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本成果提出了一種燃煤過程中砷、硒、鉛等重金屬的控制技術。本成果采用了“科學問題突破—關鍵技術研發—裝備開發與集成—示范工程”的技術路線，基于“形態定向轉化并固定”思想，將爐內與尾部調控技術相結合，促進細顆粒態和氣態重金屬向粗顆粒態和易溶態轉化，實現燃煤電廠不同濃度重金屬高效控制。 該技術與超低排放技術互補，具有模塊化、可移植性強的特點，既可單獨使用，又可以組合使用來滿足煙氣特點和排放需求。模塊化特點使其燃料、爐型、工況和成本適應性強，不僅適應不同煤種，還適應生物質、污泥、城市生活垃圾等燃料的耦合摻燒；不僅適應煤粉爐，也適應流化床等爐型；不僅適應電力行業，也可拓展至非電行業。 圖1 燃煤重金屬控制總體思路 圖2 尾部煙氣重金屬強化脫除技術體系 圖3 重金屬控制技術工程應用示范 【技術優勢】 現有燃煤電廠重金屬控制多采用超低排放技術（低低溫電除塵、電袋除塵、濕式電除塵、脫硫增效、SCR催化劑等）實現重金屬的協同控制，但重金屬污染物含量范圍寬，形態復雜，使得超低排放技術對重金屬的捕集普適性和協同控制能力不強，適用性差。 本技術針對煤中重金屬濃度、種類差異，基于“轉化與固定”思路，將爐內與尾部調控技術相結合，促進重金屬由細顆粒態、氣態向粗顆粒態、高毒性向低毒性轉變，技術選擇性強，針對不同重金屬特征的煙氣構建模塊化控制策略，實現重金屬污染物的高效低成本控制。

技術成熟度：技術突破 本成套設備，以電供暖的各個電暖氣為控制對象，以建筑內不同房間不同區域的取暖溫度為控制參數，自下而上，組成了由單片機現場控制器（控制室單獨使用PLC控制器）、PLC中間層算法控制器、工控機為上位機構成監控界面的DCS控制系統，從而實現分散控制集中管理的控制系統。此系統的目的在于替換傳統水暖系統，利用合理科學的軟件算法，實現節能、環保、減排的效果。設備兼具教學、實驗、科研及實用的功能。 成果技術特點：本套裝置由四個單片機組成現場控制器，一個PLC組成的控制室控制器，與中間層面的S7-300PLC控制系統，以及頂層監控層的工控機裝置，統一安裝到了一個整體的平臺上。此平臺便于實地集中實驗、研究，也有利于集中編程與項目演示。 圖1 設備實物圖 圖2 為智能控制系統電腦操作界面

針對礦區地表徑流和河道的重金屬污染問題，結合礦區流域特點，在礦區徑流匯集區構建以改性生物質材料、天然礦物以及甲殼質和微生物為填充材料三級攔截箱，當地表徑流流經攔截箱時，在填料和微生物的共同作用下，吸附徑流中重金屬離子，實現地表徑流中重金屬有效削減。在河道構建挺水、浮水和沉水植物搭配的水生植物修復帶，并輔以自主研發的生態浮床，利用不同植物對各重金屬的富集特征及各植物間的協同強化作用，構建水生植物生態削減緩沖屏障，以進一步削減河道水體重金屬。通過濱岸攔截溝和河道植物修復帶，實現河道水體中重金屬 V、Cr、As、Cd、Pb、Hg 濃度穩定低于地表 II 類水標準。

        技術成熟度：技術突破         針對船舶機械設備減振降噪需求，提出了結構振動信息作為性能指標的主動減振控制策略。解決了船舶復雜應用環境下，主動減振技術“減振不一定降噪”的難題。攻克超低頻、高出力密度主動減振系統執行機構的分析方法和設計關鍵技術，研發了系列化的電磁式作動器和主被動復合減振器，應用于船舶主機、輔機和管路系統振動抑制。突破了現有主動執行機構低頻作動能力的瓶頸，發明了準零剛度作動器，有效覆蓋國外探測技術的頻率下限，解決了新一代船舶對超低頻線譜振動和水下輻射噪聲控制的迫切需求。提出了穩定性高、收斂速度快、擴展性強的主動減振核心控制算法并形成工程應用軟件。突破了參考輸入線譜增強、多頻振動均衡控制、控制輸出飽和抑制等一系列核心關鍵技術，解決了主動減振技術實船應用的穩、快、準的難題。研發了首套兼具工作過程自監測、運行故障自診斷、控制效果自評估功能的集成化、模塊化主動控制系統，實現了主動減振系統100%國產化。解決了船舶機械設備主動減振系統關鍵部件自主可控難題。         意向開展成果轉化的前提條件：船舶機械設備減振降噪

