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01. 成果簡介 本項成果提供了一項基于單元技術的工業水-能-污染物模擬系統，模擬工業系統水資源、能源和污染排放之間相關關系并提出技術優化方案，利用工業生產物料投入數據、生產技術數據、污染物處理技術數據，根據物質流分析方法和自底向上建模思想，通過大數據計算平臺進行模擬和計算，分析和研究水資源、能源和污染物三個要素之間的耦合關系和聯動規律，在綜合考慮三個要素的基礎上對特定的行業節能減排政策進行評價并提出最佳的技術路徑，為政策制定提供理論和模型支撐。 與傳統技術相比，本系統可以實現特定行業生產全過程模擬，將工業生產中的多種資源消耗數據、污染物排放數據以及技術使用數據進行關聯，對工業生產過程進行自底向上建模模擬，量化了水資源能源消耗和污染排放、技術與資源消耗/污染排放之間的聯動關系，實現了技術與資源消耗、產品生產的耦合；針對行業多種可選技術以及技術組合，本系統對所有技術方案進行特征分析，并可將環保目標作為模型輸入、輸出的限定條件，對技術方案進行篩選，評估環保目標的技術可行性；同時利用帕累托優化分析方法，根據特定的多目標優化方案（如同時實現三種大氣污染物排放量最小、水資源能源消耗量最小、技術成本最低）篩選技術組合。 模型系統框架示意圖 02. 應用前景 工業系統環境影響大數據分析與模擬、產業布局專項規劃編制、生態環境保護專項規劃編制、工業產業園區轉型升級管理、區域產業分析平臺等。03. 知識產權 相關成果已登記軟件著作權。04. 團隊介紹 團隊主要研究領域為復雜系統理論、環境系統分析及其在城市、產業、流域等復雜系統模擬與評估中的應用，負責人為教授、博士生導師。曾獲得自然基金、科技支撐、環保公益等對于國內戰略環境評價（SEA）領域研究的首項支持，承擔國家第1個城市規劃SEA、第1個國家級新區SEA、第1個大區域尺度SEA、第一個地市SEA和“三線一單”試點。科研成果發表論文近百篇，完成軟著登記十余項。05. 合作方式 商務合作。06. 聯系方式 lijiaoli2016@tsinghua.edu.cn wangchunyan@tsinghua.edu.cn

近年來，我國突發性重大環境污染事件頻繁發生，對國民健康、生態環境產生了嚴重影響。從我國當前重大環境污染事件發生的實際狀況出發，研究開發重大環境污染事件特征污染物現場快速檢測技術系統，是提升我國環境保護技術水平，推進環境友好型社會建設的迫切要求。特征污染物現場快速檢測作為應對突發性環境污染事件的前提，首先要求判斷污染物的種類，利用快速檢測手段給出定性、半定量和定量的檢測結果，確認污染事件的危害程度和污染范圍等。開發一套功能完善、便攜、快速的特征污染物現場檢測技術系統，對于現場決策、減少污染危害程度等具有極其重要的意義。本課題采用納米生物技術、電化學或光化學傳感技術和信息技術，并將其有機組合，建立環境污染事件的現場快速檢測技術系統，最終形成具有自主知識產權的環境污染物現場快速檢測技術和儀器裝備，為國家環境安全和人民健康提供保障。

項目成果/簡介: 源頭防治是實施大氣污染防治行動、打贏藍天保衛戰的基本保障。針對大氣污染主要固定排放源的火力發電廠，研發的電廠煙氣污染物濃度平面分布智能傳感系統，解決了環保脫硝要求和過量噴氨的核心矛盾，實現了SCR系統動態分區噴氨和精細化運行調整。 1、巡檢間隔≤20 s，兩側煙道總巡檢周期≤20 min，可實現三種巡檢模式； 2、網格式混合平均值測量時間≤2 min，控制氨逃逸量≤3ppm 3、防腐設計，高壓反吹防堵，高效制冷、排水，零點自動校正，長期穩定運行。 以600MW煤電機組為例： 減少總噴氨量10%~15%，節約成本30~50萬元/年；控制氨逃逸量≤3ppm，降低空預器堵塞的風險，減少送引風機電耗和空預器維護費用，年經濟效益200萬元；減少空預器堵塞維護時切換清洗引起的降負荷發電量損失約300萬元；減少噴氨格柵優化試驗，年減少試驗費用約30萬元。取樣系統現場安裝圖智能巡險柜與煙氣分析柜知識產權類型:發明專利技術先進程度:達到國內領先水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:無

