环境工程
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环境工程学科

本学科1994年被评为河北省重点学科,师资梯队结构合理,围绕国家可持续发展战略和清洁生产技术开展了工业废水处理及资源化、工业废气控制技术与设备、环境监测生物传感器技术和绿色分离理论及技术等方面的研究,1994年以来共完成国家及省部级科研项目60余项,科研成果中获省部级科技进步奖28项,发表论文700多篇,SCI收录21篇。

研究方向之一工业废处理及资源化

研究方向之二工业废气控制技术与设备

研究方向之三环境监测生物传感器技术

研究方向之绿色分离理论及技术

工业废水处理及资源化

随着全球人口的快速膨胀和经济的高速发展,水资源短缺、水环境污染严重的发展态势日益加剧,已成为制约社会可持续发展的重要因素。河北省是严重缺水地区之一,环绕京津地区,制药、精细化工、钢铁、石化等工业发达,水资源和水环境问题尤为突出。本研究方向数年来始终围绕水资源的可持续利用、水环境污染预防和控制等区域重大环境问题,开展工业节水减污的理论及技术、工业废水治理理论及新技术、新型水处理药剂研发等方面的研究,在大型工业企业水资源配置优化、高效厌氧反应器的研发及应用、有毒和难降解废水的处理集成新技术等方面取得系列标志性成果,为河北省地方经济的健康发展做出了突出贡献。

1973年开始采用厌氧消化进行化工、制药废水处理的研究,完成了国家城乡建设环境保护部的厌氧消化法处理部分制药混合废水的中型试验厌氧消化法处理甲醇废水等研究课题,成为我国较早从事厌氧生物处理技术研发与应用的单位之一。此后在该领域承担了七五“八五”国家科技攻关课题、省部级重大攻关课题、重大科技招标课题31项。在厌氧生物处理关键技术参数优化、大型厌氧反应器的工业放大理论与应用、厌氧与好氧组合的高效衔接过渡技术、生物组合技术用于高盐度、高悬浮物、高氨氮、低温、低基质浓度等工业废水达标处理、高活性厌氧颗粒污泥工业化可控生产技术等方面取得了系列重要创新性成果,在46家企业废水处理实际工程中分别得到了验证性应用。系列研究成果共获国家科技进步三等奖1项、省部级科技进步二等奖3项,三等奖10项。

针对钢铁和石化工业废水治理及资源化过程存在的技术关键问题开展应用基础和应用示范研究,先后承担中石化重点课题、省重点攻关课题、省重大科技招标课题等10余项,在系统研究行业用水与排水特点的基础上,开发了石化企业水资源优化配置及节水减污技术,研制出了具有独特分散及缓蚀功能的系列水处理剂,解决了企业长期排水不达标和废水资源化过程中出现的结垢及腐蚀的技术难题,大幅度提高了水回用率和节水效果。上述成果已经在9家钢铁和石化企业得到了应用,年节约新鲜水达2000m3/a,取得了显著的环境效益和经济效益。其中,“工业水处理系列水处理剂”、“工业废水再利用技术研究”、“石化行业水资源优化配置及节水减污技术”分别获得1998年河北省科技进步三等奖、1999年国家建设部科技进步三等奖和2003年河北省科技进步三等奖。

重点依托本研究方向建设的“河北省污染防治生物技术重点实验室”和“国家环境保护制药废水污染控制工程技术中心”分别于2001年和2004年圆满地通过主管部门验收,受到了与会专家和领导的高度赞誉。

5年来承担了国家、省部级重点科研项目共21项,先后公开发表学术论文110余篇,其中被三大索引收录13篇,出版(或参编)专著、教材5部。

本研究方向拥有一支职称、年龄、知识结构合理,研究方向稳定的学术骨干队伍,具有先进、完善的实验设施和研究条件,目前拥有研究经费210万元,经费充足。

工业废气控制技术与设备

空气污染已经成为世界性的环境问题,严重威胁着人类的生存与发展。而工业生产过程中排放的气体污染物是空气污染物的重要来源。工业废气中的主要污染物,一类是固体颗粒污染物,一类是有毒有害的气体污染物,我国和河北省能源结构均以燃煤为主,二氧化硫和可吸入颗粒物是区域内首要空气污染物。本研究方向主要进行工业废气中污染物形成与净化机理研究及废气治理新技术、新设备的开发。

