徐炎华：化工废水强化处理与回用关键技术研发及示范

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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        化工废水强化处理与回用关键技术研发及示范

提名单位        中国石油和化学工业联合会

提名意见

（不超过600字）        该项目瞄准化工废水处理的关键技术难题（高浓度、高毒性、高含盐有机废水无法进行有效预处理，生化尾水缺乏有效经济的深度处理技术），通过学科交叉、协同创新，在高效功能催化剂研制、耐腐蚀新材料研发、多技术协同效应研究、反应器结构优化设计与放大等方面取得了一系列创新与突破，在国内首次研发成功多元协同催化氧化脱毒技术、催化湿式氧化技术、液中焚烧等强化预处理技术及高效低耗臭氧催化氧化深度处理技术，成功应用于农药、医药、染料等精细化工及石油和煤化工行业，创建了上百项重大科技示范工程。成果先后获得省部级科技奖励7项（一等奖1项，二等奖5项，三等奖1项），获得一系列授权专利。不仅有效保障了生化设施的长期稳定运行，而且避免了化工高浓废水稀释生化、稀释排放的不良现象，大幅削减废水排放总量及其中毒性有机物的排放量。为解决化工废水污染重、处理难提供了重要的技术支撑，有力保障了行业的绿色健康发展。

对照国家科技进步奖授奖条件，我单位决定提名该项目申报2019年度国家科技进步奖二等奖。

项目简介       

化工是国民经济的重要支柱产业，为各行各业提供原材料的同时，也产生了大量的废水。化工废水组分复杂、浓度高，处理技术难度大，是水污染问题的重要原因之一，严重威胁人民的生命健康和饮用水安全，影响社会的和谐稳定。化工生产原料品种多、差异大、生产流程长、产品回收率低，导致化工废水组分差异大，普遍具有浓度高、毒性大、盐分高等特点。目前，废水处理的核心工段一般以生化为主。这种传统工艺虽然具有明显的成本优势，但是由于化工废水的上述特点，其可生化性差，生化尾水工艺难以有效稳定运行。许多企业依靠兑水稀释生化，甚至稀释排放来达到环保要求，不仅难以保障污水处理设施的稳定运行，而且无法实现废水的总量控制。因此，如何对高浓度、高毒性、高含盐废水进行有效的分质预处理，实现不牺牲总量的达标排放，一直是行业难点，也是技术创新的热点问题。另一方面，随着水环境质量和污水排放标准的日益严苛，迫切需要对生化尾水进行提标改造的有效而经济的新技术。

本项目通过多学科交叉、协同创新，针对化工废水的生物毒性脱除、高浓度有机废水、高盐高COD废液及生化尾水深度处理，开展深入的理论研究，紧密结合工程实践，成功开发了化工废水强化处理与回用关键技术及装备。该成果包括：1）针对化工废水中的有机毒物和难降解有机物的可生化性低的难题，发明了多元协同催化氧化脱毒技术，通过微波诱导、光电协同激发高密度的强氧化基团，实现对芳香烃、卤代烃等有机毒物的选择性催化氧化，大幅降低生物毒性、提高废水可生化性，保障后续生化设施的稳定高效运行；2）针对高浓度化工废水难以通过生化法直接处理的难题，通过自主研发多相催化剂、连续反应系列装备，在国内率先研发成功了催化湿式氧化技术。利用多相催化剂降低了传统湿式氧化的反应温度和压力，提高了难降解有机毒物的去除效率；通过对反应器结构和材质的改进以及DCS控制方案的优化，提高了工业装置的稳定性和安全性；3）针对超高COD高盐化工废水，率先研发成功了稳定、高效、可规模化的废水液中焚烧技术。发明了高效正压旋流燃烧器，解决了无机盐焚烧温度不够、有机物残留的难题，实现了高效稳定燃烧以及低NOX生成；通过超高温工况下新型急冷技术、非金属内衬防腐材料及同步冷却除酸装置等创新，解决了熔融盐收集问题以及设备腐蚀、烟道堵塞问题，实现了烟气瞬时急冷（≤0.2S）和高效净化处理，保证了烟气、排水的超低排放； 4）发明了高效低耗臭氧催化氧化深度处理技术，以多金属纳米簇固体催化剂为核心，通过优化催化剂载体、掺杂活性组分，解决了臭氧催化效率低和稳定性差的技术难题，可高效破除生化尾水中残留的难降解有机物，COD去除率可达70%以上，色度去除率可达90%以上，可稳定达到污水再生水利用标准（GB/T19923-2005）；通过反应器优化设计，实现多倍环流，大大强化了传质，极大提高了臭氧的利用率，降低了运行成本。

