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哈尔滨工业大学科研成果专场推介——绿色环保与智慧生态领域(二)

发布时间:2024-12-18

一、成果介绍

1.高品质饮用水处理技术(环境学院)

【成果简介】针对水中污染物种类逐渐增多、抗生素及微塑料等新型污染物难以去除、居民饮用水安全问题突出的难题,研发了多功能绿色净水技术。该技术基于K2FeO4分子中的正六价铁Fe在还原为三价Fe的过程中产生的具有优异反应活性的不稳定Fe中间态物质进行污染物的高效氧化降解。通过K2FeO4的优化制备、中间态铁的反应特性及氧化规律揭示,实现了水中铊等重金属、磺胺甲基异恶唑、卡马西平等新型污染物的高效去除。相关研究成果荣获黑龙江省科学技术一等奖。

【技术指标】基于该技术,水中铊去除率可达90%以上,残留铊浓度低于0.1μg/L,满足我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)对水中铊浓度的要求。

【典型应用】该技术已在全国百余座水厂中推广应用,水质全面达到国家生活饮用水卫生标准,确保了流域地区的安全供水(日供水量300万吨,服务人口600余万)。该技术可广泛应用于新建自来水厂、水处理厂升级改造等领域。

高品质饮用水处理技术及示范.png

2.水环境智慧管控系统(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,实现流域尺度水质超前预警,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。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”。

【技术指标】首次实现松花江流域大尺度长时序4种水质参数未来7天在线预测预报,预测准确度高达85%以上;河流水质改善效果显著,水质优良率(I-Ⅲ类)提高10%以上。

【典型应用】研究成果应用于松花江、长江等流域,该智慧系统可应用于城市的供水、供电、供气等领域,经济、环境和社会效益显著。

2.水环境智慧管控系统.png

3.梯度渗透和高盐废水处理工艺(环境学院)

【成果简介】针对含油高盐废水因油含量高和盐浓度大致使其处理困难,膜法水处理技术存在纯水回收率低且操作压力大致使膜污染严重等问题,研发了高效集成梯度渗透膜法工艺,采用改性膜元件和特殊工艺控制等多项创新性技术,实现高硬高盐水的低压力运行。利用梯度渗透原理,基于水质变化精准适配相应渗透膜,形成梯度渗透,实现渗透压的逐级消减,保证膜集成系统的低压运行。同时根据不同梯度空间水质污染物特点,配置相应的改性大通量催化陶瓷膜,形成不同污染物的高效分离,避免由此形成的膜污堵问题。结合电渗析和反渗透工艺处理高盐废水,使整个工艺过程基本无废水排放,实现水资源的高效节约,在消除环境污染的同时回收有价资源。

【技术指标】制备的SiO2@PVDF-HFP/PS膜处理含油高盐废水时具有优异的跨膜通量,达到28L/m2/h,分离效率达到100%并具有优异的热稳定性。在反渗透浓水的浓缩过程中,引入气泡对钙镁结垢现象有良好的阻垢效果,反渗透浓水的浓缩倍数提高一倍以上;在浓缩海水的回收过程中,可使海水浓缩时间减少大约5个小时,浓缩倍数增加1.7倍。

【应用前景】该技术可应用于电厂、医药化工、石油化工、食品加工、印染、造纸等行业废水处理,实现低压梯度渗透和浓盐水的资源化利用。

油盐水分离装置示意图.png

4.高效抗污染油水分离膜关键技术(化工学院)

【成果简介】针对油水分离膜处理量小,容易污堵的技术困扰,利用绿色仿生技术开发出高通量长效抗污染油水分离膜。该技术通过模拟天然大丽花叶片成分和结构在微滤膜表面构筑特殊的迷宫型褶皱微球,增加膜表面与水分子的接触面积,协同增强膜表面的水合层和空间位阻效应,获得了新型油水分离膜。同时,新型超亲水膜在死端过滤和错流过滤多种表面活性剂稳定的油水乳液时,可实现较高的分离通量和极低衰减速率。新型分离膜具有超强抗原油污染能力,能抵御高粘性原油的初始粘附、迁移和聚集。

【技术指标】该技术极大降低了系统运行物料成本、用地成本和能源成本。单位面积膜产品处理效率提高了一个数量级,耐污堵能力提高了4~5倍。膜系统整体运行成本降低了一半以上,膜系统效费比突破性提高。

【应用前景】该技术适用于抗油织物等多种高性能材料的合成制备,油田开采、炼化企业油品处理、远洋货轮含油水处理、植物油品/油溶性中医药提取等方面。

高通量纳米级精度分离膜关键技术.png

5.油泥微波热解低碳处理技术(环境学院)

【成果简介】油泥组成成分复杂,包含重金属等有毒有害物质,对土壤环境及人体健康造成严重危害的现状,开发了油泥微波热解低碳处理技术与装置。该技术基于微波梯度升温机制高效去除重金属、氮、硫、焦油等特征污染物,并可制备生物炭、油、气等高值化产品。此外,构建了红外测温耦合污泥微波变频节能降耗系统,实现污泥源头分质-中段高效热解碳化-末端产品生态增值的污泥处理循环利用体系。该技术助力油泥等危险固体废弃物无害化及资源化处置技术体系建设,实现固废“低碳、负碳”处理目标。相关成果荣获2020年度黑龙江省自然科学一等奖。

【技术指标】氮、硫、焦油等污染物去除率达到85%以上,处理后石油类污染物含量满足《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-2018)要求、废气满足《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570-2015)要求;较传统热解技术能耗降低30%以上;处理成本降低79%

【典型应用】该技术已应用于油田炼油厂油泥无害化的处置,可广泛用于油泥、污水污泥、制药菌渣等固体废物处理领域,为固体废弃物低碳无害化与高效资源化处置提供技术支撑。

油泥微波热解低碳处理技术示范工程.png

二、联系方式

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