國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)提名書(shū)

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1、國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)提名書(shū)(2018年度)一、項(xiàng)目基本情況專(zhuān)業(yè)評(píng)審組：序號(hào)：編號(hào)：提名者安徽省科學(xué)技術(shù)廳項(xiàng)目名稱(chēng)項(xiàng)目名稱(chēng)城鎮(zhèn)污水處理廠智能監(jiān)控和優(yōu)化運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)公布名城鎮(zhèn)污水處理廠智能監(jiān)控和優(yōu)化運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)主要完成人俞漢青李志華盛國(guó)平侯紅勛王穎哲項(xiàng)目密級(jí)非密定密日期保密期限(年)定密機(jī)構(gòu)(蓋章)學(xué)科分類(lèi)名稱(chēng)1水污染防治工程代碼61030202市政環(huán)境工程代碼56055503代碼所屬?lài)?guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)水利、環(huán)境和公共設(shè)施管理業(yè)所屬?lài)?guó)家重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域環(huán)境任務(wù)來(lái)源國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重大水專(zhuān)項(xiàng)、中科院、省級(jí)攻關(guān)、企業(yè)已呈交的科技報(bào)告編號(hào)：授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利（項(xiàng)）21授權(quán)的其他知識(shí)產(chǎn)權(quán)（項(xiàng)）4

2、項(xiàng)目起止時(shí)間起始：2004年9月1日完成：2014年12月31日國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)工作辦公室制8項(xiàng)目簡(jiǎn)介本項(xiàng)目屬于水污染防治工程的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。城鎮(zhèn)污水處理廠屬于多輸入、多輸出、長(zhǎng)時(shí)滯的動(dòng)態(tài)開(kāi)放系統(tǒng)，涉及復(fù)雜的生化反應(yīng)、物化反應(yīng)及物質(zhì)/能量的轉(zhuǎn)化和傳遞，且工藝參數(shù)眾多，因而污水廠普遍存在能耗高、出水波動(dòng)大、穩(wěn)定性差等問(wèn)題。因此，本項(xiàng)目在深入研究污水生物處理廠微生物呼吸動(dòng)力學(xué)、微生物產(chǎn)物特性及形成規(guī)律等的基礎(chǔ)上，圍繞城鎮(zhèn)污水廠的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、模擬優(yōu)化及相關(guān)技術(shù)與設(shè)備開(kāi)展攻關(guān)，發(fā)展了污水處理系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬和運(yùn)行狀態(tài)判定的系列新技術(shù)，發(fā)明了微生物代謝狀態(tài)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)

3、，研發(fā)了在線(xiàn)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)模擬與優(yōu)化控制三位一體的污水廠運(yùn)行平臺(tái)，突破了污水廠常規(guī)中控系統(tǒng)只面向設(shè)備控制的局限性，提升了污水處理廠運(yùn)行效率和穩(wěn)定性，解決了城鎮(zhèn)污水處理廠智能監(jiān)控和優(yōu)化運(yùn)行的技術(shù)難題。主要發(fā)明成果如下：發(fā)明點(diǎn)1、發(fā)明了污水廠運(yùn)行狀態(tài)判定和動(dòng)態(tài)模擬關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)對(duì)污水處理過(guò)程中微生物呼吸動(dòng)力學(xué)的深入解析，發(fā)展了定量判定污水廠運(yùn)行狀態(tài)的多維呼吸圖譜核心技術(shù)，解決了水質(zhì)水量波動(dòng)導(dǎo)致無(wú)法定量判定污水廠狀態(tài)的難題；通過(guò)對(duì)現(xiàn)有污水廠數(shù)據(jù)的全面分析，建立了描述污水處理過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合模式識(shí)別和優(yōu)化算法，發(fā)展了符合我國(guó)污水廠水質(zhì)特點(diǎn)的仿真模擬技術(shù)，提升了污水廠仿真模擬的

