2019提名国家科学技术进步奖项目-造纸工业废水污染超低排放创新技术及智能化

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2019年度国家科学技术进步奖提名公示材料
项目名称        造纸工业废水污染超低排放创新技术及智能化
提名单位        教育部


提名意见
（不超过600字）        造纸工业是国民经济的重要支柱产业，经过改革开放四十年的发展，我国已成为世界第一造纸大国和纸产品消费大国，但造纸污染一直是我国主要工业污染源，对我国水环境和人民群众的身体健康造成有害影响。
项目围绕造纸工业废水中难降解有机污染物深度处理、造纸固废资源化利用和处理过程的智能化控制等科学技术问题，开展了持续系统的理论和技术创新性研究，率先研发了乙醇型两相两阶段厌氧生物处理技术与装备、短程共氧化POPs降解新技术、PS无酸高级氧化体系、造纸固废资源化利用技术和造纸废水智能控制系统。在技术新颖性、实用性和功能综合性等方面取得了原创性突破，核心技术的先进性得到了高度认可。通过上述技术的集成应用，创造了我国造纸工业污染控制技术的多个第一，实现造纸工业废水和废渣超低排放和资源化利用，大大消除造纸污染对环境造成的严重威胁。
项目技术已经在全国十多个省的多个重点流域的造纸企业大规模推广应用，产生了显著的社会经济和环境效益，为支撑我国造纸工业的绿色可持续发展、保护重点流域的水环境安全做出重要贡献。
对照国家科技进步奖授奖条件，我部决定提名该项目为2019年度国家科技进步奖二等奖。


项目简介        造纸工业是国民经济的重要支柱产业，经过改革开放四十年的发展，我国已成为世界第一造纸大国，但造纸废水一直是我国主要工业污染源，同时造纸废水中含有大量的难降解的有毒有害物质，对我国水环境和人民群众的身体健康造成有害影响。
（1）发明的两相两阶段厌氧技术使产酸相和产甲烷相分离，实现乙醇型发酵，解决了厌氧酸化及微生物活性低的问题，容积负荷达50kgCOD/m3·d，COD降解率超过80.0%，多碳源共代谢好氧技术诱导微生物产生关键酶，促进典型难降解污染物深度降解，长链烷烃类、酯类、氯酚类去除率均达90.0%以上。
（2）非均相Fe0@Fe3O4催化过硫酸盐（PS）无酸高级氧化体系使硫酸根自由基（SO4-·）淬灭时间由0.1s延长为3-5s，SO4-·通过电子转移使苯环断链，使芳香族污染物深度降解，处理后出水96h-LC50为NAT（无毒）。
（3）研发了改性漆酶/谷氨酸体系纤维表面羧基嫁接技术，提高细小纤维的润胀性能，可作为造纸原料回用于生产，实现了固废资源化利用。
（4）研发了基于模糊-BP神经网络的造纸废水处理智能控制系统。解决废水处理控制模型欠拟合和滞后问题，实现废水处理系统的稳定运行，降低废水处理运行费用30.0%左右。
项目研发了造纸废水的强化厌氧生物处理技术与装备、多碳源共代谢、新型非均相高级氧化体系和造纸废水智能控制系统。实现造纸废水中难降解有机污染物的有效降解和超低排放。获授权专利、计算机版权多项，已经在广东、湖北、湖南等省的重点流域的造纸企业推广应用，产生了显著的社会经济和环境效益，获教育部推荐直报国家奖、中国轻工业联合会技术发明一等奖、首届中国造纸蔡伦科技奖、广东省专利发明人奖等。
客观评价        2016年广东省科技厅组织对项目成果“造纸行业高效节能废水处理及资源化技术研发与产业化示范”验收，认为“项目通过乙醇型厌氧、PS高级氧化、模糊-BP神经网络智能控制技术实现了造纸废水中难降解污染物的深度降解，处理电耗降低约30%，吨水处理费用降低30％，实现造纸行业高效节能废水处理及资源化”。
“教育部科技查新工作站(L20)”查新结论认为：“除本查新项目委托人自己的文献外，未见涉及造纸废水同时产酸反硝化的厌氧处理技术与装备、亚铁活化PS高级氧化处理造纸废水、基于模糊-BP神经网络智能控制的造纸废水处理控制技术的报道”。
2016年4月中山市环境监测站对该项目技术实施单位中山永发纸业有限公司的废水处理工程进行水质监测，废水出水COD为37mg/L, 总氮4.02mg/L，总磷0.08mg/L，优质优于国家规定的造纸企业废水排放标准。
2012年11月东莞市环境保护监测站对项目技术实施单位东莞市上隆、鸿业纸业有限公司的废水处理工程进行了水质监测，废水出水COD为18-25mg/L, 总氮9.14-9.18mg/L，总磷0.07-0.22mg/L。
应用情况        项目成果已在广东、湖北、湖南等省重点流域的造纸企业成功应用，处理出水稳定满足《制浆造纸工业水污染物排放标准》（GB3544-2008）特别排放限值和《城市污水再生利用工业用水水质》（GB-T19923-2005），可达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中IV类水体水质标准。