源頭防治是實施大氣污染防治行動、打贏藍天保衛戰的基本保障。針對大氣污染主要固定排放源的火力發電廠，研發的電廠煙氣污染物濃度平面分布智能傳感系統，解決了環保脫硝要求和過量噴氨的核心矛盾，實現了SCR系統動態分區噴氨和精細化運行調整。 1、巡檢間隔≤20 s，兩側煙道總巡檢周期≤20 min，可實現三種巡檢模式； 2、網格式混合平均值測量時間≤2 min，控制氨逃逸量≤3ppm 3、防腐設計，高壓反吹防堵，高效制冷、排水，零點自動校正，長期穩定運行。 以600MW煤電機組為例： 減少總噴氨量10%~15%，節約成本30~50萬元/年；控制氨逃逸量≤3ppm，降低空預器堵塞的風險，減少送引風機電耗和空預器維護費用，年經濟效益200萬元；減少空預器堵塞維護時切換清洗引起的降負荷發電量損失約300萬元；減少噴氨格柵優化試驗，年減少試驗費用約30萬元。 取樣系統現場安裝圖 智能巡險柜與煙氣分析柜

利用快速計算流體力學方法，獲得室內實時氣流流場數據；運用概率反計算法，獲得污染源所在的位置參數。該方法適用于任何室內空氣污染源的探查，可用于公共建筑的危險化學品泄漏和流行病傳播事件，特別是在建筑物火災事故中，根據煙氣濃度數據，實時定位火源位置，指導消防疏散和滅火等。

本發明公開了一種固液界面污染物釋放裝置，包括沉積物貯存單元、連接單元、上覆水釋放單元、 檢測單元；沉積物貯存單元、上覆水釋放單元、檢測單元下方均設有循環水進水口，上方均設有循環水 出水口；連接單元為表面設置有若干個均勻分布的連接孔；監測單元頂部密封，并設置有兩孔；一孔安 插溶氧電極，用于測定污染物釋放過程中體系溶解氧變化；另一孔安插取樣管，用于上覆水樣品采樣分 析；本發明具有固體沉積物和上覆水體的分段精確控溫、溶氧在線檢測等優點；適用于固液界面

本發明提出一種用于處理地表水和飲用水中亞硝胺類消毒副產物的光催化—吸附—膜分離組合工藝。在采用氯胺對自來水進行消毒過程中，氯胺會和水中微量有機物反應生成亞硝胺類物質。亞硝胺類污染物是一類潛在的強致癌物，嚴重威脅到飲用水安全。本發明的目的是提供一種能有效去除飲用水中亞硝胺類污染物的組合處理工藝，該工藝操作簡單，容易實現工程應用。本發明是通過以下技術方案來實現的。 一種高效去除飲用水中亞硝胺類污染物的組合工藝，包括光催化、吸附和膜分離過程。采用光催化反應降解亞硝胺類有機物，然后通過吸附-膜分離耦合過程，在吸附去除光催化產生的小分子胺的同時得到含剩余部分亞硝胺的膜濾出水，該出水返回光催化反應器繼續反應，持續運行直至亞硝胺濃度低于一定值后出水。

污水處理、石油化工、煤氣和煤炭焦化、有色金屬冶煉等行業在生產過程中往往向大氣排放大量的硫化物。這些硫化物，一方面是寶貴的化工原料，另一方面又是污染環境的有害物質。硫在環境中大量以硫化氫、硫氧化物及有機硫形式存在，很多硫化物具有刺激性氣味，嚴重影響大氣環境、植物生長以及居民的日常生活。所以，嚴格控制這些重點行業排放含硫化物的氣體，對保護環境具有十分重大的意義。 北京化工大學開發了新型含硫化物工業廢氣綠色凈化工藝，并對脫除的硫化物進行綜合利用，達到防治與資源化的雙重目標。 北京化工大學研制了新型復合液體脫硫劑，開發了濕法氧化脫硫異相處理新工藝，克服醇胺吸收法及濕法催化氧化（如PDS法）等均相處理硫化氫方法中脫硫劑組成配制復雜、易降解、易流失、需要定期補給脫硫劑活性成分和脫硫工藝必須嚴格控制脫硫劑水反應液的酸堿度等缺陷，實現反應凈化及副產物的自動分離，直接將復合氣體組分中含硫成分轉化為單質硫，避免脫硫過程工藝長、能耗大、設備腐蝕、脫硫劑降解、被水稀釋而導致脫硫劑成分變化和流失的二次污染等問題，達到氣體凈化及資源化的目標。 技術指標為1、可處理廢氣指標: 硫化氫氣體含量為0～100％（wt）；2、脫硫劑指標: 熱穩定性≤200℃，粘度≤100mPa·S，含水量≤20ppm，活性成分≥25％（wt/wt）；3、工藝指標：溫度為室溫～200℃，壓力為常壓，空速為200～2000h-1；4、經濟指標：脫硫率≥99％，硫磺純度≥99％，使用壽命≥3年。應用范圍為石油煉廠氣脫硫，天然氣、焦爐煤氣脫硫，廢水處理末端廢氣的治理。本項目的核心是應用異相在線分離技術。脫硫劑合成工藝簡單且性能穩定，脫硫工藝具有脫硫劑流失性小、節約用水、反應分離一體化、工藝流程短及不造成二次污染的特點，能夠替代傳統液體脫硫劑，應用于石化煉廠氣、天然氣、焦爐煤氣等的高濃度脫硫，也可以用于石化工業等廢水處理末端低濃度有毒廢氣的現場處理，充分表現出適用范圍廣、效率高、節水、無二次污染、易再生循環使用等方面的優點，具有重大的環境保護功能，市場前景相當廣闊。制作單元化操作設備與工藝，根據不同需求實施單元組合集成，設備投資小，在精細化工及資源環境領域的廣泛使用將產生巨大經濟效益和社會效益。

