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蘭江水
生態環保產業作為支撐生態文明建設和高質量發展的關鍵力量，正面臨著轉型升級的迫切需求。環保新質生產力，正成為推動產業向前發展的核心力量。本欄目將聚焦生態環保產業的新技術、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創新成果，及時發布環境技術進步獎項，全面介紹行業內的實用技術裝備和示范工程，引導行業持續創新，加快數字、智慧、科技的融合賦能，為經濟社會全面綠色轉型貢獻力量。
環境技術進步獎
項目名稱：基于新型碳基材料的污/廢水凈化和資源回收關鍵技術與應用
項目編號：HJJS-2023-1-05
獲獎等級：一等獎
完成單位：清華大學、中國科學院大連化學物理研究所、華東理工大學、東華大學、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、劉會娟、蘭華春、孫承林、呂文杰、苗時雨、衛皇曌、顧彬、陳泉源、王萬壽、侯春曉、楊娟英、張艷、譚云飛
項目簡介
我國水資源消耗量巨大但循環利用率較低，開發水中難降解有機物的深度去除以及水資源高效回用技術極為迫切，碳基材料吸附為低成本凈化水質提供了理想方案。本項目針對傳統碳基材料應用中存在的凈水效率低、低耗且綠色的原位再生技術匱乏以及水中有價物質回收和水資源利用不足的難點問題，由清華大學牽頭，與華東理工大學、中科院大化所、杭州回水科技有限公司等單位聯合形成產學研團隊，開展了從基礎研究、中試驗證到工程應用的全過程創新。主要創新成果如下：
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制的新方法，提出微納位點限域與分級孔強化吸附的新原理，開發出孔道與位點協同調控的新型分級孔碳基材料，首創出基于濃度梯級和逆流原理的污/廢水吸附凈化裝備，構建了顆粒活性焦多級流動吸附凈水技術，較常規活性炭吸附處理污染物成本降低60%以上。
2. 發明了基于隔氧外熱原理的活性焦/炭原位再生方法，研發出集“自控輸運——高溫再生——回轉冷卻——篩選利用”一體的工程化裝備，建立了隔氧外熱回轉爐原位再生及超低尾氣排放技術，解決了吸附劑規模化再生中物料輸運、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率高達90%—110%，損失率≤5%，實現了活性焦凈水/原位再生工藝成本較傳統吸附工藝降低80%以上。
3. 建立了碳基材料表面物質轉化與分離實現污/廢水資源化的新路徑，開發出催化濕式氧化協同多孔炭回收廢水中“可利用碳源”的新方法，實現高鹽條件下小分子酸95%以上的富集，構建出纖維異質結破乳與碳基顆粒沸騰床微通道分離相協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%，實現了石油煉制廢水近零排放與源頭資源化。
獲授權發明專利23項、實用新型專利23項，發表SCI論文51篇，形成軟件著作權5項；技術成果在45項水處理工程中得到應用，總處理水量達300萬噸/天，累計處理廢水超7.5億噸，減排COD超2萬噸，獲優質回用水4.5億m3，開創了多項低成本實現污廢水處理后出水水質從一級A向地表III類標準提升的先例；原位再生技術節約燃煤11.3萬噸，減少二氧化碳排放量4.5萬噸；相關技術經專家組認定為國際先進水平，近三年為相關企業新增銷售額超過5.09億元、新增利潤超過1.52億元，具有重要的環境、社會和經濟效益。
獲獎感言
污廢水深度凈化對于實現出水高標準排放及生態回用具有重要意義，深度凈化工藝的研發應具有低成本、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，隨著雙碳目標的提出，對污廢水中可利用的資源能源實現回收成為水處理技術工藝重要的發展方向。本項目通過產學研聯合，開發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轉化相結合的方式，對水中可利用的小分子碳源、顆粒催化劑等進行了分離回收。進一步加強多學科交叉，通過多分子間作用的精準調控實現水中更多有價資源的高效回收，為推動污廢水凈化與資源化技術發展貢獻本團隊力量，是我們未來研究的著力點。
原標題：環保新質生產力|基于新型碳基材料的污/廢水凈化和資源回收關鍵技術與應用
