淮河流域再生水利用与风险控制产业技术创新战略联盟

  一、产业技术创新战略联盟简介

  淮河流域再生水利用与风险控制产业技术创新战略联盟于2010年成立,2012年获科技部批准试点。联盟以淮河流域为示范区域,以典型行业废水深度处理与回用为研究目标,为我国重点流域典型行业污染负荷减排提供借鉴,同时加强科技创新,突破关键、共性及重大前沿技术,加强政产学研用紧密合作,促进成果转化。目前成员为理事长单位——中电环保、副理事长单位——南京大学,以及江苏省环科院、环保部南京环境科学研究所、南大盐城环保技术与工程研究院、南京环保产业创新中心有限公司、南京国能环保工程公司等核心成员单位共20家。

  二、联盟建设工作进展介绍

  1、联合攻关,突破石化废水处理与资源化关键技术

  (一)由联盟内五家单位承担了十二五水专项“重点流域石化废水资源化与‘零排放’关键技术产业化”课题(2013ZX07210001)。

  (1)石化废水处理现状调研及技术分析

  结合抚顺石油化工研究院作为中石化直属科研机构这一特点和优势,系统调查了中石化系统内32家炼化企业的污水处理现状及存在的主要问题,对一些关键单元技术进行了分析论证,并结合国外先进企业的污水处理经验,提出了相应的优化整改方案。

  (2)除油药剂开发及产品标准化

  以青岛石化炼油废水为研究对象,对不同加工原油来源的废水进行了系统的水质剖析,摸清了含酸油加工废水中酸的分布情况。结合水质分析结果,通过优化原料组成、复配等手段进行药剂配方优化,进行了实验室小试试验研究,筛选出了系列的除油药剂产品。

  (3)动态复合旋流气泡强化高效除油技术

  ①在中国石油化工股份有限公司燕山分公司炼油一厂的延迟焦化装置进行了装置内含硫污水的动态复合旋流气泡强化高效除油技术的工业小试研究,形成了相适应的操作技术及研究报告;

  ②在中国石油化工股份有限公司洛阳分公司延迟焦化装置进行了外排酸性水动态复合旋流强化高效除油技术研究,完成了设备优化设计方案,满足长周期运行要求;该项目已建成15t/h工业示范装置。

  ③对动态复合旋流强化高效除油技术除油后污水中含油量存在波动的问题,开展了旋流-纳米纤维深度除油耦合技术研究,并在山东寿光联盟石化开展了纳米纤维深度除油的技术研究,形成了酸性水除油脱气一体化技术,预计于2014年6月建成开车处理规模为70t/小时的工业示范装置。

  (4)高效除浊技术集成化研究

  ①建立了简单可靠的微粒排序旋流分离实验测试系统及激光测试实验系统;采用CFD数值模拟方法与PIV测试技术对不同高度微粒排序器内流场进行了模拟计算,获得了微粒排序器内压力、速度及浓度的分布规律。

  ②开展了通过改变旋流器进口尺寸,提高旋流器对微细固体颗粒的分离性能,在满足进口条件的要求下,有效提高相同公称直径旋流器的分离效率,满足对微细固体颗粒处理要求的研究。

  ③开展了微旋流-精密过滤耦合技术研究,并完成了微旋流-精密过滤耦合技术设备的相关选型设计工作。完成了高效除浊微旋流分离器的优化设计工作,为形成微旋流分离、精密过滤成套化除浊设备建立了设计基础。

  (5)除油除浊一体化设备研究

  开展了除油脱固一体化成套装置的搭建工作。

  (6)脱氮吸附剂设计制备

  通过交联度、致孔剂及水相组成的优化,烷基化试剂的改变合成了系列阴离子交换树脂。结果表明,季铵盐基团的烷基链越长,其交换容量越低,含水率也越低,然而其孔径相应增大。但制备成本对烷基链长度的增加而增大。所研发的NDP-1与NDMP-2脱氮树脂,与国内传统阴离子交换树脂D201或国外Amberlite IRA-900树脂相比,其去除硝氮的选择性较高,同时去除速率和再生率也具有优越性。