本项目已成功应用于农药、医药、染料等精细化工及石油和煤化工行业，创建了上百项重大科技示范工程。成果先后获得省部级科技奖励7项，获得一系列授权专利。不仅有效保障了生化设施的长期稳定运行，而且避免了化工高浓废水稀释生化、稀释排放的不良现象。大幅削减废水排放总量及其中毒性有机物的排放量。对解决化工废水污染重、处理难提供了重要的技术支撑，有力保障了行业的绿色健康发展。

客观评价       

1、多元协同催化氧化脱毒技术

该技术先后获得省部级科技进步奖2项：1）2010年1月江苏省科学技术进步奖一等奖，含盐高浓度有机化工废水新型催化氧化技术及装置；2）2009年中国石油和化学工业联合会科技进步奖二等奖，高浓度难降解有机废水光电波催化氧化技术及装置。

本技术获得过江苏省科技成果转化专项资金的支持。

2、催化湿式氧化技术

该技术先后获得省部级科技进步奖2项：1）2016年山东省科学技术进步奖二等奖，高浓有机废水催化湿式氧化处理技术；2）2014年中国石油和化学工业联合会科技进步奖三等奖，高浓有机废水催化湿式氧化处理技术研究及产业化。

本技术通过中国石油和化学工业联合会组织的专家鉴定（中石化联鉴字[2013]第98号）。鉴定结论为：成果整体技术达到国际先进水平，节能减排示范作用显著，具备推广条件。

3、高效低耗臭氧催化氧化深度处理技术

该技术获奖情况如下：1）教育部高等学校科学技术进步奖二等奖，难处理工业废水深度处理关键技术研发及应用；2）中国循环经济协会科学技术奖二等奖，难处理工业废水深度处理与回用关键技术研发及应用；3）江苏省循环经济协会科学技术奖特等奖，难处理工业废水深度处理与回用关键技术研发及应用。

4、化学氧化-生化-化学氧化耦合废水处理集成工艺

该技术获奖情况：2013年中国石油和化学工业联合会科技进步奖二等奖，精细化工废水减排关键技术集成与应用。

本集成工艺通过中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定（中石化联鉴字[2016] 第89号）。鉴定结论为：开发出以高效除油除浊、微波诱导-电化学协同催化氧化为核心的强化预处理技术，显著提高了污水的可生化性，可保障后续生化处理工艺的稳定运行。开发了以双环流强化传质反应器和多金属掺杂催化剂为核心的高效低耗臭氧催化二次氧化技术，提升了后续二次生化处理工艺的效率。通过全流程优化和系统集成设计，形成了“强化预处理+一次生化+高效低耗二次氧化+二次生化”的集成工艺，可有效提升系统的出水水质。该成果已在内蒙古大唐国际克什克腾碎煤加压气化高浓污水强化处理现场成功开展了中试试验。鉴定委员会认为，该成果总体上达到国际先进水平。

应用情况        南京工业大学、中国科学院大连化学物理研究所、南京工大环境科技有限公司以及宜兴福鼎环保工程有限公司通过长期友好的协同创新、产学研合作，共同开展了本项目技术成果的创新研发与推广应用。

目前，项目成果已成功应用于农药、医药、染料等精细化工及石油和煤化工行业，创建了上百项重大科技示范工程。成果先后获得省部级科技奖励7项，获得一系列授权专利。不仅有效保障了生化设施的长期稳定运行，而且避免了化工高浓废水稀释生化、稀释排放的不良现象，大幅削减废水排放总量及其中毒性有机物的排放量。为解决化工废水污染重、处理难提供了重要的技术支撑，有力保障了行业的绿色健康发展。