4、預(yù)測(cè)精度和可靠性，從而解決了污水廠動(dòng)態(tài)模擬、微生物呼吸動(dòng)力學(xué)解析、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)判定等一系列技術(shù)問(wèn)題。發(fā)明點(diǎn)2、發(fā)明了污水廠中微生物代謝狀態(tài)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)。基于對(duì)污水廠進(jìn)出水和微生物代謝產(chǎn)物的紫外、熒光和紅外光譜信息的化學(xué)計(jì)量學(xué)解析，獲得了污水廠微生物代謝產(chǎn)物的特征信號(hào)，建立了污水處理微生物代謝產(chǎn)物光譜指紋譜庫(kù)，克服了傳統(tǒng)方法無(wú)法直接表征污水廠中微生物活性的障礙；通過(guò)呼吸圖譜與光譜指紋譜庫(kù)的聯(lián)用，解決了動(dòng)態(tài)運(yùn)行條件下活性污泥特性測(cè)試過(guò)程復(fù)雜和應(yīng)用門(mén)檻高的難題，從而實(shí)現(xiàn)了污水處理好氧、厭氧、缺氧全過(guò)程的智能監(jiān)測(cè)，顯著提升了污水處理廠的監(jiān)控與預(yù)警能力。發(fā)明點(diǎn)3、發(fā)

5、明了多目標(biāo)決策的污水廠過(guò)程優(yōu)化和控制技術(shù)。在污水處理動(dòng)態(tài)模擬基礎(chǔ)上，發(fā)展了基于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境多目標(biāo)決策的多輸入、多輸出優(yōu)化和節(jié)能控制技術(shù)；以上述光譜監(jiān)測(cè)和呼吸圖譜測(cè)試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，研發(fā)了看水狗、工作站等污水廠過(guò)程優(yōu)化與控制設(shè)備，構(gòu)建了專(zhuān)家云端決策平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了廠群數(shù)據(jù)感知功能，并與測(cè)試、模擬、決策控制整個(gè)分析過(guò)程相融合，發(fā)明了多目標(biāo)決策的污水廠過(guò)程優(yōu)化與控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了污水處理廠的高效、節(jié)能運(yùn)行?；谏鲜黾夹g(shù)發(fā)明，研發(fā)了污水處理廠動(dòng)態(tài)模擬、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與診斷、控制運(yùn)行等關(guān)鍵技術(shù)，解決了污水處理過(guò)程的智能監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)預(yù)警與優(yōu)化控制等一系列技術(shù)難題。研究成果已成功應(yīng)用于安徽、陜西

6、、江蘇、廣東、山西、河北、山東、甘肅、寧夏、新疆等地的30多個(gè)城鎮(zhèn)污水處理廠，為城鎮(zhèn)污水廠的安全運(yùn)行和升級(jí)改造提供了良好的示范作用，環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。8客觀評(píng)價(jià)（一）科技查新報(bào)告評(píng)價(jià)意見(jiàn)該項(xiàng)目進(jìn)行了城鎮(zhèn)污水處理廠的智能監(jiān)控和優(yōu)化運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用，主要成果包括：構(gòu)建了基于微生物多維呼吸圖譜的污水廠運(yùn)行狀態(tài)判定技術(shù)，并將該技術(shù)和優(yōu)化算法相結(jié)合，建立了符合我國(guó)污水廠水質(zhì)特點(diǎn)的仿真模擬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)水量波動(dòng)條件下的污水處理系統(tǒng)狀態(tài)定量判斷。建立了污水處理微生物代謝產(chǎn)物光譜指紋譜庫(kù)并將其與呼吸圖譜聯(lián)用，解決了多參數(shù)、多任務(wù)污泥特性測(cè)試過(guò)程復(fù)雜和應(yīng)用門(mén)檻高的難題，

7、實(shí)現(xiàn)了污水處理好氧、厭氧、缺氧全過(guò)程智能監(jiān)測(cè)，提升了污水廠的監(jiān)控與預(yù)警能力。研發(fā)了污水廠過(guò)程優(yōu)化與控制系列化設(shè)備，構(gòu)建了專(zhuān)家云端決策平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了廠群數(shù)據(jù)感知功能，并與測(cè)試、模擬、決策控制分析過(guò)程相融合，發(fā)明了多目標(biāo)決策的污水廠過(guò)程優(yōu)化與控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了污水處理廠的高效、節(jié)能運(yùn)行。目前，國(guó)內(nèi)外未見(jiàn)有綜合上述相同技術(shù)研究及應(yīng)用的文獻(xiàn)報(bào)道。（二）驗(yàn)收評(píng)估意見(jiàn)1）國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項(xiàng)子課題驗(yàn)收意見(jiàn)：“該子課題針對(duì)污水廠穩(wěn)定化運(yùn)行和新建污水廠建設(shè)，開(kāi)展A2/O系統(tǒng)功能提升與模擬控制技術(shù)的研究，完成了屬地化水質(zhì)參數(shù)及動(dòng)力學(xué)參數(shù)分析與數(shù)據(jù)采集，建立望