  (7)磁性树脂吸附去除有机物降低膜污染的处理技术

  采用NDMP树脂进行工业废水处理,结果发现,NDMP对所提供工业废水具有较好的去除效果,TOC去除率为58%,而UV254去除率高达86%。这说明NDMP能够有效去除有机质,尤其是芳香性有机质,从而能够有效降低膜污染。但同时发现,在废水中添加降低膜污染的药剂会导致树脂去除率的下降,在树脂降低膜污染的过程中,可不添加该药剂,亦降低处理成本。

  (8)石化废水回用处理集成技术研究

  针对高LSI和高硅等复杂水质条件,进行了石灰、纯碱、氢氧化钠等药剂的优化试验,并分析了不同药剂投加量对pH和硬度、SiO2等去除效果的影响以及加药后pH值的最佳控制点,形成了以选用药剂与循环高效沉淀的配合为核心的膜污控技术,提升了污垢控制能力,为苛刻水质条件的废水回用和浓盐水的处置提供了技术支撑。

  (二)联盟自设“市政污水厂生化尾水深度净化集成化新工艺研究”课题,分别由中电环保重点研究废水处理技术,南京大学重点研究高效树脂吸附新技术,国能环保重点研究污泥干化技术。

  (1)高性能悬浮生物填料研发

  新建悬浮生物填料小型生产试验装置(100kg/d)一套,完成了设备安装调试工作,设计两种配套生产模具,已生产加工出相应的填料产品。同时开展了填料配方相关研究工作,通过对填料生产原料配方及结构上的创新,成功研制出第Ⅰ代和第Ⅱ代悬浮生物填料产品,并进行了性能评价试验,取得了很好的试验效果。目前正在进行第三代磁性悬浮生物填料的研制工作。

  (2)高效微生物脱氮菌剂研制

  新建微生物评价装置、微生物扩繁装置,开展了高效脱氮菌剂方面的研究工作,已分离和筛选出了多种脱氨氮和脱总氮菌种,通过复配制成了相应的脱氮生物制剂产品,已在在金陵石化进行了现场中试试验,取得了较好的效果。

  (3)磁性树脂脱附液回用-处理工艺开发

  树脂脱附液混凝-回用工艺

  针对磁性树脂污水处理中产生的脱附液,开发了脱附液回用-处理技术,该技术通过多批次混凝可使脱附液回用4-6次,使脱附液的产生量从废水处理量的1/400降低到1/800,脱附剂(NaCl)的回收率为70%,极为有效的降低了处理成本。同时,剩余的脱附液经氧化后,生化性由0.1提高到0.35以上,可进行生化处理。

  (4)污泥干化技术及产业化

  目前市政污水深度净化集成工艺已完成小试,预计在南京江宁南区污水处理厂进行中试。同时对水体净化后产生的污泥进行干化机技术及产业化的研究,该技术已产业化,完成了污泥的资源化、减量化、无害化。并在南京华润电厂建设了南京污泥干化协同发电基地,于2014年获得江苏省发改委战略性新兴产业示范工程项目称号。

  2、及时形成知识产权,积累创新绩效

  联盟在关键技术攻关的同时,及时形成相关知识产权成果,截止目前,联盟内共获得发明专利28项,其中国际PCT专利1项,美国专利1项,软件著作权1项;发表学术文章24篇,其中6篇为SCI收录。

  积极开展联盟成员专利共享活动,南京大学两项专利装备(ZL201110125912.8、201110127627.X)已共享给联盟内相关企业,加强集成控制和应用推广。