在十月召開的十七屆五中全會上，黨中央多次強調了：“建設資源節約型、環境友好型社會；發展循環經濟，加大環境保護力度，加強生態保護體系建設，增強可持續發展能力。”這說明，當前我國環境治理工作的重要。發展循環經濟，除了資源節約，更重要的是環境友好，因為這涉及到子孫后代的健康和國民身體素質的優劣。隨著我國經濟的快速發展，環境的污染越加嚴重，特別是有毒重金屬的污染不僅蔓延到江河湖泊地下水，也已滲入到植物、動物，因此通過食物、藥物已影響到國民的健康及生命。有毒重金屬污染的治理較為理想的方法是：即可去除污染的重金屬，使污染的水達標排放；又可將重金屬資源循環再利用；其三，用以處理重金屬的材料也可循環多次使用，從而達到“三循環”，實現最大資源化。本成果可根據具體污染源，設計專一性的重金屬離子吸附材料，該材料可高效專一性吸附所涉重金屬離子，使污染水質達標排放后，所吸附的重金屬離子可選擇性解吸附使重金屬離子資源回收再用，而所用吸附材料也可再生重復使用。應用領域: 廢水中重金屬離子的吸附與回收利用

針對分布式風光發電在配電網中的高比例接入態勢，源荷存在時空不匹配特性，導致功率倒送和節點過電壓等問題，面向電網網架相對薄弱地區，開展考慮風光發電不確定性的儲能的選址定容研究，實現不同運行方式下儲能的優化配置；提出基于有功/無功電壓控制分區的新型配電系統電壓控制策略，實現配電網電壓的分散式與集中式協同控制，滿足高滲透率風光并網場景下的電能質量要求。

利用農業生態工程技術，實現重金屬污染農田土壤的安全和高 效利用，工礦污染區土壤重金屬等污染物的生態阻斷，降低和消除重金屬的環 境毒害效應。我國重金屬污染面積占耕地面積 20%以上，工礦企業場地污染嚴重。 隨著經濟發展和社會環境意識不斷提高，污染治理和土壤保護工作將日益受到 各級政府和廣大人民群眾的重視，重金屬污染土壤生態工程治理技術（綠色原 位修復）將具有廣闊的應用前景。 技術特點與優勢：重金屬污染物年度年均下降 5%以上；土壤質量和生產潛 力得到恢復；生產效益（產值）比治理前提高 15%以上。綠色技術，治理與利用 同步，阻斷污染危害，保持和提高土壤生產效率。 

成果重點研究了污染土壤修復功能材料的高效性、配伍性、穩定性和實用性等問題。針對As、Sb污染土壤，以白炭黑為基體，開發了生物型鐵基材料，其作用機制主要包括：表面絡合、靜電吸附、配體交換、氧化還原；針對Pb、Cu、Zn、Cd復合污染土壤，以高嶺土/白炭黑為基體，開發了生物型硫化零價鐵材料，其作用機制主要包括：離子交換、吸附、沉淀、礦化、表面絡合；針對As、Sb、Zn、Ni、Cu復合污染土壤，以赤泥為基體，開發了含磷型修復材料，其作用機制主要包括：離子交換、吸附、表面絡合；針對Pb、Cu、Zn、Cd復合污染貧瘠土壤，以硼砂為原料，開發了含硼型修復材料，其作用機制主要包括：離子交換、吸附、表面鰲合；針對多金屬（Cd、Pb、Cu、Zn、Sb、As等）復合污染土壤，以白炭黑為載體，以配位、螯合、礦化沉淀、靜電吸引等作用機制為導向，通過多種配方的優化組合，已開發出適用不同污染行為的穩定化材料。 目前已完成污染土壤修復示范基地2個。對東安縣金江流域銻礦區周邊銻、砷污染土壤采用生物性白炭黑材料和硫酸鹽還原菌協同穩定化修復后，銻的穩定化率達到53.13%-92.03%，砷的穩定化率達到52.36%-70.9%；對水口山鉛鋅煤礦區周邊多金屬復合污染土壤采用含硼型白炭黑材料和紅麻聯合修復后，土壤中重金屬含量分別降低為：Cd，75.46%、Pb，60.54%、Cu，57%、Zn，59.29%、As，44.57%，Sb，21.12%。 成果研制的穩定化材料具有高效的重金屬穩定化效果，且能夠顯著提升農作物產量和抗逆性能；同時白炭黑材料施入土壤可以增加土壤活性硅含量、改善土壤團粒結構、增強土壤通透性、提高土壤水肥涵養能力等。

