哈尔滨工程大学科技成果——船舶生活污水氮磷处理关键技术

哈尔滨工程大学科技成果——船舶废弃物处理
项目概述
新型膜生物反应器和一体化生物降解反应器相偶联的新型船舶废弃物处理系统。

该系统一方面可进行船舶废弃物的高效梯级降解与无害化处理，另一方面在降解过程可产生生物柴油、氢气、甲烷等能源物质，实现船舶废弃物的资源化回收利用。

规划进一步开展船舶多元废弃物的降解产能工艺与理论研究，尽快实现船舶多元废弃物资源化处理过程的产业化应用，开展国际合作，提高我校在该领域的国内、国际知名度与行业领先地位。

设计并搭建出体积为3L和15L的小试规模船舶废弃物处理装置，包括主体装置、进出水箱、耦合加热系统等结构单元，在利用船舶废弃物的同时能够高效同步产氢产甲烷。

采用响应曲面法考察了环境要素中容积负荷、pH和碱度及其交互作用对船舶废弃物降解产能效能的影响。

采用响应曲面试验设计得出了有机负荷、pH和碱度适宜取值范围，其数值分别为12kgCOD/m3/d，6.0和400mg/L。

用荧光原位杂交技术解析了装置启动过程中Clostridiumspp.和总菌的空间分布和动态变化。

Clostridiumspp.和总菌数量均随装置启动过程逐渐增加，Clostridiumspp.在总菌中所占比例亦逐渐增加，为装置后续的稳定高效降解产能提供了良好条件。

项目成熟概况小试中试成果，有待推广。

应用范围海洋工程、船舶工程等领域。

哈尔滨工程大学科技成果——船舶柴油机脱硝系统项目概述
随着国际和国内相关水域和港口对船舶NOx排放的限制更加严格，利用SCR后处理装置是使得船舶柴油机的NOx排放能满足排放区的法规的最有效的方法。

在船舶行业大力发展，船舶制造量每年迅速增长的趋势下，若研究成果大范围推广，经济效益和社会效益显著。

国际IMOTierⅢ排放法规即将实施，以及国内相关水域船舶排放控制区的设立，对船舶NOx的排放限值将更加严格。

本项目利用后SCR处理装置降低船舶柴油机NOx的排放，项目的任务已经全部完成。

通过项目研究，完成了SCR系统样机研制，搭建了柴油机SCR系统试验台架，试验结果表明加装SCR后，柴油机NOx的排放满足IMOTier Ⅲ排放标准。

知识产权情况
一种SCR系统管道内氨气浓度均匀性的测量方法，CN103969403B；
多级导流叶片式静态混合器，CN103585908B；
SCR系统旋转喷射式混合器，CN103962023B。

项目成熟情况
完成了SCR系统样机研制，搭建了柴油机SCR系统试验台架，试验结果满足IMOTierⅢ排放标准。

目前该系统准备进行CCS认证，处于试生产阶段。

应用范围
船舶柴油机脱硝后处理等领域。

哈尔滨工程大学科技成果——利用微藻的深度净污
技术及藻泥制氢系统
项目概述利用海洋微藻富含碳水化合物、蛋白质、粗纤维的特点，自主设计并制作了一体化除苔产氢系统，利用生物发酵制氢技术将浒苔转化为氢能，实现废物利用。

该系统可以实现从进料—厌氧反应—产生氢气—电能转化和出水回收的完整运行，并且维持系统运行的大部分能量来自太阳能，采用闭式水循环方式，完全回收系统自身的排水。

整个系统达到处理海洋污染和高效产生能源的双重目标。

系统特点
1、以富含氮磷的城市污水混合海水为微藻的生长基质，达到二级出水排海前水质深度净化的目的；
2、微藻在生长过程中，通过光合作用，可以固定大气中的二氧化碳，从而达到降低碳排放的目的；
3、选取藻泥为底物，或在浒苔爆发期，以粉碎的浒苔等生物质为底物，将厌氧发酵技术引入藻体生物质处理过程，设计一体化连续流反应器，能够对底物进行二次处理，最大程度的利用底物，提高产氢效率；
4、实现循环回收的完整运行，同时系统运行的大部分能量来自太阳能和热泵节能系统，减少了电能消耗，水循环采用闭式循环方式，节约水资源。