在工业废气污染控制理论及技术方面:对不同条件下煤燃烧过程中氮氧化物、SO2等污染物生成的机理及控制理论、对废气中污染物的去除机理与方法、城市大气污染成因与对策、城市能源结构优化与空气环境质量改善等作了深入的研究,取得了高水平的学术成果。

该方向自上世纪90年代初开始在烟气治理及工业废气净化方面开展研究,开发的SW型高效脱硫剂在含硫废气净化方面得到了广泛推广应用,取得了良好的经济环境效益,1994年获河北省科技进步三等奖。“工业窑(锅)炉消烟除尘脱硫装置的研究”针对我国较难解决的中小型工业窑炉的排烟污染问题,在建立微尘核凝聚机理及数学模型、探讨消烟脱硫除尘相关影响条件的基础上,优化了设备结构的设计,研究开发出对微尘(PM2.5)和二氧化硫具有较高效率的净化装置,使其技术性能达到国内同类设备的领先水平,并获得国家专利,2001年获河北省科技进步三等奖。2002年被列入河北省科技成果重点推广计划,在全国40多家企业推广应用,2004年获河北省科技进步二等奖。    

在恶臭气体净化方法与技术的研究方面:开发了生物法净化含硫(恶臭)气体和含Nox气体的技术,筛选出适用于含硫(恶臭)气体和含Nox气体净化的高效菌种。研究成果在制药、印刷、环保等多家企业应用,设计完成了生物法除臭、吸附法除臭、化学吸收法除臭、堆肥植物吸附法除臭等多项工程,取得了良好的社会效益和环境效益。

本研究方向积极开展国内和国际间的学术交流与合作,学术带头人多次出国交流讲学,在国际及全国学术会议上担任该领域分会执行主席。

5年来,鉴定成果8项,在国内外发表论文60多篇,其中15篇被SCI收录,在国际同行中具有一定的影响。

本研究方向具有较强的连续性和延伸性,学术梯队合理稳定,科研力量雄厚,研究经费充足,研究仪器设备齐全,具有先进的烟气测试仪器及多种气体净化实验装置,能满足本方向研究的需求。

环境监测生物传感器技术

生物传感技术是利用细胞、微生物、酶、抗原和抗体等生物敏感单元对物质特性响应对污染物实现监测的技术总称,生物传感技术具有的高灵敏度、选择性和可实现在线监测的特点,是目前环境监测领域最新发展的技术要求。随世界范围环境质量和生态安全的问题加剧,传感器技术在环境监测等领域表现出广阔发展前景。生物传感器技术涉及环境、生物、化学、电子和仪器仪表等领域知识,属多学科交叉、综合研究方向。

研究方向是在20余年环境监测教学和科研基础上形成,自1980年开始环境监测仪器设备开发研究,于1985年开始了生物传感器在环境监测中的应用研究与开发工作。研制开发的“微生物膜BOD测定仪实验样机”,在微生物固定化成膜技术方面有独特的创新,微生物膜使用寿命与性能达国际先进水平,1995年获河北省科技进步三等奖。其后完成了微生物传感器法甲醇测定仪研究、“硫化合物测定仪(微生物法)的研究”等课题工作,参与完成的九五国家科学仪器攻关课题污水BOD在线自动监测系统的研制,2002年通过国家验收,并实现了成果的产业化,2004年获河北省科技进步三等奖。2001年通过投标承担了海水中生物耗氧量现场监测技术海水有机磷现场监测生物传感器的研究4项国家“十五”863计划海洋监测子专题和青年基金研究项目。