主要知识产权和标准规范等目录
知识产权（标准）类别        知识产权（标准）具体名称        国家（地区）        授权号（标准编号）        授权（标准发布）日期        证书编号（标准批准发布部门）        权利人（标准起草单位）        发明人（标准起草人）        发明专利（标准）有效状态
授权发明专利        一种处理废水的两相两阶段厌氧生物反应器        中国        ZL201210092928.8        2013-06-12        1212644        华南理工大学        万金泉;马邕文;王艳;陈云;黄明智        有效专利
授权发明专利        一种利用多相催化剂高效活化过硫酸盐处理有机废水的方法        中国        ZL201310380092.6        2015-09-02        1776453        华南理工大学        万金泉;王艳;马邕文;李欢旋;黄明智        有效专利
授权发明专利        废纸造纸废水中持久性有机污染物的碳源协同代谢生物处理方法        中国        ZL200810025840.8        2009-05-20        499688        华南理工大学        马邕文;万金泉;王艳;王淑红        有效专利
授权发明专利        Method and system for wastewater treatment based on dissolved oxygem        美国        US 9747544        2014-02-20        US2014/0052422 A1        华南理工大学        万金泉;黄明智;马邕文;王艳        有效专利
授权发明专利        Copper-doped iron metal-organic framework and application method for activation of persulfate to treat organic wastewater        美国        US 10105694B2        2018-10-23        US2018/0185828 A1        华南理工大学        马邕文;段美娟;万金泉;王艳        有效专利
授权发明专利        一种用于厌氧反应器中的污泥回流式三相分离器        中国        ZL201410637791.9        2016-04-13        2028113        华南理工大学        马邕文;刘光瑞;万金泉;王艳        有效专利
授权发明专利        一种基于氨基酸末端羧基的漆酶改性方法及应用        中国        ZL201310380060.6        2014-10-08        1494225        华南理工大学        万金泉;陈杨梅;张全升;马邕文;王艳;黄明智        有效专利
授权发明专利        一种避免再生植物纤维强度下降的生物处理方法        中国        ZL200910192256.6        2009-09-11        780060        华南理工大学        王艳;万金泉;陈杨梅;马邕文        有效专利
授权发明专利        一种多元混配络合亚铁活化过硫酸盐或单过氧硫酸氢盐深度氧化处理废水的方法        中国        ZL201310380074.8        2014-11-12        1517559        华南理工大学        万金泉;马邕文;王艳;韩东晖;黄明智        有效专利
授权发明专利        一种双向流内循环式PS高级氧化反应器及污水处理方法        中国        ZL201310152849.6        2014-02-26        1353136        华南理工大学        万金泉;濮梦婕;王晨曦;马邕文;王艳;黄明智        有效专利


主要完成人情况        （格式：姓名、排名、行政职务、技术职称、工作单位、完成单位、对本项目贡献）
万金泉 第一 教授 工作单位华南理工大学，完成单位华南理工大学。
项目总负责人，负责项目总体设计及项目实施；对第1、2、3、4项创新点均做出了创造性贡献。
马邕文 第二 教授 工作单位华南理工大学，完成单位华南理工大学。
负责项目技术研发和工程应用实施，对第1、2、4项创新点均做出了创造性贡献。
王艳 第三 副教授 工作单位华南理工大学，完成单位华南理工大学
负责项目技术研发，对第1、2项创新点均做出了创造性贡献。
韩东晖 第四 助理研究员 工作单位环境保护部华南环境科学研究所，完成单位环境保护部华南环境科学研究所
负责项目技术研发；对第2项创新点做出了创造性贡献。
黄明智 第五 副教授 工作单位中山大学，完成单位中山大学
负责项目技术研发；对第4项创新点做出了创造性贡献。
武书彬 第六 教授 工作单位华南理工大学，完成单位华南理工大学
对第3项创新点做出了重要贡献。
谢全谟 第七 工程师 工作单位东莞市亿鼎环保工程有限公司，完成单位东莞市亿鼎环保工程有限公司
对项目工程应用推广实施出了重要贡献。
关泽宇 第八 助理研究员 工作单位华南理工大学，完成单位华南理工大学
负责项目技术研发和工程应用；对第1、4项创新点做出了重要贡献。
濮梦婕 第九 助理研究员 工作单位华南理工大学，完成单位华南理工大学
负责项目技术研发；对第2项创新点做出了重要贡献。
主要完成单位及创新推广贡献        第一完成单位：华南理工大学
华南理工大学从人力上给予大力支持，确保有一支高素质的研发队伍。其次，学校还在仪器和设备使用、实验场地建设等方面提供了便利。