项目成熟情况现正申请海洋可再生能源专项资金支持。

应用范围发酵法生物制氢工业化领域。

哈尔滨工业大学科技成果——低C/N比污水连续流脱氮除磷工艺与过程控制技术主要研究内容（1）提出原创理论和方法2项：1、污泥缺氧发酵反硝化新理论，首次提出将反硝化过程嵌入厌氧发酵过程，形成“水解酸化-产氢产乙酸-反硝化”的新型缺氧发酵反硝化生化反应链，构建水解发酵菌群和反硝化菌群协同合作互惠互利的微生物生态体系，也即污泥缺氧发酵反硝化系统；2、污泥内碳源原位集成式开发应用新方法，首次构建复合式的污水污泥共发酵体系，并将其集成至连续流污水脱氮除磷处理系统，实现污泥内碳源原位集成式开发应用强化污水脱氮除磷。

（2）开发新型脱氮除磷连续流集成应用与过程控制技术3项：将新型脱氮除磷关键技术与常规连续流工艺进行优化整合，形成优势互补的3项新型脱氮除磷集成应用技术：1、常温下A/O法短程脱氮处理低C/N比污水；2、“一碳两用”的反硝化除磷A2/O法处理低C/N比污水；3、同步硝化反硝化在处理低C/N比污水中的强化与应用。

新技术的集成应用能减少低C/N比污水脱氮除磷过程的碳源需求，整体提升污水厂氮磷去除能力。

（3）实现低C/N比污水氮磷达标排放的改良连续流工艺及过程控制技术5项：面向强化低C/N污水原水碳源脱氮除磷实现达标排放而提出5项改良工艺和技术：1、提高A/O控制水平以增强其稳定性的多目标过程控制技术；2、充分利用原水碳源实现一级A标准的分段进水工艺；3、强化低C/N比污水脱氮性能的合建式奥贝尔氧化沟改良工艺；4、优化控制高效脱氮的A/O+接触氧化组合工艺；5、A2/O+曝气生物滤池组合深度脱氮除磷工艺。

技术指标本项目重点改良并开发了5项连续流污水脱氮除磷新工艺及技术，包括提高A/O控制水平以增强其稳定性的多目标过程控制技术；充分利用原水碳源实现一级A标准的分段进水工艺；强化低C/N比污水脱氮性能的合建式奥贝尔氧化沟改良工艺；优化控制高效脱氮的A/O+接触氧化组合工艺；A2/O+曝气生物滤池组合深度脱氮除磷工艺。

哈尔滨工程大学科技成果——船舶废气洗涤脱硫系统
项目概述
2014年11月，国家发改委针对船舶工业转型升级发布了专项征集意见，明确未来3到5年重点支持高端船舶、海洋工程装备、船用设备等产业的核心竞争提升项目，尤其要加强产学研用实质性融合的技术密集型创新项目的支持力度。

项目组研发的船舶废气洗涤脱硫系统属于多学科交叉的技术密集型产品，国外同行一直将其作为企业的核心竞争力对中国实行技术封锁，是本专项计划的重点支持内容，设备在高端船舶、海工装备、船舶动力的绿色节能高效改等方面有着不可替代的技术优势，产品符合国家产业转型升级的政策导向，有着很好的市场前景与社会与经济效益。

