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本成果具體涉及用于靜滯水面的低能耗水動力抑藻裝置。目前國內外現有的 利用物理方法抑制藻類生長的噴泉和推流器技術能耗高、輻射面積有限，本成果 利用機械原理，利用小型電機，形成持續擊打水面的機械振動，在水面產生既有 橫波又有縱波的表面波，利用表面波的傳遞距離遠，頻率較慢的特點，傳波過程 中水面各點上下運動，在豎直方向上形成持續的紊動，營造不利于藻類的生存環 境，繼而干擾藻類的生長，實現藻類的生長抑制。

1.痛點問題 隨著我國城鎮化的快速推進，城市污水和污泥處理量急劇攀升，2021年市政污泥規模超過7000萬噸，高效低成本減量化、穩定化、無害化和資源化污泥處理處置已成為我國可持續發展的重要且緊迫的需求。城市的快速發展導致原本處于郊區的污水處理廠已處于市區，現有污泥處理技術（如干化+焚燒，厭氧消化、好氧堆肥等）由于臭氣排放存在明顯的“鄰避效應”，周邊居民反對強烈；同時存在處理成本高，或減量化不足導致污泥運輸費用高和運輸臭氣外溢等問題。 2.解決方案 超低能耗高效安全污泥濕式氧化處理技術（SEUE-WAO）利用高溫和一定壓力，以富氧空氣作為氧化劑，在液相中將有機物分解為二氧化碳、水等無機物或小分子有機物的化學過程。 1)該技術全程封閉運行，污泥濕式氧化產生的反應氣經過噴淋處理和土壤濾池過濾后可達標排放，實現了臭氣的零排放，徹底解決“鄰避效應”。 2)本技術開發了高效自清潔低阻污泥-污泥換熱技術，將污泥有機物氧化反應釋放的能量深度回收用于預熱調質污泥，工藝能耗大幅降低，只需要少量加熱甚至無需電加熱可維持工藝系統運行，同時開發的反應泥余壓余熱儲存與利用新工藝，實現了工藝超低成本、高效安全運行。 3)該技術處理后的污泥含水率可降低至40%以下，減量化~80%，大大減少運泥運輸費用，處理后的污泥氣味小，減小了臭氣外溢的風險。 4)該技術靈活性強，根據處置路徑的不同，可調整工藝參數。處理后的污泥處置路徑多樣，可作為包裝類紙板的填料資源化利用，也可用于制磚、陶粒等建材利用，或用于焚燒處置。 綜上，本技術臭氣零排放，環境友好性佳，解決了現有技術的二次污染和鄰避效應難題；同時充分回收能量，具有超低處理成本、安全高效、自動化程度高、產物可資源化利用等優點。 3.合作需求 1）成立新公司進行示范工程建設的資本投資； 2）擁有污泥處理業務資源的水務集團等企業進行合作推廣應用； 3）構建針對產品工程化推廣的專業化管理和運營團隊。

技術特點及優勢 1、對現有的用于污水處理的膜進行改性，提高膜通量，減小跨膜壓力。膜通量較現有膜提高2倍以上，跨膜壓力只有1米左右水柱。 2、突破了以往MBR膜都是與泥水直接接觸的固有形式，對MBR結構進行了改進，減少膜與污泥、胞外聚合物（EPS）等膜污染關鍵物質的接觸，可以極大緩解膜污染問題； 3 、采用的廉價耐污染膜材料，延長膜的使用壽命，降低運行成本； 4 、控制反應器微生物處于內源呼吸期，反應器中能有效建立細菌—原生動物—后生動物微生態系

本發明公開了一種耦合太陽能與化學鏈空分技術的低能耗富氧燃燒系統，該系統包括干蒸汽制取裝置、化學鏈空分裝置以及富氧燃燒裝置，其中，干蒸汽制取裝置包括太陽能集熱器、蒸汽發生器和分流器，干蒸汽制取裝置生成的干蒸汽經分流器分為兩股：一股干蒸汽進入化學鏈空分裝置用于吸氧反應器的流化氣，另一股干蒸汽進入富氧燃燒裝置，化學鏈空分裝置生成的高純度氧氣進入富氧燃燒裝置與干蒸汽和燃料進行混合燃燒，產物經簡單冷凝分離后獲得高純度的二