基于目前世界上亟需解決的環境污染和能源危機兩大問題，開發一種同時凈化環境與能源轉化的裝置將具有巨大的應用潛力。因此對于水體環境污染處理和清潔能源生產本課題組已開發出有效的技術——光電催化有機污染物降解協同產氫。開發了新型金屬氧化物納米管陣列異質結雜化光電催化體系,在電場誘導下，使光生電子與空穴分別于陰極和陽極氧化降解有機污染物與析氫，實現光電催化同步去污與制氫。通過增強納米管陣列與基底相互作用，納米管本體結晶度提高或單晶化，納米管管壁表面形成異質結光催化雜化體系和導電碳基材料的修飾等途徑，提高光生電子傳輸速率，促成電子與空穴有效分離，拓寬體系的光響應范圍，提高光的吸收效率與量子效率。結合表征等手段及分析，闡明光電催化體系的構效關系，設計出高效、穩定的新型光電催化構筑應用于污水的資源化。通過兩個反應過程的相互促進，不僅提高了光催化效率，而且符合變“廢”為寶的綠色能源化學理念；構建了新型光催化反應器和高性能光電催化劑；發展了光電協同催化理論在同步去污-制氫反應中的應用。

1. 痛點問題 水中內分泌干擾物、微囊藻毒素等微量有毒污染物對生態環境和人體健康帶來潛在不利影響，已經演變成為全球性關注的重大環境問題。因此，發展微量有毒污染物的快速監測技術，對于應對微量有毒污染物環境與健康風險具有重要的支撐作用和現實意義。 儀器分析技術是水中微量有毒污染物標準檢測技術，然而這類技術需要昂貴的儀器，冗長費力的樣品準備過程和專業的操作人員，限制了此類技術在污染事故應急、現場快速監測等領域的應用。此外，對于總微囊藻毒素這類包含上百種結構變異體的混合物，依賴于化合物結構實現濃度分析的儀器分析技術無法窮盡，特別是捕捉到尚未鑒定出來的微囊藻毒素變異體。免疫分析技術利用抗體對抗原的特異性親和作用，可實現對一種或一類微量污染物的快速高靈敏分析。基于免疫分析原理構建的酶聯免疫檢測試劑盒具有快速、高靈敏、操作簡便、易于標準化等優點，其核心是抗體材料。特別是，為了篩查總微囊藻毒素結構變異體并預警藍藻水華，美國環境保護署于2016年公布了最新的未管制污染物監測規則，其明確推薦發展基于酶聯免疫檢測試劑盒的總微囊藻毒素快速檢測方法，其中，具有微囊藻毒素結構變異體廣譜識別能力的抗體是發展該技術的核心材料支撐。 本項目攻克水中微量有毒污染物免疫檢測中的關鍵瓶頸，有望解決現有技術痛點，為發展水中微量有毒污染物快速ELISA檢測技術提供支撐。 2. 解決方案 針對水中藍藻毒素，發明了一種廣譜型微囊藻毒素單克隆抗體及其制備方法。該抗體能夠特異性識別總微囊藻毒素與節球藻毒素Adda基團，檢出限達到0.1 ng/ml，對12種微囊藻毒素結構變異體交叉反應率55~125%，線性范圍跨越一個數量級，為研發總微囊藻毒素ELISA試劑盒提供了材料支撐。針對水中痕量內分泌干擾物，發明了固相識別雌激素受體的雌二醇衍生物篩選方法，可以篩選出與雌激素受體具有高特異性高親和力的衍生物，進而可以縮短固相雌二醇與雌激素受體結合的時間，增加體外環境下的結合穩定性與親和力；建立了一種利用間接競爭ELISA 高通量快速篩查多種內分泌干擾物的方法，可以實現水中多種內分泌干擾物的同步快速檢測，典型標準曲線測試結果顯示該方法對雙酚A檢出限為3.6 μg/L，定量檢測區間為8.2-264.7 μg/L；對雌二醇檢出限為3.2 μg/L，定量檢測區間為4.2-12.0 μg/L；對壬基酚檢出限為24.8 μg/L，定量檢測區間為8.2-264.7 μg/L。 合作需求 1、尋求在水環境監測系統研發、生產和銷售及運營服務的企業開展技術研發合作； 2、尋求在生態環境、水利、市政等政府部門或事業單位及受環保部門重點監管的污染源企業的環境監測相關應用場景對接資源。