第二完成单位：环境保护部华南环境科学研究所
环境保护部华南环境科学研究所充分发挥了环境保护研究领域专业科研院所在技术人员和研发平台等方面的优势，为本项目部分研发工作提供了有力的人员和平台保障。


第三完成单位：中山大学
为了保证项目的正常实施，中山大学在优先提供了研究人员和科研环境等条件，保证了项目顺利实施。


第四完成单位：东莞市亿鼎环保工程有限公司
为了保证项目的正常实施，东莞市亿鼎环保工程有限公司利用企业运营的市场优势，在人力、物力和财力方面给予了重要保障。
完成人合作关系说明        2008年项目第一完成人万金泉主持的广东省科技计划重点项目“造纸废水高效处理新技术集成与示范”（2008A0302008）和国家水污染治理重大专项“东江流域水污染控制与水生态系统修复技术与综合示范”（2008ZX07211）与第二完成人马邕文、第三完成人王艳共同承担，2012年第一完成人万金泉主持的广东省战略性新兴产业核心技术攻关项目“造纸行业高效节能废水处理及资源化技术研发与产业化示范”（2012A032300015）与第二完成人马邕文、第三完成人王艳、第四完成人韩东晖、第五完成人黄明智、第八完成人关泽宇、第九完成人濮梦婕共同承担。2012年项目第一完成人万金泉与第五完成人黄明智、第八完成人关泽宇共同承担国家自然科学基金“废水处理系统多元智能-机理模型耦合机制及动态模拟”（51208206）。
在项目实施期间，第一完成人与第二、第三完成人共同发表学术论文多120余篇，获授权专利26件，共同撰写了学术专著《废水硫酸盐高级氧化理论与技术》（2018）、《造纸纤维性能衰变抑制原理与技术》（2015年）、《造纸工业安全生产》（2010）。项目第一、第二共同完成的“废纸造纸废水处理方法”获得2010年中国专利优秀奖，2011年广东省专利金奖，项目第一、第二、第三完成人共同完成的“基于植物纤维超微结构调控的废纸纤维高效利用关键技术及产业化”获得2016年中国轻工业联合会技术发明一等奖。
项目第六完成人谢全谟参与了广东省科技计划重点项目工程化应用中示范工程建设、调试运行等工作，并与第一、第二、第三完成人发表学术论文多篇，并共同获得2016年中国造纸学会优秀论文奖。项目第一完成人与第七完成人武书彬自2007年至今共同在《环境科学》、《环境科学学报》等期刊发表学术论文3篇，申请发明专利2件，获得2016年中国轻工业联合会技术发明一等奖。
2008年项目第一完成人万金泉主持的广东省科技计划重点项目“造纸废水高效处理新技术集成与示范”（2008A0302008）和国家水污染治理重大专项“东江流域水污染控制与水生态系统修复技术与综合示范”（2008ZX07211）与第二完成人马邕文、第三完成人王艳共同承担，2012年第一完成人万金泉主持的广东省战略性新兴产业核心技术攻关项目“造纸行业高效节能废水处理及资源化技术研发与产业化示范”（2012A032300015）与第二完成人马邕文、第三完成人王艳、第四完成人韩东晖、第五完成人黄明智、第八完成人关泽宇、第九完成人濮梦婕共同承担。2012年项目第一完成人万金泉与第五完成人黄明智、第八完成人关泽宇共同承担国家自然科学基金“废水处理系统多元智能-机理模型耦合机制及动态模拟”（51208206）。
在项目实施期间，第一完成人与第二、第三完成人共同发表学术论文多120余篇，获授权专利26件，共同撰写了学术专著《废水硫酸盐高级氧化理论与技术》（2018）、《造纸纤维性能衰变抑制原理与技术》（2015年）、《造纸工业安全生产》（2010）。项目第一、第二共同完成的“废纸造纸废水处理方法”获得2010年中国专利优秀奖，2011年广东省专利金奖，项目第一、第二、第三完成人共同完成的“基于植物纤维超微结构调控的废纸纤维高效利用关键技术及产业化”获得2016年中国轻工业联合会技术发明一等奖。
项目第六完成人谢全谟参与了广东省科技计划重点项目工程化应用中示范工程建设、调试运行等工作，并与第一、第二、第三完成人发表学术论文多篇，并共同获得2016年中国造纸学会优秀论文奖。项目第一完成人与第七完成人武书彬自2007年至今共同在《环境科学》、《环境科学学报》等期刊发表学术论文3篇，申请发明专利2件，获得2016年中国轻工业联合会技术发明一等奖。
由于项目中排名人数限制，该项目使用的论文、专著、专利之中未列入的作者、发明人，经过沟通与交流，均同意支持该项目申报。