  联盟成员正在起草新型高效水处理菌剂产品标准,以上均有效提升联盟知识产权管理水平。

  3、联合组织成果转化和推广

  依托联盟内关键技术创新成果,及时进行集成研发及优化,已完成采用臭氧催化氧化-生物强化耦合-硅藻土过滤-磁性树脂协同工艺的工业废水深度提标集成技术工艺包编写、采用循环高效沉淀-膜循环纯化-磁性树脂吸附的低污染膜组合工艺的石化废水回用处理集成技术工艺包编写,并均已通过专家初步评审,正在进行修改完善。

  2014年中,在水专项年中交流会上,针对水专项成果如何通过联盟进行推广的问题,联盟成员初步达成一致策划方案,即现阶段石化行业执行国标《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级A标准COD≤60mg/L,未来石化行业标准将再次提高,下一阶段预计执行新标准为COD≤30mg/L,为此,联盟成员拟通过工艺集成整合优化,朝这一更高目标努力。抚顺石化研究院前期已做了大量中试试验研究,仍无法完全达到标准要求,后续联盟成员将集中进行试验验证,争取获得提标成套工艺,并组织工程示范。

  4、优化资源组合,强化创新平台建设

  联盟成立以来,依托理事长单位、借助联盟成员单位优势资源,联合打造环保服务业试点,提高产业集中度;搭建环保展示中心及重大专项成果推广基地,为技术创新和产业化提供平台;建设流域水污染治理技术交易中心,提高技术交易效率;构建科技金融平台,促进技术创新、成果转化。未来目标是形成了以流域再生水利用与风险控制为核心,并拓展至整个环保产业的的技术、人才、产业集群。以上各平台的简介内容如下:

  (1)国家级环保服务业试点:南京环保服务业试点于2014年获环保部批准建设,重点发展以合同环境管理为主的新型市场模式,提供集研发、设计、制造、工程总承包、运营及投融资于一体的综合环境服务。

  (2)环保展示中心:建设立足南京,面向全国的系统性、高端性的环保科技成果展示中心,围绕国家水专项,结合省市环保科技基础,围绕水、气、固废、噪声等领域技术及产品,打造面积不小于1800平方米的展示空间,接待各方来客参观考察,展示中心已于2014年10月开工建设。

  (3)流域水污染治理技术交易中心:由联盟协调,江苏省环科院牵头,中电环保全力协助,以国家重大水专项为依托,围绕流域水污染治理领域,提供技术交易咨询、技术产权项目评价、技术转让、技术产权交易等服务,有力地提高了联盟专业化服务能力,交易市场线上平台已进入开发阶段,线下平台已于2014年11月进行完善改造。

  (4)科技金融平台——江苏人才创新创业基金:联盟积极联合各方资源,配合江苏省人才创新创业促进会组织,参与组建江苏省人才创业基金。配套了“科技成果转化风险补偿贷款”,提供包括“科技之星”贷款、“科技人才贷”、政府集中采购融资等多种金融服务业务,为人才创新创业提供资金扶持。

  (5)检测平台:建设社会化检测平台,覆盖“水和废水、环境空气和废气、噪声、土壤和底泥、生物毒性评价”等监测领域,建成以常规检测为基础,毒性评价为特色,拥有较强自主创新功能,具备检测新技术开发推广能力的新型环保综合检测机构。现已完成检测平台的设计、装修,以及设备进场调试等工作,目前进入试运营阶段。

  5、促进创新创业,提供产业服务

  (1)加速建设环保产业创新中心及产业孵化器

  联盟目前已与南大、东大、河海、哈工大、同济、中科院等名校接洽,以产学研合作为主体,以成果转化带动创新创业,现阶段已有合作意向的团队12个;新孵化维申环境、麦得文环保、大宁泰华环境、为蓝环保、中电节能、中电风险评估等8个企业。

