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哈尔滨工业大学科研成果专场推介——绿色环保与资源循环领域(一)

发布时间:2024-12-19

一、成果介绍

1.秸秆等有机固废“肥热联产”近零碳供暖技术(建筑学院)

【成果简介】我国每年有超过2亿吨秸秆得不到有效利用,甚至被就地焚烧,造成环境污染、资源浪费。秸秆通过好氧发酵可以获得有机肥,但同时产生的可观的低品位热量一直被忽视未进行有效回收利用。我国北方建筑或设施农业(温室大棚、禽畜棚舍等)的冬季供暖,完全可由秸秆或其它有机固废(畜禽粪污、食用菌种植废弃物料等)好氧发酵产热来满足。本项目首次在国内开展秸秆“肥热联产”供暖技术研究;已获批发明专利2项、实用新型专利3项及软件著作权2项,另外2项发明专利在审。项目组已进行了近四年的小试研究,取得了良好的效果,具体研究内容包括:肥热联产热工艺与回收装置、供暖系统设计及肥热联产供暖智慧化调控方法等。该技术在秸秆消纳、清洁取暖、双碳目标、保护环境、保护黑土地、促进循环农业发展等方面将发挥巨大作用,将带来一系列的生态、社会和经济效益。

【技术指标】1、以玉米秸秆为例,产热量约为1700-2200kCal/kg2、好氧发酵过程中堆内最高温度可达70°C以上。3、有效发酵产热时间平均可持续为40-60天。4、为面积约一百平米的哈尔滨农村住宅冬季供暖,玉米秸秆用量约为12-15t

【应用前景】应用范围广泛:设施农业,如温室大棚、禽畜圈舍;无集中热网区域的建筑,如农村住宅、冰雪景区;孤立场站,如高速公路服务区、哨卡;城镇集中供热补充热源;工业用热补充热源,如粮食、木材、烟草、食用菌等的烘干系统。

秸秆等有机固废“肥热联产”近零碳供暖技术应用示例.png

2.基于AI+大数据的水环境智慧管控技术(环境学院)

【成果简介】面向国家精准治污、科学治污的重大需求,通过国家水体污染控制与治理科技重大专项、国家重点研发项目、国际科技创新合作重点专项等支撑,以大数据挖掘为抓手,研发水环境领域知识嵌入与边缘计算加持的软硬一体预报预警技术,实现流域尺度COD、氨氮、总磷等关键水质指标未来7天超前预报预警,支撑污染治理由回顾式判断到预判式管控的全面提升,推动重点整治到系统治理的重大转变。研究成果应用于松花江、长江等流域,入选工信部大数据产业试点示范项目和中央网信办数字化预测协同转型发展典型案例,经济、环境和社会效益显著。

【技术指标】水质指标超前预警:对化学需氧量、总氮、总磷、溶解氧等水质指标平均预测精度超过90%

【应用前景】深化人工智能等数字应用,构建水环境智慧管控体系,已成为流域精准治污、科学治污的重大需求。我国智慧环保市场规模超过770亿元,占世界总量1/4以上,并以每年20%速度高速增长,经济发展潜力巨大。本技术推动水生态环境监测新质化与数智化协同转型,对于美丽中国智慧建设具有重要的理论和实际意义。

2.基于AI+大数据的水环境智慧管控技术.png

3.有毒(有机)工业废水物化/生化组合工艺处理(环境学院)

【成果简介】本项目在电催化氧化技术和变速升流式厌氧生物处理技术开发方面,实现了关键技术创新,开发了电催化/生物组合工艺,研究成果达到了国际领先水平。系统抵御冲击负荷和有毒有害物质侵袭的能力强、稳定性高、占地面积小,节省了工程投资和运行费用。该组合工艺具有很大的应用潜力,为高浓度难处理工业废水治理探索出一条新路,并具有相当可观的经济效益、环境效益和社会效益。

【技术指标】该组合工艺的进水COD浓度可以高达50000mg/LCOD去除率高达90%以上;pH值可以在59之间;进水的SS可以大于1000mg/L;污泥产量减少2035%12年排泥1次即可;节省基建投资15-45%,节约运行费用20-30%

【应用前景】高浓度难生物降解工业废水处理。

有毒(有机)工业废水物化生化组合工艺处理.png

4.煤化工废水EBA多级生化耦合处理技术(环境学院)

【成果简介】该技术来源于哈尔滨工业大学承担的国家十三五重点研发计划,国际联合攻关课题的研究成果。采用CD气浮精准控制轻质油上浮、重质油下沉分层技术,EC厌氧水力旋流筛选优势菌群和生物包埋解毒技术、BE生物增浓高仿河流自净的生物抗毒技术,提出煤化工废水靶向解毒的EBA多级生化耦合处理技术。该技术建成了国内首家兰炭园区煤化工废水零排放示范项目,应用在哈尔滨煤制气、大唐阜新、龙煤天泰、中煤集团、新疆哈密、新奥能源、陕煤集团、榆林兰炭园区等数十家企业应用,获得了国家科技进步奖3项,国际水协创新奖1项,获国家发明专利50余项,填补了国内煤化工行业在废水处理方面的空白,达到国际领先水平。

【技术指标】基建投资节省10-20%,运行费用节省10-15%,操作简单,运行稳定,实现煤化工废水的零排放。

【应用前景】以煤炭为基质的煤化工酚氨废水处理以及零排放。

4.煤化工废水EBA多级生化耦合处理技术.png

5.高有机物浓度高含盐量制药废水处理工艺(环境学院)

