2019年1月8日，2018年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)在京揭曉，共評(píng)出285個(gè)項(xiàng)目(人選)。其中，國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)38項(xiàng)，國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)67項(xiàng)，國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)173項(xiàng)。

國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)下設(shè)的國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)，是國(guó)務(wù)院設(shè)立的國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)5大獎(jiǎng)項(xiàng)(國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)、國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)、國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)、國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)、國(guó)際科學(xué)技術(shù)合作獎(jiǎng))之一。國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)授予在技術(shù)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新、推廣應(yīng)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)成果、促進(jìn)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，以及完成重大科學(xué)技術(shù)工程、計(jì)劃等過(guò)程中做出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的中國(guó)公民和組織。在本次獲獎(jiǎng)的285個(gè)項(xiàng)目中，國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)共有148項(xiàng)，而其中三個(gè)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目，受到水處理行業(yè)的格外關(guān)注，這三個(gè)項(xiàng)目分別是：北排集團(tuán)與北京工業(yè)大學(xué)合作完成的“城市污水處理過(guò)程控制關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目、北排集團(tuán)與清華大學(xué)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(yīng)用”項(xiàng)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(cè)核算方法和減排增效關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介及獲獎(jiǎng)原因

一、城市污水處理過(guò)程控制關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

城市污水處理過(guò)程控制的難點(diǎn)在于：水質(zhì)、水量波動(dòng)大，時(shí)變、不確定性是其本質(zhì)特性;污染物種類(lèi)多且在線(xiàn)檢測(cè)困難;影響生化反應(yīng)的因素多，可以實(shí)施控制的變量少;水質(zhì)參數(shù)無(wú)法在線(xiàn)測(cè)量，難以實(shí)現(xiàn)動(dòng)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(xiàng)目在基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)、系統(tǒng)集成和推廣應(yīng)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(guò)程動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵水質(zhì)參數(shù)智能特征測(cè)量新技術(shù)：首次提出了基于過(guò)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(jì)算模型設(shè)計(jì)理論方法，率先研發(fā)出基于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的總磷在線(xiàn)測(cè)量裝置，解決了一直困擾業(yè)界的水質(zhì)參數(shù)在線(xiàn)測(cè)量難題，突破了水質(zhì)參數(shù)難以在線(xiàn)檢測(cè)的技術(shù)瓶頸。

(2)創(chuàng)建模糊控制規(guī)則自組織機(jī)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(xì)胞分裂法增加規(guī)則和基于互信息強(qiáng)度刪減冗余規(guī)則的自組織機(jī)制，巧妙地實(shí)現(xiàn)了模糊控制規(guī)則自動(dòng)調(diào)整，顯著地提高了模糊控制器的自適應(yīng)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(shí)現(xiàn)關(guān)鍵操作變量實(shí)時(shí)優(yōu)化設(shè)定，率先開(kāi)發(fā)出污水處理過(guò)程動(dòng)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(píng)價(jià)模型，基于該評(píng)價(jià)模型提出了動(dòng)態(tài)多目標(biāo)智能優(yōu)化方法，突破了關(guān)鍵操作變量無(wú)法實(shí)時(shí)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(guò)程動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯優(yōu)于當(dāng)前業(yè)界公認(rèn)的控制系統(tǒng)。

2.授權(quán)專(zhuān)利情況與知識(shí)產(chǎn)權(quán)

獲得授權(quán)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利32項(xiàng)，實(shí)用新型專(zhuān)利11項(xiàng)，軟件著作權(quán)32項(xiàng)，出版專(zhuān)著5本，發(fā)表論文111篇(SCI檢索32篇)，獲省部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)3項(xiàng)。

3.技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

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

(2)出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)：通過(guò)應(yīng)用本項(xiàng)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(dá)到國(guó)家一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

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

4.應(yīng)用推廣與效益情況

(1)應(yīng)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(yīng)用(污水處理量近400萬(wàn)噸/天)，部分技術(shù)已被國(guó)外城市污水處理廠借鑒。

(2)直接經(jīng)濟(jì)效益：本技術(shù)的應(yīng)用單位近三年累計(jì)新增銷(xiāo)售6.6億元，累計(jì)新增利潤(rùn)近1.4億元。

(3)間接經(jīng)濟(jì)效益：應(yīng)用本技術(shù)后，污水處理廠的運(yùn)行能力明顯提高，近三年新增運(yùn)營(yíng)能力約200萬(wàn)噸/天，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)約1.1億元，降低污染物COD排放約40萬(wàn)噸/年，取得了重大經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。

獲獎(jiǎng)原因

項(xiàng)目組圍繞國(guó)家重大需求，以解決當(dāng)前城市污水處理廠運(yùn)行成本高、異常工況頻發(fā)、出水水質(zhì)不穩(wěn)定的問(wèn)題為目標(biāo)，在國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)、863計(jì)劃等課題資助下，歷時(shí)十余年，創(chuàng)立基于過(guò)程動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵水質(zhì)參數(shù)智能特征測(cè)量新技術(shù)，突破水質(zhì)參數(shù)在線(xiàn)測(cè)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(jī)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(shí)現(xiàn)關(guān)鍵操作變量實(shí)時(shí)優(yōu)化設(shè)定，率先開(kāi)發(fā)出污水處理過(guò)程動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯優(yōu)于當(dāng)前業(yè)界公認(rèn)的控制系統(tǒng)，保證了污水處理過(guò)程低成本穩(wěn)定運(yùn)行。研究成果擁有全部自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，城市污水處理過(guò)程智能優(yōu)化控制技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)水平，關(guān)鍵水質(zhì)指標(biāo)智能特征測(cè)量技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。已在東北、華北、華東、華南多個(gè)地域50余家工藝不同的城市污水處理廠推廣應(yīng)用，污水處理量近400 萬(wàn)噸/天，經(jīng)濟(jì)效益達(dá)10余億元(近三年6.5億元)。實(shí)踐證明該技術(shù)對(duì)于保護(hù)淡水環(huán)境，實(shí)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(jì)效益和社會(huì)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(yīng)用

編輯：王媛媛