  (2)参与环保产业及政策调研

  自2014年8月始配合当地政府进行环保产业调研及政策制定前期调研工作,于2014年12月完成“2014年江宁环保产业调研报告”,并发布给联盟成员。

  (3)开展环境综合服务

  南京江宁牛首山河综合治理项目。试点内企业南京环保产业创新中心正在通过环境合同管理模式实施江宁牛首山河综合治理项目(系太湖流域治理范围)。项目已完成前期调研、方案设计、专家论证等环节。

  南京江宁南区污水处理厂项目。承建江宁南区污水处理厂一体化EPC项目, 规模6万吨/天;为服务业试点单位建设综合中试基地,在进行模拟实验,指导和优化污水处理厂运行的同时,还将进行前瞻性的科学研究,如新工艺、新技术、新设备、新材料等内容。目前项目已通过招投标环节,进入开工建设阶段。

  南京污泥干化焚烧处置项目。以PPP模式,与华润板桥电厂合作,采用蒸汽干化,产生的废水废气集中处理,粉煤灰综合利用,实现无害化、减量化、资源化。承担南京市80%的污泥处置。目前南京市污泥干化项目已被列入江苏省新型产业示范工程,为南京市污泥处理示范基地,现阶段该项目进入试生产阶段,各指标稳定,设备运行正常。

  6、以人为本,注重人才培养

  联盟重视高层次人才培养,自联盟成立以来,联盟理事长王政福先生当选江苏省中青年人才创业促进会副会长兼能源环保专业委员会主任、促进会江宁分会副会长、南京环境保护产业协会会长,并入选第二届“江苏服务业专业人才特别贡献奖”;联盟理事李爱民教授入选国家首批“万人计划”科技领军人才;联盟成员单位华东理工大学杨强教授作为访问学者前往美国伯克利大学进修。此外,联盟内高校已为行业培养相关专业研究生人员数十名。2014年度联盟内联合申报南京市领军型科技创业人才引进计划(321计划)共计6人次,申报南京高端人才团队1项,参与多个人才培训成长计划。

  以上均说明联盟的创新人才培养工作已获得初步进展,为下一步争取更多的社会多方资源,持续创新打下了良好的基础。

  7、积极寻求国内外合作与交流

  (1)国内交流

  联盟及联盟成员积极组织及参与产业内相关的学术及技术推广交流会议。2014年10月在常州召开的2014中国水处理技术研讨会,组织产业发展趋势的研讨。2014年11月在南京承办第三届石油和化工行业安全环保与节能减排技术交流会。协助江苏省环保厅举办2014年江苏环保新技术交流洽谈会。协助联盟成员举办‘世界水谷’协同创新暨论坛创坛研讨会(南京)。组织高浓度有机废水治理新技术推介会。

  积极协助联盟成员组织及参加产业培训。2014年4月和10月分别举办全国水处理技术培训班2期。2014年度组织了3期江苏省行业清洁生产培训,共涉及8个主题,5个行业。配合环保部清洁生产中心共同举办了4期国家清洁生产审核师的培训,共培训审核师250名左右。

  联盟积极组织成员参加环保相关的展览活动。2014年9月17-19日,带团参加2014全国化工行业(园区)污水综合治理报告会暨中国国际现代分离技术展览会;2014年5月,参加第五届全国石油和化工节能技术交流会及投融资大会。

  此外,加强联盟内的交流互动,分别在2014年4月、8月组织召开水专项课题(流域课题)协调会,2014年中交流协调会暨子课题交流研讨会。水专项课题组也十分希望利用科技部联盟,将研究产生的关键技术与产业化整合在一起,并最终实现应用及推广。

  (2)国际交流

  联盟积极寻求与国际知名行业专家交流咨询合作的机会。

  理事长单位中电环保与美国CRANE公司进行项目对接,借助其具有的深厚有机膜研发经验、联合开展“高性能反渗透膜及纳滤膜产品研制及产业化”项目研究,此项技术后续的技术突破、成果产出及市场化,对联盟未来技术成果辐射及推广提供配套技术支撑。

