qū)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(huán)節(jié)實現龍頭優(yōu)質水達標，構建全流程優(yōu)質水凈化工藝技術體系，以完善體系保障高質量廣州供水。
2）工藝創(chuàng)新：大規(guī)模應用第三代先進凈水工藝——超濾膜，建成亞洲最大規(guī)模的單一膜處理車間和國內最大規(guī)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(fā)污染事件的應對能力。
3）管網優(yōu)化運行與管理創(chuàng)新：建立超大型供水管網實時水力模型，獨創(chuàng)監(jiān)測點布置優(yōu)化算法和節(jié)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(yōu)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(tǒng)資源有機協(xié)同，實現“成本更優(yōu)、效率更高、安全可控”的數字化管理目標。
5）工程示范創(chuàng)新：全流程規(guī)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(qū)常規(guī)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(qū)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(xié)同聯(lián)動降本增效，項目研究和建設運行對南方地區(qū)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(yè)、優(yōu)化值班崗位結構、減少藥劑投加、優(yōu)化改造超濾膜系統(tǒng)、排泥水處理利用，節(jié)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(qū)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(yè)發(fā)展趨勢及技術進步；最后，助推供水保障格局升級，實現城鄉(xiāng)供水統(tǒng)一調配，增強了百姓用水獲得感、幸福感。
現有的大型城市給水廠已處于高度城市化地區(qū)，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(fā)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(wěn)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(jié)地和節(jié)能，既滿足當前工程建設的需要，也豐富了相關的設計規(guī)程，指導全國類似工程項目。
（1）創(chuàng)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(qū)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(guī)律，開發(fā)了消除反沖水排水死區(qū)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(qū)和混層現象。
2）炭砂雙層過濾集成技術。基于動態(tài)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(tài)、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(yōu)化和增強，開發(fā)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(jié)省30％。
3）氣浮和過濾一體化集成技術。根據季節(jié)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(fā)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(qū)，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(jié)省占地，減少造價，免建了單獨的氣浮池。
（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(yè)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(jié)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。