本产品研发发展受到国家机关和省市区各级领导的重视和认可，表示对产品的产业化将给予政策和资金支持。

共申请发明专利14项：
一种船舶柴油机废气洗涤脱硫的设备；一种用于提高船舶废气吸收塔效率的填料的制备方法；一种用于船舶洗涤脱硫系统废液的处理装置及其处理方法；一种船舶柴油机废气洗涤脱硫的设备；船用柴油机脱硫填料塔；气动式自动控制三通阀门；一种用于船舶的双回路脱硫装置；一种用于处理船舶排放废气的系统；一种船舶柴油机废气余热回收装置；一种用于船舶废气脱硫洗涤液pH的自动控制方法；船舶动力装置集成式废气洗涤脱硫设备及控制方法；一种用于二冲程柴油机的废气污染物联合脱除装置；船舶中速柴油机废气脱硫与废热回
收联合循环系统；船舶柴油机NOx和SOx联合减排装置及控制方法；一种船舶二冲程柴油机废气再循环系统及控制方法。

项目成熟情况该技术成熟，正处于样品阶段。

应用范围高性能船舶领域。

哈尔滨工程大学简介哈尔滨工程大学，前身为新中国第一所高等军事技术学府“中国人民解放军军事工程学院”（世称“哈军工”），陈赓大将为首任校长，1966年学校更名为哈尔滨工程学院，1970年文革期间哈军工被肢解，以海军系、原子系、导弹系战术导弹分部及其它各系部留守教师为基础重新组建而成，1994年更名为哈尔滨工程大学。

学校原隶属于国防科工委，现隶属于工信部（由原国防科工委、信息产业部等合并）是“国防七校”、“东北五校”之一，是我国“三海一核”领域最大的高层次人才培养基地和重要的科学研究基地，被国家授予“航母建设突出贡献奖”唯一获奖院校。

学校是国家“首批27所211工程”、“985工程优势学科创新平台”、“56所研究生院”、“1959年首批20所全国重点大学”、“1960年64所全国重点大学”、“1978年88所全国重点大学”之一，是“国际船舶与海洋工程创新与合作联盟”、“中国船舶与海洋工程大学联盟”牵头高校，是“中俄工科大学联盟”创始成员之一，入选国家“卓越工程师教育培养计划”、“21世纪人才强军计划”、“国家建设高水平大学公派研究生项目”计划，学校由国防科工委、海军、教育部、黑龙江省四方重点共建。

学校现有教职工3083人，其中专任教师1800人，博士生导师406人 (不含兼职)，院士16人（全职+共享+外籍），973首席科学家12人，千人5人，长江学者10人。

学校设有40多个科研机构以及150多个科研和教学实验室，其中国家级科研机构21个，包含：国防科技重点实验室2个，国防重点学科实验室2个，国家工程实验室3个，国家级国际联合研究中心1个，国家级国际科技合作基地1个，国家级学科创新引智基地3个学校有一级学科博士点12个，一级学科硕士点27个，博士后科研流动站（工作站）14个。

学科专业中，一级学科国家重点学科1个、二级学科国家重点学科1个，国防特色学科11个，“十二五”黑龙江省重点学科群1个、一级学科11个。

哈尔滨工程大学科技成果——复合吸附式船体清刷机器人哈尔滨工程大学科技成果——复合吸附式船体清刷机器人项目概述水下船体清刷机器人是一种用于船舶壳体清洗的高新科技自动化设备，可广泛应用于船舶维修行业市场，面对的客户群包括船舶修理厂、船舶运输公司、军用舰船等客户群体。

