2019年1月8日，2018年度國家科學技術(shù)獎在京揭曉，共評出285個項目(人選)。其中，國家自然科學獎38項，國家技術(shù)發(fā)明獎67項，國家科學技術(shù)進步獎173項。

國家科學技術(shù)獎下設(shè)的國家科學技術(shù)進步獎，是國務院設(shè)立的國家科學技術(shù)獎5大獎項(國家最高科學技術(shù)獎、國家自然科學獎、國家技術(shù)發(fā)明獎、國家科學技術(shù)進步獎、國際科學技術(shù)合作獎)之一。國家科學技術(shù)進步獎授予在技術(shù)研究、技術(shù)開發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新、推廣應用先進科學技術(shù)成果、促進高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，以及完成重大科學技術(shù)工程、計劃等過程中做出創(chuàng)造性貢獻的中國公民和組織。在本次獲獎的285個項目中，國家科學技術(shù)進步獎二等獎共有148項，而其中三個獲獎項目，受到水處理行業(yè)的格外關(guān)注，這三個項目分別是：北排集團與北京工業(yè)大學合作完成的“城市污水處理過程控制關(guān)鍵技術(shù)及應用”項目、北排集團與清華大學合作完成的“城市集中式再生水系統(tǒng)水質(zhì)安全協(xié)同保障技術(shù)及應用”項目，以及中科院生態(tài)環(huán)境研究中心魏源送研究員參與的“畜禽糞便污染監(jiān)測核算方法和減排增效關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應用”項目。

項目簡介及獲獎原因

一、城市污水處理過程控制關(guān)鍵技術(shù)及應用

城市污水處理過程控制的難點在于：水質(zhì)、水量波動大，時變、不確定性是其本質(zhì)特性;污染物種類多且在線檢測困難;影響生化反應的因素多，可以實施控制的變量少;水質(zhì)參數(shù)無法在線測量，難以實現(xiàn)動態(tài)優(yōu)化與全流程閉環(huán)控制。圍繞上述技術(shù)難題，本項目在基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)、系統(tǒng)集成和推廣應用等方面取得了如下創(chuàng)新性成果。

1.主要技術(shù)內(nèi)容

(1)創(chuàng)立基于過程動態(tài)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵水質(zhì)參數(shù)智能特征測量新技術(shù)：首次提出了基于過程數(shù)據(jù)的水質(zhì)參數(shù)特征變量提取算法和自組織計算模型設(shè)計理論方法，率先研發(fā)出基于動態(tài)數(shù)據(jù)的總磷在線測量裝置，解決了一直困擾業(yè)界的水質(zhì)參數(shù)在線測量難題，突破了水質(zhì)參數(shù)難以在線檢測的技術(shù)瓶頸。

(2)創(chuàng)建模糊控制規(guī)則自組織機制，自主研發(fā)出自組織模糊控制技術(shù)：創(chuàng)造性地提出基于細胞分裂法增加規(guī)則和基于互信息強度刪減冗余規(guī)則的自組織機制，巧妙地實現(xiàn)了模糊控制規(guī)則自動調(diào)整，顯著地提高了模糊控制器的自適應能力，解決了溶解氧、硝態(tài)氮等關(guān)鍵變量高精度控制難題。

(3)首次實現(xiàn)關(guān)鍵操作變量實時優(yōu)化設(shè)定，率先開發(fā)出污水處理過程動態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)：在技術(shù)內(nèi)容(1)的基礎(chǔ)上，率先建立了考慮出水水質(zhì)、設(shè)備和系統(tǒng)性能在內(nèi)的能耗評價模型，基于該評價模型提出了動態(tài)多目標智能優(yōu)化方法，突破了關(guān)鍵操作變量無法實時設(shè)定的技術(shù)難題;基于此技術(shù)研發(fā)出城市污水處理過程動態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)，其技術(shù)經(jīng)濟指標明顯優(yōu)于當前業(yè)界公認的控制系統(tǒng)。

2.授權(quán)專利情況與知識產(chǎn)權(quán)

獲得授權(quán)國家發(fā)明專利32項，實用新型專利11項，軟件著作權(quán)32項，出版專著5本，發(fā)表論文111篇(SCI檢索32篇)，獲省部級科技進步一等獎3項。

3.技術(shù)經(jīng)濟指標

(1)總磷測量裝置精度遠高于哈希公司PhosphaxSigma總磷監(jiān)測儀，精度高達93.6%;溶解氧控制誤差小于±0.25mg/L，替代了德國WTW溶解氧控制技術(shù)。

(2)出水水質(zhì)穩(wěn)定達標：通過應用本項目技術(shù)，出水COD小于50 mg/L，TN小于15mg/L，TP小于0.5mg/L，出水水質(zhì)穩(wěn)定達到國家一級A排放標準。

(3)節(jié)能降耗：相關(guān)應用單位電耗平均減少10%左右，藥耗降低20%左右。

4.應用推廣與效益情況

(1)應用推廣：已在東北、華北、華東和華南50余家城市污水處理廠成功應用(污水處理量近400萬噸/天)，部分技術(shù)已被國外城市污水處理廠借鑒。

(2)直接經(jīng)濟效益：本技術(shù)的應用單位近三年累計新增銷售6.6億元，累計新增利潤近1.4億元。

(3)間接經(jīng)濟效益：應用本技術(shù)后，污水處理廠的運行能力明顯提高，近三年新增運營能力約200萬噸/天，節(jié)約運行費約1.1億元，降低污染物COD排放約40萬噸/年，取得了重大經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。

獲獎原因

項目組圍繞國家重大需求，以解決當前城市污水處理廠運行成本高、異常工況頻發(fā)、出水水質(zhì)不穩(wěn)定的問題為目標，在國家科技重大專項、863計劃等課題資助下，歷時十余年，創(chuàng)立基于過程動態(tài)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵水質(zhì)參數(shù)智能特征測量新技術(shù)，突破水質(zhì)參數(shù)在線測量技術(shù)瓶頸，解決了一直困擾業(yè)界的難題;創(chuàng)建模糊控制規(guī)則自組織機制，自主研發(fā)出自組織模糊控制技術(shù)，解決了溶解氧、硝態(tài)氮等關(guān)鍵變量高精度控制難題;首次實現(xiàn)關(guān)鍵操作變量實時優(yōu)化設(shè)定，率先開發(fā)出污水處理過程動態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)，其技術(shù)經(jīng)濟指標明顯優(yōu)于當前業(yè)界公認的控制系統(tǒng)，保證了污水處理過程低成本穩(wěn)定運行。研究成果擁有全部自主知識產(chǎn)權(quán)，城市污水處理過程智能優(yōu)化控制技術(shù)處于國際先進水平，關(guān)鍵水質(zhì)指標智能特征測量技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。已在東北、華北、華東、華南多個地域50余家工藝不同的城市污水處理廠推廣應用，污水處理量近400 萬噸/天，經(jīng)濟效益達10余億元(近三年6.5億元)。實踐證明該技術(shù)對于保護淡水環(huán)境，實現(xiàn)水資源循環(huán)利用發(fā)揮了重要作用，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會影響。

二、城市集中式再生水系統(tǒng)水質(zhì)安全協(xié)同保障技術(shù)及應用

編輯：王媛媛