項目所在公司為天津華清環宇環保科技有限公司，公司為一家綜合型環保企業，公司目前與中國華冶科工集團以及天津大學簽署三方戰略合作協議，搭建產學研基地從而實現產學研市場轉化，可以幫助KGMB材料更好的推向市場。 一、項目進展 已注冊公司運營 二、企業信息 企業名稱 天津華清環宇環保科技有限公司 企業法人 史全濱 注冊時間 2015.12.28 注冊所在省市 天津 組織機構代碼 91120118MA07863298 經營范圍 水處理技術咨詢、廢水設計施工、污水處理設備制造、安裝調試及污水處理廠專業化運營（EPC、BOT、PPP）; 大氣治理技術研發與技術服務、產品設備制造及安裝調試； KGMB吸附材料研發生產； 電子廢棄物回收再利用； 粉煤灰固體資源化再生。 企業地址 天津市津南區咸水沽鎮海棠眾創大街中科國際科創園B座底商3-203 獲投資情況 無 三、負責人及成員 姓名 學院/所學專業 入學/畢業時間 史全濱 環境科學與工程學院 2013.9/- 張媛 環境科學與工程學院 2017.09/2020.1 田婧 環境科學與工程學院 2017.09/2020.01 蘇紅 環境科學與工程學院 2018.09/2021.01 劉思彤 環境科學與工程學院 2019.09/2022.01 張盛世 機械學院 2018.09/2021.03 四、指導教師 姓名 學院/所學專業 職務/職稱 研究方向 劉洪波 環境科學與工程學院 黨委書記 城市水環境系統優化、環境技術評估評價、環境規劃管理、水處理吸附材料 五、項目簡介 目前工業廢水中的重金屬污染問題非常嚴峻，而市場上的主流吸附材料是以活性炭為主，但是活性炭暴露出了諸多的問題，比如吸附效率低，通常只有70%,容易產生二次污染，不可以循環使用，針對于這些痛點問題，我們公司研發生產了KGMB吸附材料，可以完全替代目前市場上的活性炭材料。 KGMB材料相比于傳統的吸附材料具有諸多優勢： （1）原料來源廣泛，經濟實惠，節約成本，綠色環保； （2）吸附效果較其他類型吸附材料更好，更高效，有更好的市場； （3）表面改性后可去除特定污染物、以及難以處理的重金屬等； （4）可再生循環，使資源最大化利用； （5）對重金屬離子的吸附量可以優化條件得到提升。 項目所在公司為天津華清環宇環保科技有限公司，公司為一家綜合型環保企業，公司目前與中國華冶科工集團以及天津大學簽署三方戰略合作協議，搭建產學研基地從而實現產學研市場轉化，可以幫助KGMB材料更好的推向市場，同時我公司目前已與天津華冶設計院聯合成立天津華冶設計院津南分院，津南分院的成立將使得企業資源平臺更加豐富，方便對接各大型企業，深耕KGMB材料的市場空間。

成果介紹重金屬離子污染是影響人類生命健康及社會可持續發展的重大問題之一。方便、快捷低成本的重金屬離子檢測方法及裝置的研發仍然是分析化學及儀器分析領域的研究熱點之一。近年來開發的低成本紙基微流控芯片逐漸引起了科學家的廣泛關注，如何將紙基微流控芯片負載熒光染料后用于高通量篩查水質中的重金屬離子，并且可以方便快捷的分析檢測結果仍然是一大難題。基于上述挑戰，本項目擬研制基于紙基微流控芯片重金屬離子檢測集成裝置，并建立相關分析方法及分析標準曲線。在檢測的過程中紙基微流控芯片可以顯示不同強度的熒光和顏色，然后利用智能手機通過集成裝置捕獲光學信號，最后通過建立的分析曲線快速分析樣品中重金屬離子的含量。從而實現重金屬離子高通量快速篩查與定量分析。技術創新點及參數本項目的技術優勢在于使用紙基微流控芯片成本較低；負載熒光染料后分析快捷方便無需樣品預處理；熒光染料熒光強度及顏色變化明顯靈敏度高；使用微型集成裝置及智能手機捕獲光學信號可現場快速分析檢測；集成裝置可通過3D打印制作費用較低；檢測過程無需大型儀器操作簡單能耗低等。現場快速檢測是野外水質重金屬離子污染檢測的需求之一，利用研發的集成裝置搭載微型電源即可完成野外現場的快速檢測，通過預先建立的分析標準曲線可定量檢測水體中的重金屬離子含量。另外如果開發分析軟件，建立手機內部的分析應用程序即可完成用手機獲取光學信號后直觀方便的讀出分析數據，可以快速方便的分析較大的樣品量。市場前景目前重金屬離子檢測主要依賴大型儀器分析，存在樣品預處理繁瑣、分析儀器操作復雜、檢測時間長和無法現場檢測等缺點。本項目研發的基于紙基微流控芯片重金屬離子檢測集成裝置可彌補上述缺點。實現方便、快捷、低能耗、低成本的高通量快速分析檢測的目標，并可實現產業化和應用。這一裝置將為野外的水質重金屬離子污染檢測提供方便快捷的檢測策略。