本项目所研发和产业化的水下船体清刷机器人是应用于船舶维修行业的高新科技产品，能够解决传统清刷技术所固有的问题（如船舶入坞成本高、作业危险度高等）。

本产品应用了公司独有核心专利复合吸附技术和自主导航技术，提高了机器人的有效作业清洁区域和工作效率，与市场同期产品相比具有明显的竞争优势，填补了国内外产业空白。

复合吸附水下船体清刷机器人是采用磁吸附和推进器吸附这两种吸附方式附着在船体上进行工作的，并采用高压水对船体表面进行清刷。

我国船体的表面清理工作主要在船坞进行喷砂处理，污染严重、修船期长，船坞不足。

国外采用潜水员驾驶的清刷机具，而该水下清刷机器人通过磁轮和螺旋桨负压复合吸附在船体上进行清刷，无需进坞，港口停泊就可以对船体进行维护。

该产品市场定位清晰，目标市场为船舶维修行业市场，从细分市场来看属于维修行业下的船体清洗服务行业。

此市场容量份额高，粗估每年仅中国船舶清洗服务市场产值就约为24亿元人民币。

每年全球的船舶清洗服务市场产值约为700亿元人民币。

在经济效益上，使用具有自主式的水下船体清刷机器人，可以大量降低船体航行的耗油量，节省人工清刷船体的费用，为船体长期的使用带来方便；在清刷效率上，使用该船体清刷机器人可以针对不同的污损物采用不同的清洁刷，例如专门提供清刷海藻、藤壶的刷盘，既提高了清刷效果，又显著提高了清刷效率；在操作人员上，使用自主式的船体清刷机器人可以实现机器人的自主式清刷，不需要工作人员下潜到水底进行控制，也不用船舶专门进入到船坞进行清理，可以节省大量的人力、物力和时间；在国家利益安全上，机器人在水下船体清刷技术的应用方兴未艾，具有极大的应用价值和市场潜力，研究这种船体清刷机器人可以让我国在机器人清刷方面抢到制高点，同国外的产品可以进行自由竞争，跟上国际科技研究的潮流。

哈尔滨工程大学科技成果——高效船舶生活污水处理项目概述针对目前IMO提出的日益严格的船舶生活污水处理标准，研发出A-O膜生物法，联合电絮凝、过滤、紫外等物化方法的处理装置。

具有出水水质好、体积小、抗冲击负荷能力强、自动化程度高、尤其具备脱氮除磷效果好的突出优点。

规划进一步与大型企业开展联合申报课题、开发应用产品等密切合作，促进该新技术的产业规模化应用，固定行业领先地位。

具体上，搭建出新型船舶生活污水处理装置总容积约1.8m3，有效容积1m3，设计处理量为2100L/d（相当于30人每天产生的黑水量）。

与同类型装置相比，该装置具有体积小、抗冲击负荷能力强、自动化程度高等突出优点。

在实际运行过程中，处理量达到5000L/d（相当于70人每天产生的黑水量）时，该装置仍然能够达标排放。

该新型装置对船舶生活污水中有机污染物具有高效处理效果。

当考察该装置对COD的处理效果时，当进水COD浓度由通常的300mg/L 增加到1000mg/L以上时，系统出水COD始终保持在100mg/L以下，完全满足IMO排放标准。

另一方面，该新型船舶生活污水处理装置具有良好的脱氮除磷效果，其主体——多级环流膜生物反应器的独特运行模式使之对总氮具有较好处理能力。

装置中的除磷吸附柱对船舶生活污水中的磷具有良好去除效果，可以达到IMO新标准对总氮和总磷的处理要求（出水总氮小于20mg/L或去除率大于70%，以及出水总磷小于1mg/L或去除率大于80%）在国家自然科学基金支持下，我们利用先进分子生态学技术对装置内的功能微生物进行了机理研究。

采用荧光原位杂交技术对装置内进行有机物去除的β-变形菌、进行脱氮的氨氧化菌进行了定量分析。

分析结果表明，随着处理过程的延伸，β-亚纲变形菌增长较快，逐渐形成MBR反应器中优势菌群，在COD去除率最大时β-亚纲变形菌丰度达到峰值。

这与装置对进水COD的较好去除效果相对应。

另一方面，微生物群落中氨氧化细菌丰度较高，平均约占总菌的11.6%，占β亚纲变形菌的72.6%，从机理上解释了装置的良好脱氮效果。