【成果简介】针对有机物浓度高、含盐量大和难降解的制药废水,开展了该废水处理全过程污染控制方面的理论研究、技术创新与工程实践。研究了复合式微氧水解酸化快速脱毒工艺和复合式交替流生物反应深度净化工艺,开发了在低温条件下对污染物去除率高、运行费用低、占地面积小的成套废水处理工艺;研究了对多种气体(有机溶媒类、硫系化合物类等)有较高净化作用,运行稳定、费用低廉的气体净化技术并研制了相应的处理设备;研究了废水处理中的污泥减量化技术,研制出脱水效率高、用量少、低毒的环境友好型脱水剂;实现了制药废水处理的全过程污染控制。在示范工程中还采用了汽轮机驱动鼓风机技术和大深度曝气系统(水深≥15m),实现了节能与高效运行。近百个工程应用中体现出废水处理工程运行稳定、节支降耗效果明显的特点。

【技术指标】1、在废水温度≥15℃,含盐量15000~30000mg/L的条件下,COD去除率≥90%2、对易挥发有机气体、有害气体进行有效的净化,达到国家规定的排放标准。3、新型污泥脱水剂可替代PAM,并且残余药剂易被生物降解,与其他药剂配合可使污泥含水率降至60%以下。4、与常规废水处理法相比,可节省基建费用30%以上,节省运行费用30%以上,节省占地面积40%以上。

【应用前景】采用本研究的综合技术,通过工艺的整体最优化,为三个大型制药废水处理示范工程(COD处理量≥700T/d)和几十个中小型制药废水处理工程提供了工程成套技术,该成套技术也在数十家印染、酿造、养殖、造纸、石油等高浓度废水处理工程中应用,实现了对高有机物浓度、高盐量、难降解物质多工业废水的高效处理和处理系统的全过程污染控制。

5.高有机物浓度高含盐量制药废水处理工艺.png

6.绿氢生物制造技术(环境学院)

【成果简介】乙醇型发酵生物制氢技术属环境科学技术领域,涉及环境、生物、再生能源等多项技术范畴,拥有我国自主知识产权,可增强我国能源安全保障。它开创了利用非固定化混合菌种生产氢气的新途径,发现了产氢能力很强的乙醇型发酵混合微生物代谢类型,发现了高效产氢的产乙醇杆菌属(Ethanoligenens),发明了工业化生物制氢菌种连续流培养及生物制氢系统强化方法,发明并研制成功高效发酵生物制氢反应设备,在世界上建设和运行了第一例有机废水发酵法生物制氢技术生产性示范工程,核心技术的应用已取得了显著的社会、经济和环境效益。该技术曾获得过国家技术发明二等奖

【技术指标】反应器:连续流搅拌槽式反应器(CSTR),有效容积62.5m3;底物:高浓度有机废水(以碳水化合物为主);发酵菌种:乙醇型发酵混合菌群,哈尔滨产乙醇杆菌;反应器产氢效能:常规运行5.07m3/(m3·d),生物强化运行9.27m3/(m3·d)

【应用前景】有机废水发酵法生物制氢技术,以高浓度有机废水为原料,以厌氧活性污泥为氢气生产者,利用非固定化混合菌种,通过发酵产氢微生物的代谢作用生产氢气,将可再生清洁能源氢气的生产和有机废水的综合治理有机地结合为一体,不仅具有很好的经济效益和环境效益,同时为国家能源安全保障提供了一种先进的可再生清洁能源生产储备技术。研究过程中发明的高效发酵生物制氢反应设备及其运行控制对策,作为两相厌氧生物处理工艺的产酸相,在多项工业废水处理工程中得到应用,提高了废水处理系统的效能,取得了显著的经济效益和环境效益。

6.绿氢生物制造技术.png

7.基于生物倍增“双膜”工艺的分散式生活污水处理模块化设备(环境学院)

【成果简介】针对分散式生活污水(如农村地区、高速公路服务区等)处理设施建设滞后、污水处理中面临的水质水量不稳定、北方地区漫长冬季低温条件下生化处理单元效能难发挥等问题,通过重点科技攻关项目等科研专项支撑,研发并建立了一套以生物倍增双膜工艺为主的适合于处理分散式生活污水的智能化、模块化、一体化处理设备,在有效降低投资成本的同时,满足分散式生活污水的处理需求,中低温条件下满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002A标准。该设备用以处理生活污水,可实现污水处理次生污染物近零排放,有效降低对环境的影响,提高寒冷地区分散式生活污水处理效率,改善环境卫生条件,提升高速服务区形象。该研究成果已应用于黑龙江省某高速服务区生活污水处理,经济、环境和社会效益显著。

【技术指标】该技术在寒冷地区分散式生活污水处理领域具有广泛的应用场景,包括高速公路服务区、旅游景点、边远地区等,在保障寒区高速公路服务区生活污水处理效率的同时,能有效缓解低温环境对微生物的抑制,保障进水中氨氮、COD的有效去除和出水达标排放(GB18918-2002A标)。

【应用前景】提升寒冷地区水环境的精准治污水平、搭建模块化污水处理设备,可为实现区域性生态文明建设,促进科技创新及产业升级提供有力支撑。目前我国农村污水处理率低下(仅为46%),分散式污水处理设备经济发展潜力巨大。本技术以其适应性强、灵活性高、建设周期短等优势,可为寒冷地区分散式生活污水处理行业提供技术指导,从而满足区域性污水处理及再利用需求,有效实现污水处理过程中的碳减排和低碳运行。

7.基于生物倍增“双膜”工艺的分散式生活污水处理模块化设备.png

二、联系方式

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