研究方向经多年发展,在微生物固定化成膜技术方面有独特的创新,微生物膜使用寿命长与性能达国际先进水平;在传感器特性响应微生物筛选、驯化和固定化等方面形成了自己的核心技术和优势,已获得具有自主知识产权的特性响应菌株多株;在传感器设备集成上形成了完善的技术支撑体系,完成的国家“十五”863计划海洋监测项目海水生化需氧量在线测定仪成功完成国家级海上实验,仪器通过国家科技部组织的验收,鉴定为国际先进水平。

本研究方向的老一辈学术带头人孙裕生教授曾任全国高校环境工程专业教学指导委员会环境监测组组长,主编的《环境监测》由高教出版社出版,是国内环境监测教学首选教材,以该教材为基础的科研项目1998年获中国纺织总会科技进步二等奖,2004年作为普通高等教育“十五”国家级规划教材第三版修订出版。

本研究方向人员职称、学历及年龄结构合理,研究条件良好。近5年发表学术论文60余篇,申请专利8项。

绿色分离理论及技术

传统的环境工程主要是对末端污染的治理,不能从根本上解决环境污染问题,为此,倡导从源头上消除污染的绿色化学应运而生。本研究方向运用当代物理先进技术和化学方法相结合,研究和开发环境友好的新工艺、新技术、新产品,从而减少或消除对人类健康或环境有害的原料、产物、副产物、溶剂和试剂的使用和产生,最有效地利用原料,最充分地生产有用产品,实现原子经济和零排放,从源头上消除污染,实现资源-环境-经济-社会的协调与和谐。

本研究方向早在1996年就开始了相关研究工作,具备坚实的理论基础,在实践中积累了丰富的研究经验并取得了显著成果。2001年完成的河北省科技厅科技攻关项目“葡萄籽中有效成分的提取低聚黄烷醇技术”,荣获河北省山区创业二等奖(等同于科技进步奖)。2002年承担的河北省重大科技攻关项目“葡萄籽中有效成分的提取技术及综合利用研究”,以超临界CO2作为萃取介质,从葡萄加工产生的废弃物葡萄籽中提取出高附加值的活性物质低聚原花色素、葡萄籽油,提取后的残渣发酵后作为肥料,实现了废弃物的再利用。该研究200411月通过专家鉴定,达国际先进水平。完成的河北省科技厅科技攻关项目“姜酚的超临界流体萃取-精馏技术”,2003年通过专家鉴定,达国际先进水平,已申报国家专利,2005年获河北省科技进步三等奖。2004年完成的河北省科技厅科技攻关项目“低聚黄烷醇抑菌活性及其应用研究”,以葡萄架共产生的废弃物葡萄籽为原料,采用多种方法从中提取活性物质黄烷醇,将其用作无公害植物源杀菌剂替代化学农药,可消除使用化学农药对生物和环境带来的严重危害,成果达国际先进水平。目前在研相关课题包括河北省科技厅科技攻关重大专项“超临界流体萃取苹果渣中苹果多酚”。该课题以苹果加工产生的废弃物苹果渣为原料,采用超临界CO2提取活性物质苹果酚。河北省科技厅科技攻关项目“超临界流体萃取穿山龙中薯中薯蓣皂甙元”。该课题采用酶催化技术与超临界萃取相结合,研究从穿山龙植物中提取原料药薯蓣皂甙元的最新技术工艺。石家庄高新技术开发区科技攻关项目“超临界流体萃取分离莪术中β-榄香烯”,采用超临界CO2流体萃取-精馏技术从中草药莪术中提取具有抗癌活性的物质β-榄香烯。

上述研究成果其特点表现在:超临界流体萃取-精馏技术。将超临界萃取与超临界精馏结合,解决了复杂物质的绿色分离问题;将酶催化技术与超临界萃取相结合解决了传统提取方法酸水解-有机溶剂萃取带来的环境污染。

本研究方向五年来获奖成果2项,鉴定成果3项,均达国际先进水平。发表论文80余篇,其中25篇被SCI收录,2篇被EI收录,申请发明专利6项,实用新型专利4项。

本研究方向拥有一支职称、年龄、知识结构合理,研究方向稳定的学术骨干队伍,具有先进、完善的实验设施和研究条件,目前拥有研究经费180万元,经费充足。

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