  联盟与剑桥大学关于催化氧化纳米材料研发制备技术进行研发合作,旨在推动水处理新型特殊材料(比如纳米线,纳米管,石墨烯等新兴材料)的技术创新研发及成果转化。与此同时,联盟还就脱硝催化剂再生技术、湿式静电除尘器技术以及烟气脱销SNCR技术与美国、瑞典等公司合作洽谈。

  联盟还组织参加了多项国际交流活动,如10月与德国弗劳恩霍夫研究院联合召开小水电代燃料项目研讨会,研讨会就水利发展的环保问题赴联盟参观交流。

  以上国际交流活动的开展,提供了更多的联盟与国际知名专家学者对接的机会,吸收国际先进的技术和理念,为联盟的持续创新奠定了坚实的基础。

  三、联盟下一步主要工作计划

  2015年淮河流域再生水利用与风险控制产业技术创新战略联盟将在科技部的指导下,在2014年工作基础上进一步推进联盟建设,全面完善内部运转机制,当好产学研各成员的工作助手,为产业技术创新及行业发展决策建言献策,为各成员单位搭建各具特色的载体平台,组织活动,集聚项目,促进发展。

  本联盟将在2015年积极开展以下工作:

  1、加快推进产学研平台建设

  探索社会化管理模式,实现联盟主运营为主、政府引导为辅的转变,加强成员单位的归属感和认同感,提高成员单位的主观能动性。同时加强宣传,打造品牌。

  联盟将加快推进现有创新平台的建设工作,提升联盟的服务层次,协助联盟企业进行产品推广、检验、成果鉴定、成果发表、专家论证、成果转化、成果转让、产学研合作及产业化等相关工作。

  联盟将围绕技术创新、产业发展开展理论调研,组织会员积极参加地方经济建设、人才创业发展等主题座谈会,撰写行业发展调研报告,通过会员专家的建言献策,为省委、省政府工作提供决策参考。鼓励政府购买公共服务,通过促进引入市场经济模式,开放购买渠道,推行合同能源管理及合同环境管理。

  2、提升联盟紧密程度

  深化产学研用"链式"合作,继续实现协同研发、资源共享,优势互补、强强联合;聚合联盟内成员技术产品,建立市场推广平台。继续做好国家科技重大水专项的立项及实施工作,提供国家重大水专项技术成果转化及产业化平台;同时结合国家政策导向,积极申报与产业相关的国家及地方的科技项目,继续支撑联盟创新活动的开展。

  通过“互联网+环保产业”的形式,提高信息化服务水平,加强网络服务平台、工作平台和宣传平台搭建,促进联盟与成员单位、成员单位之间的线上交流;借助网站平台,提供政府政策资源信息、集成政府项目申报平台、宣传会员单位、展示会员成果。通过常态化、制度化、规范化的理事会、交流会、学术会议等形式,给联盟成员提供交流研讨的线下平台。

  3、加强人才培养及支持高端人才创新创业

  以江苏省中青年人才创新创业促进会及其能源环保专业委员会为契机,结合江苏省人才创新创业基金、科技成果转化风险补偿专项资金贷款的申请与发放,提高联盟人才技术及管理水平及人才创新创业能力。

  4、继续扩充联盟成员,提升联盟实力

  广泛吸收淮河流域再生水利用与风险控制领域具有专长的联盟外部高校、科研院所和企业加入联盟,壮大联盟队伍。同时,引进新联盟成员的技术成果,结合现有技术成果,以标准化、科学化、专业化为准则,实现行业技术升级,注重技术开发与工程实践相结合。

  在国家各大科技创新政策的指导下,2015年度能源环保专委会将围绕以上内容开展工作,立足自身实际,不断创新合作模式、探索具有特色的促进产业技术发展新方法和新机制。

  淮河流域再生水利用与风险控制产业技术创新战略联盟

  2015年3月2日