成果與項目的背景及主要用途： 共沸物的形成是由物質的性質決定的，對大多數物系來講，會形成最低共沸 物（比最高共沸物多很多）。共沸物一旦形成，除非有分相的體系，否則是不能 拿到高純度物質的，比如，乙醇和水的體系，在常壓狀態下，理論上精餾得到的 乙醇最高濃度是 95.6%（wt），通常的做法是加入苯等作為攜帶劑可以得到無水 乙醇。我們采用變壓的操作方法分離共沸混合物，適用于乙腈-水，乙酸乙酯-乙 醇等絕大多數物系，產品乙腈，乙酸乙酯和乙醇的濃度可以達到 99.0%-99.9%（視 雜質不同，可能有差異）。 技術原理與工藝流程簡介： 從含有乙腈的廢水中（或含有乙酸乙酯和乙醇的混合物中）利用變壓操作改 變共沸點的方法進行共沸精餾，以乙酸乙酯和乙醇的混合物分離為例，第一個塔 在減壓下操作，共沸組成 26%（乙醇），第二塔常壓操作，共沸組成 31%（乙 8天津大學科技成果選編 醇），這樣就可以在塔釜得到純度很高的乙酸乙酯，在第一個塔底得到高濃度的 乙醇。利用我們獨特的技術，可以在系統設計過程中，進行優化設計，使能量消 耗大大降低。 技術水平及專利與獲獎情況： 采用上面的工藝，從乙腈-水的混合物中分離得到高純度的乙腈（≥99.5%）。 應用前景分析及效益預測： 該方法適用于大多數的有共沸物的體系，應用面廣，系統操作簡便、彈性大， 可以采用板式塔和填料塔相結合的方案更提高了原料的適應性，回收后的溶劑純 度高，完全可以返回使用，大大降低廠家生產成本，經濟效益非常可觀。可以視 具體物系提供詳細的經濟分析報告。 應用領域：石油化工，精細化工，醫藥行業等等。 技術轉化條件（包括：原料、設備、廠房面積的要求及投資規模） 原料主要是工業生產過程中加入的溶劑，或者有機反應過程中產生新的物質， 所需的設備主要是兩套精餾塔，原料、產品貯罐和簡單的儀表等，可以室外操作， 廠房規模小，投資規模大小視原料情況和處理量，具體問題具體分析。 合作方式及條件：技術轉讓或技術服務。

隨著工業和城市的發展，污水處理率的提高，城市污泥產量必然越來越大。污泥是一種很有利用價值的潛在資源，為了充分利用這種資源，減少環境公害，世界上許多國家都在大力發展污泥處置和利用的各種技術。相對于發達國家來講，我國污泥處理利用技術還比較落后，同時考慮到我國是一個農業大國。因此，將經過穩定 化、無害化處理后的污泥進行土地循環利用，是我國污泥資源化利用較有前景的一種途徑。鑒于污泥土地利用所涉及的研究與利用等方面的種種問題，要想達到安全有效的目標，政府有計劃地組織環境保護部門同農業部門開展污泥土地利用方面

共沸物的形成是由物質的性質決定的，對大多數物系來講，會形成最低共沸物（比最高共沸物多很多）。共沸物一旦形成，除非有分相的體系，否則是不能拿到高純度物質的，比如，乙醇和水的體系，在常壓狀態下，理論上精餾得到的乙醇最高濃度是95.6%（wt），通常的做法是加入苯等作為攜帶劑可以得到無水乙醇。我們采用變壓的操作方法分離共沸混合物，適用于乙腈-水，乙酸乙酯-乙醇等絕大多數物系，產品乙腈，乙酸乙酯和乙醇的濃度可以達到99.0%-99.9%（視雜質不同，可能有差異）從含有乙腈的廢水中（或含有乙酸乙酯和乙醇的混合物中）利用變壓操作改變共沸點的方法進行共沸精餾，以乙酸乙酯和乙醇的混合物分離為例，第一個塔在減壓下操作，共沸組成26%（乙醇），第二塔常壓操作，共沸組成31%（乙醇），這樣就可以在塔釜得到純度很高的乙酸乙酯，在第一個塔底得到高濃度的乙醇。利用我們獨特的技術，可以在系統設計過程中，進行優化設計，使能量消耗大大降低。應用前景分析及效益預測：該方法適用于大多數的有共沸物的體系，應用面廣，系統操作簡便、彈性大，可以采用板式塔和填料塔相結合的方案更提高了原料的適應性，回收后的溶劑純度高，完全可以返回使用，大大降低廠家生產成本，經濟效益非常可觀。可以視具體物系提供詳細的經濟分析報告。

