环保新质生产力|废水催化氧化绿色增效处理关键技术及低碳化装备

环境技术进步奖

项目名称:废水催化氧化绿色增效处理关键技术及低碳化装备

项目编号:HJJS-2025-1-01

获奖等级:一等奖

完成单位:同济大学,中国环境科学研究院,中石化石油化工科学研究院有限公司,中蓝连海设计研究院有限公司,东华大学,广州金川环保设备有限公司,上海同济环境工程科技有限公司

完成人:陈家斌,张亚雷,周雪飞,杨昱,王辉,王开春,钱雅洁,刘统才,郜洪文,温镜新,高峰,田凤蓉,郑阳华,张超杰,樊金红

项目简介

废水处理面临行业绿色低碳转型、发展新质生产力的战略需求。项目针对废水催化氧化绿色低碳处理与减污降碳协同增效的科技瓶颈,依托国家重点研发计划等项目支持,在关键催化材料、绿色氧化技术和低碳装备方面取得突破性成果,为实现我国废水低碳绿色处理提供关键技术支撑。主要创新成果如下:

(1)开发界面/能量强化绿色催化氧化技术。针对传统催化技术污染物矿化效率低的难题,建立过氧键激发与化学能传导路径知识图谱,开发高毒性污染物电子特性适配非均相催化氧化技术,攻克能量场协同强化绿色氧化技术体系,COD去除率提高2倍以上。

(2)研制多场协同优化低碳氧化反应装备。针对传统催化氧化装备传质效率低、能耗高的工程难题,创新反应器场域效应强化能质传递方法,开发一体化多相循环催化氧化反应器,研制能量场驱动催化氧化低碳装备,实现臭氧利用率达98%以上,吨水能耗降低20%—35%。

(3)构建水质全息感知系统与低碳智控平台。针对反应系统智能响应程度低的难题,首创CIE色彩空间矢量计算模型,研制全球首套无分光色位移测量仪,构建绿色高效水质全息感知表达系统,开发多目标协同优化反应器智能调控系统,构建水系统低碳化智慧管控平台,智控系统准确率超过90%。

项目已授权发明专利62项,软著7项;发布标准规范2部,在Nat. Commun等期刊发表论文146篇。技术装备推广至全国24个省市101处废水处理工程,年处理废水3.57亿吨,并推广至俄罗斯、马来西亚、印尼等海外市场。技术成果获国际工业博览会创新一等奖、中国产学研合作创新奖、中国环境科学学会青年科学家奖、上海市产学研合作优秀项目奖,打造国际绿色低碳技术新标杆。近3年新增产值25.42亿元,经济效益、社会效益和生态环境效益显著。

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石化废水催化氧化处理工程


获奖感言

陈家斌 同济大学 教授

项目紧扣“减污降碳协同增效”国家战略,在关键催化材料、绿色氧化技术与低碳装备方面取得了系统性突破。我们坚持“基础研究、技术突破、装备集成”的全链条攻关,依托产学研深度融合,解决了传统催化氧化技术氧化效率低、装备能耗高、反应系统智能响应差的瓶颈问题,实现了从实验室理论到工业规模化实效应用的落地转化。在“双碳”目标下,环保产业应加速向数智化绿色低碳转型。建议未来聚焦AI赋能的精准工艺调控,推动废水处理由“末端治理”向“资源化、绿色化、低碳化”跨越,以绿色技术创新催生新质生产力,为深入打好污染防治攻坚战提供科技支撑。