主要应用单位情况表

序号        单位名称        应用的技术        应用对象

及规模        应用起止时间

1.                中国石化集团南京化学工业有限公司

多元协同催化氧化脱毒技术+高效低耗臭氧催化氧化深度处理技术        氯苯生产废水强化处理，120吨/天

集中区综合废水升级改造，7200 吨/天        2017.6-2018.3

2.                万华化学集团股份有限公司        催化湿式氧化技术        异佛尔酮二胺产品高浓度有机废水，48吨/天        2013.01-2013.12

3.                台塑丙烯酸酯（宁波）有限公司        催化湿式氧化技术        丙烯酸酯产品高浓度有机废水，492吨/天        2017.12-2018.10

4.                先正达南通作物保护有限公司        液中焚烧技术        生产线高浓度含盐废水，30吨/天        2006.10-2007.9

5.                海正药业南通股份有限公司        液中焚烧技术        生产线高浓度含盐废水，50吨/天        2013.7-2014.6

6.                四川省宜宾五粮液酒厂有限公司        多元协同催化氧化脱毒技术        化工医药及酿造生产废水，10000吨/天        2015.10-2016.8

7.                吴中集团响水恒利达科技化工有限公司        多元协同催化氧化脱毒技术+高效低耗臭氧催化氧化深度处理技术+废水液中焚烧技术        染料中间体高浓度废水，600吨/天；生化尾水，4500 吨/天；高浓度含盐废水，15吨/天        2017.2-2017.12

8.                江苏百川高科新材料股份有限公司        多元协同催化氧化脱毒技术+高效低耗臭氧催化氧化深度处理技术        高浓度有机化工废水，400吨/天

生化尾水，1000吨/天        2014.1-2018.7

9.                阜宁澳洋科技有限责任公司        高效低耗臭氧催化氧化深度处理技术        粘胶化纤综合废水，50000吨/天        2017.5-2017.12

10.                安徽东至经济开发区        高效低耗臭氧催化氧化深度处理技术        生化尾水，4800吨/天        2017.4-2017.10

11.                天津北方食品有限公司        催化湿式氧化技术        糖精产品高浓度有机废水，80吨/天        2015.04-2016.03

12.                利民化工股份有限公司        催化湿式氧化技术        霜脲氰产品高浓度有机废水，144吨/天及120吨/天两套        2017.11-2018.10

13.                江苏中旗作物保护股份有限公司        多元协同催化氧化脱毒技术+废水液中焚烧技术        高浓度高毒性农药废水，100吨/天；高浓度含盐农药废水，100吨/天       

14.                江苏蓝丰生物化工有限公司        多元协同催化氧化脱毒技术+废水液中焚烧技术        农药生产废水，180吨/天；含盐农药废水，20吨/天

15.                联邦制药（内蒙古）有限公司        液中焚烧技术        生产线高浓度含盐废水，20吨/天、100吨/天各一套        2018.1-2018.12

南京工业大学是一所以工为主的综合性多学科大学，是首批国家 “2011计划”协同创新高校，该校的“化学工程与技术”是国家一级重点学科，设有“国家生化工程技术研究中心”、“国家特种分离膜工程技术研究中心”、“材料化学工程国家重点实验室”，拥有两院院士6名，国家“##计划”特聘专家32名，建有“全国石油和化工行业煤炭清洁转化节水减排工程实验室”、“江苏省化工污染控制与事故应急工程技术研究中心”、“江苏省工业节水减排重点实验室”。

南京工业大学作为主要完成单位，具体负责化工废水强化处理与回用关键技术研发与示范。该校成功研发了难降解有机化工废水多元协同催化氧化技术和生化尾水高效低耗臭氧催化氧化技术，形成了整体集成工艺。是ZL201711114755.4、ZL201310068481.5、ZL201510418293.X、ZL200710131116.9、ZL200810123924.5、ZL200710191006.1等授权发明专利的专利权人。承担了包括国家863计划重大专项“典型沿江化工区环境污染事故防范与应急示范”、 国家重大科技支撑计划项目课题、国家重大水专项课题、江苏省环保科研重点项目等多项国家及省部级项目，得到专家的一致认可。对创新点1、4有突出贡献。