圖1 零能耗制冷纖維織物制備技術示意圖 零能耗智能制冷織物將光電超材料技術與智能紡織技術結合，旨在將隨機結構排布的微納材料與批量制備工藝相結合制備多材料功能纖維，引入特定波段光學反射與輻射能力的新特性，構建在陽光直射的室外環境下具有顯著的降溫效果（1-30°C范圍內可控）的零能耗輻射制冷智能織物（圖1），是材料-光學-紡織技術的跨領域多學科協同創新。   圖2 零能耗智能制冷織物初步結果示意圖：(a) 多材料纖維實物展示圖；(b) 多材料纖維光學照片；(c) 多材料纖維縫紉照片；(d) 制冷織物實物展示圖；(e) 制冷織物光學照片。 基于多材料纖維及纖維束制冷紗線結構設計和光學材料調控，批量纖維制備工藝已獲得均勻連續的制冷纖維（圖2 a, b），纖維強度足以利用縫紉機在商用面料上進行任意文字和形狀的繡花。在此基礎上，進一步利用紡紗和織造技術，得到在太陽輻射波段具有＞90%反射率、在中紅外波段具有＞90%發射率的、經緯編織的光學超材料制冷織物（圖2 d, e）。   圖3 零能耗制冷織物模擬測試。(a) 制冷織物樣品降溫測試結果曲線圖；(b) 制冷織物樣品與商用織物樣品降溫測試對比結果曲線圖；(c) 制冷織物樣品與商用防曬衣樣品降溫測試對比結果曲線圖。 經嚴格的測試，零能耗制冷織物樣品可實現全天低于環境溫度2-10℃的良好輻射制冷效果（圖3a）。在此基礎上，對樣品織物、一系列商用織物（棉、氨綸、雪紡、麻布、防曬衣）以及模擬裸露皮膚進行對比降溫測試（圖3 b, c），在正午太陽輻射功率最強的整個時間段，織物樣品低于不同商業面料5-7℃，低于不同品牌的防曬衣3-7℃。進一步在人體皮膚表面和小車模型內部進行降溫測試（圖4），與普通棉織物相比，智能制冷織物覆蓋的人體皮膚表面可低~3℃，小車與空白小車的差值溫度可達~30℃，與反光車罩覆蓋的小車的差值溫度可達~27℃，具有優異的降溫效果。   圖4 零能耗制冷織物降溫測試。(a) 人體降溫測試紅外圖；(b) 小車模型降溫測試。 零能耗制冷織物可對人體局部微環境實現高效的熱學調控，提供一種低成本、零能耗、高效的個人熱管理方案，顛覆傳統制冷技術，尤其是克服室外人體熱管理技術固有的低效率、高能耗、大體積等瓶頸問題，并緩解傳統制冷耗能導致的碳排放；零能耗制冷織物體系基于批量纖維制備技術以及先進紡紗織造工藝，具有零功耗降溫、低成本、可產業化批量生產特征，與現有紡織行業相兼容，適合大規模推廣制備和產業化應用；零能耗制冷織物秉持可持續發展的理念，采用可降解的服用聚合物材料和低成本的微納顆粒為原料，打造低排放、可循環、綠色環保、柔軟親膚、舒適透氣的可穿戴終端產品。應用前景廣泛，可用于包括高端智能服裝、特種服裝、高端先進建材、個人熱管理裝置、冷鏈系統、智能倉儲系統等領域，對纖維新材料技術和高端紡織產業的發展具有里程碑式的意義。

