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生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量，正面臨著轉(zhuǎn)型升級的迫切需求。環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力，正成為推動產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的核心力量。本欄目將聚焦生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創(chuàng)新成果，及時(shí)發(fā)布環(huán)境技術(shù)進(jìn)步獎項(xiàng)，全面介紹行業(yè)內(nèi)的實(shí)用技術(shù)裝備和示范工程，引導(dǎo)行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能，為經(jīng)濟(jì)社會全面綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量。
環(huán)境技術(shù)進(jìn)步獎
項(xiàng)目名稱：基于新型碳基材料的污/廢水凈化和資源回收關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用
項(xiàng)目編號：HJJS-2023-1-05
獲獎等級：一等獎
完成單位：清華大學(xué)、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、華東理工大學(xué)、東華大學(xué)、杭州回水科技股份有限公司、鄭州污水凈化有限公司
完成人：安曉強(qiáng)、劉會娟、蘭華春、孫承林、呂文杰、苗時(shí)雨、衛(wèi)皇曌、顧彬、陳泉源、王萬壽、侯春曉、楊娟英、張艷、譚云飛
項(xiàng)目簡介
我國水資源消耗量巨大但循環(huán)利用率較低，開發(fā)水中難降解有機(jī)物的深度去除以及水資源高效回用技術(shù)極為迫切，碳基材料吸附為低成本凈化水質(zhì)提供了理想方案。本項(xiàng)目針對傳統(tǒng)碳基材料應(yīng)用中存在的凈水效率低、低耗且綠色的原位再生技術(shù)匱乏以及水中有價(jià)物質(zhì)回收和水資源利用不足的難點(diǎn)問題，由清華大學(xué)牽頭，與華東理工大學(xué)、中科院大化所、杭州回水科技有限公司等單位聯(lián)合形成產(chǎn)學(xué)研團(tuán)隊(duì)，開展了從基礎(chǔ)研究、中試驗(yàn)證到工程應(yīng)用的全過程創(chuàng)新。主要創(chuàng)新成果如下：
1. 首次建立了核磁共振解析碳基材料表面多污染物競爭吸附機(jī)制的新方法，提出微納位點(diǎn)限域與分級孔強(qiáng)化吸附的新原理，開發(fā)出孔道與位點(diǎn)協(xié)同調(diào)控的新型分級孔碳基材料，首創(chuàng)出基于濃度梯級和逆流原理的污/廢水吸附凈化裝備，構(gòu)建了顆粒活性焦多級流動吸附凈水技術(shù)，較常規(guī)活性炭吸附處理污染物成本降低60%以上。
2. 發(fā)明了基于隔氧外熱原理的活性焦/炭原位再生方法，研發(fā)出集“自控輸運(yùn)——高溫再生——回轉(zhuǎn)冷卻——篩選利用”一體的工程化裝備，建立了隔氧外熱回轉(zhuǎn)爐原位再生及超低尾氣排放技術(shù)，解決了吸附劑規(guī)模化再生中物料輸運(yùn)、氧化耗損、孔道鈍化、廢氣污染等一系列工程化難題，活性焦吸附性能恢復(fù)率高達(dá)90%—110%，損失率≤5%，實(shí)現(xiàn)了活性焦凈水/原位再生工藝成本較傳統(tǒng)吸附工藝降低80%以上。
3. 建立了碳基材料表面物質(zhì)轉(zhuǎn)化與分離實(shí)現(xiàn)污/廢水資源化的新路徑，開發(fā)出催化濕式氧化協(xié)同多孔炭回收廢水中“可利用碳源”的新方法，實(shí)現(xiàn)高鹽條件下小分子酸95%以上的富集，構(gòu)建出纖維異質(zhì)結(jié)破乳與碳基顆粒沸騰床微通道分離相協(xié)同的煤制烯烴廢水物理法處理新裝備，高精度分離回收粒徑100nm以上的分子篩催化劑，芳烴與烷烴分離效率>95%，實(shí)現(xiàn)了石油煉制廢水近零排放與源頭資源化。
獲授權(quán)發(fā)明專利23項(xiàng)、實(shí)用新型專利23項(xiàng)，發(fā)表SCI論文51篇，形成軟件著作權(quán)5項(xiàng)；技術(shù)成果在45項(xiàng)水處理工程中得到應(yīng)用，總處理水量達(dá)300萬噸/天，累計(jì)處理廢水超7.5億噸，減排COD超2萬噸，獲優(yōu)質(zhì)回用水4.5億m3，開創(chuàng)了多項(xiàng)低成本實(shí)現(xiàn)污廢水處理后出水水質(zhì)從一級A向地表III類標(biāo)準(zhǔn)提升的先例；原位再生技術(shù)節(jié)約燃煤11.3萬噸，減少二氧化碳排放量4.5萬噸；相關(guān)技術(shù)經(jīng)專家組認(rèn)定為國際先進(jìn)水平，近三年為相關(guān)企業(yè)新增銷售額超過5.09億元、新增利潤超過1.52億元，具有重要的環(huán)境、社會和經(jīng)濟(jì)效益。
獲獎感言
污廢水深度凈化對于實(shí)現(xiàn)出水高標(biāo)準(zhǔn)排放及生態(tài)回用具有重要意義，深度凈化工藝的研發(fā)應(yīng)具有低成本、綠色化的特征，在追求對污染物高效去除的基礎(chǔ)上，盡量選擇能耗成本低、原材料可再生、二次污染小的方法。同時(shí)，隨著雙碳目標(biāo)的提出，對污廢水中可利用的資源能源實(shí)現(xiàn)回收成為水處理技術(shù)工藝重要的發(fā)展方向。本項(xiàng)目通過產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合，開發(fā)出了分級孔碳基材料吸附凈水的深度處理工藝，并通過物理分離與化學(xué)轉(zhuǎn)化相結(jié)合的方式，對水中可利用的小分子碳源、顆粒催化劑等進(jìn)行了分離回收。進(jìn)一步加強(qiáng)多學(xué)科交叉，通過多分子間作用的精準(zhǔn)調(diào)控實(shí)現(xiàn)水中更多有價(jià)資源的高效回收，為推動污廢水凈化與資源化技術(shù)發(fā)展貢獻(xiàn)本團(tuán)隊(duì)力量，是我們未來研究的著力點(diǎn)。
原標(biāo)題：環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力|基于新型碳基材料的污/廢水凈化和資源回收關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用