項目成果/簡介:圖1 零能耗制冷纖維織物制備技術示意圖零能耗智能制冷織物將光電超材料技術與智能紡織技術結合，旨在將隨機結構排布的微納材料與批量制備工藝相結合制備多材料功能纖維，引入特定波段光學反射與輻射能力的新特性，構建在陽光直射的室外環境下具有顯著的降溫效果（1-30°C范圍內可控）的零能耗輻射制冷智能織物（圖1），是材料-光學-紡織技術的跨領域多學科協同創新。 圖2 零能耗智能制冷織物初步結果示意圖：(a) 多材料纖維實物展示圖；(b) 多材料纖維光學照片；(c) 多材料纖維縫紉照片；(d) 制冷織物實物展示圖；(e) 制冷織物光學照片。基于多材料纖維及纖維束制冷紗線結構設計和光學材料調控，批量纖維制備工藝已獲得均勻連續的制冷纖維（圖2 a, b），纖維強度足以利用縫紉機在商用面料上進行任意文字和形狀的繡花。在此基礎上，進一步利用紡紗和織造技術，得到在太陽輻射波段具有＞90%反射率、在中紅外波段具有＞90%發射率的、經緯編織的光學超材料制冷織物（圖2 d, e）。 圖3 零能耗制冷織物模擬測試。(a) 制冷織物樣品降溫測試結果曲線圖；(b) 制冷織物樣品與商用織物樣品降溫測試對比結果曲線圖；(c) 制冷織物樣品與商用防曬衣樣品降溫測試對比結果曲線圖。經嚴格的測試，零能耗制冷織物樣品可實現全天低于環境溫度2-10℃的良好輻射制冷效果（圖3a）。在此基礎上，對樣品織物、一系列商用織物（棉、氨綸、雪紡、麻布、防曬衣）以及模擬裸露皮膚進行對比降溫測試（圖3 b, c），在正午太陽輻射功率最強的整個時間段，織物樣品低于不同商業面料5-7℃，低于不同品牌的防曬衣3-7℃。進一步在人體皮膚表面和小車模型內部進行降溫測試（圖4），與普通棉織物相比，智能制冷織物覆蓋的人體皮膚表面可低~3℃，小車與空白小車的差值溫度可達~30℃，與反光車罩覆蓋的小車的差值溫度可達~27℃，具有優異的降溫效果。 圖4 零能耗制冷織物降溫測試。(a) 人體降溫測試紅外圖；(b) 小車模型降溫測試。零能耗制冷織物可對人體局部微環境實現高效的熱學調控，提供一種低成本、零能耗、高效的個人熱管理方案，顛覆傳統制冷技術，尤其是克服室外人體熱管理技術固有的低效率、高能耗、大體積等瓶頸問題，并緩解傳統制冷耗能導致的碳排放；零能耗制冷織物體系基于批量纖維制備技術以及先進紡紗織造工藝，具有零功耗降溫、低成本、可產業化批量生產特征，與現有紡織行業相兼容，適合大規模推廣制備和產業化應用；零能耗制冷織物秉持可持續發展的理念，采用可降解的服用聚合物材料和低成本的微納顆粒為原料，打造低排放、可循環、綠色環保、柔軟親膚、舒適透氣的可穿戴終端產品。應用前景廣泛，可用于包括高端智能服裝、特種服裝、高端先進建材、個人熱管理裝置、冷鏈系統、智能倉儲系統等領域，對纖維新材料技術和高端紡織產業的發展具有里程碑式的意義。知識產權類型:發明專利知識產權編號:CN111575823A、CN111826965A、CN111455484A、CN111455483A、CN111560672A、2021101783117、2021100207492技術先進程度:達到國際領先水平成果獲得方式:與企業合作獲得政府支持情況:國家級計劃/專項類別:源頭創新計劃-人才發展專項獲得經費:300.00萬元

成果介紹水資源匱乏是全球綠色可持續發展面臨的重大問題之一。地球周圍空氣中的水含量預計有1300萬億升，相當于全球湖泊淡水總含量的10[%]。對于這一“零成本”資源的綜合利用，一方面，將有效緩解淡水資源短缺問題；另一方面，將實現對空氣濕度的調控，為人類活動和生活居住提供舒適的空間，并改變人類的生存方式。基于上述挑戰，本項目擬研制基于超強吸水二維納米片的無能耗空氣水捕獲材料，并搭建相關水捕獲裝置。在水捕獲裝置中，超強吸水二維納米片可以高效、主動地吸附空氣濕度中的水分，吸附飽和后，在太陽光的照射下，吸附水將蒸發釋放并收集，從而實現可循環的、無額外能量輸入的空氣水捕獲。技術創新點及參數本項目的技術優勢在于，超強吸水二維納米材料的空氣水捕獲容量達自身重量的658[%]，且捕獲水可以在45oC左右（即太陽光觸發下）解吸，從而實現了理想的、無額外能量輸入的、淡水捕獲和供給。在理想情況下，1Kg超強吸水二維納米材料可以在1天之內捕獲21.5L的安全淡水。此外，本項目的超強吸水二維納米材料可以用于研制可旋轉濕度控制玻璃窗。玻璃窗朝空間內的一側旋涂超強吸水二維納米片，在調節空間內濕度達到一定程度后，180度旋轉玻璃窗，空間外的太陽光將刺激吸附水的釋放，從而實現了一種無能耗的空間內濕度可循環控制策略。這種濕度控制玻璃窗對未來的建筑設計、武器裝備等領域將產生顛覆性影響。市場前景目前國內外研究的空氣水捕獲材料主要存在吸附量低、循環利用能耗高、材料制備復雜等缺點，本項目的超強吸水二維納米片將有效彌補這些缺點，實現安全、綠色、無能耗的空氣水捕獲挑戰目標，并實現產業化生產和應用。這一裝置將為軍民在山區、沙漠、海洋等安全淡水資源短缺地區提供一種簡便高效的無能耗淡水供給策略。