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造紙、化工、石化、紡織等行業用水量大，在水資源越來越緊張的當下，控制這些行業的 用水是大勢所趨，這些行業進行廢水深度處理與回用是降低水耗的關鍵。最近幾年，華東理工 大學環境工程研究所針對不同行業廢水的特點，研究開發了一些廢水深度處理與回用技術，如 催化氧化技術、催化氧化-曝氣生物濾池組合技術、催化氧化-生物活性炭技術、催化還原-生物 組合技術、雙膜工藝等。

項目涉及的產品是鈦基合金，具體包括鈦鐵合金、鈦鋁合金以及鈦鋁釩合金等，其廣泛用于冶金、國防、軍工、航空、航天以及生物醫學等領域。目前，現有的鈦及鈦合金等鈦材的利用流程仍全是高鈦渣/金紅石-高溫氯化-真空還原-精制-海綿鈦-破碎-真空熔煉-鈦材這一高能耗、高污染的高成本生產工藝。東北大學在國家973、國家自然科學基金以及企業重大科技攻關等項目的聯合資助下，針對現有金屬熱還原法直接制備鈦基合金存在的鈦氧化物還原不徹底等技術難題，發明了基于噴吹金屬蒸氣深度多級還原直接冶煉鈦基合金的新技術，并突破了其噴吹金屬蒸氣深度還原裝備的技術難題，建成了噸級規模的基于噴吹深度多級還原裝備。成功制備出氧含量低于0.6%的低氧高鈦鐵；氧含量低于0.1%，氮含量低于200ppm的鈦鋁合金及鈦鋁釩合金，目前已完成20kg規模的放大試驗，建成了噸級規模的基于噴吹深度多級還原核心裝備，進入產業化和推廣應用階段。核心成果已獲得國家發明專利６項，整體技術及裝備水平世界領先。 項目研究形成了從方法-產品-裝備的原始創新，突破直接熱還原法制備鈦基合金的技術難題，實現了鈦合金的短流程清潔制備，為國家安全建設和社會經濟建設提供了戰略物質保障社會經濟效益顯著。未來5年，我國特種鋼精煉用高鈦鐵合金用量可達30萬噸，若投資建立一條深度多級還原直接冶煉低氧高鈦鐵的生產線，可實現年產量5000噸的規模，其總產值可達2.5億元以上，年均創造效益約5000萬元。建設一條1000噸規模的鈦鋁基鈦合金生產，其總產值可達2億元以上，年均創造效益約5000~8000萬元。因此項目建設將極大地拉動地方經濟。

一、項目簡介 智能計算MR成像主要是基于脈沖序列設計、成像、重建、處理與分析的全鏈路優化思想，利用人工智能領域的深度學習與大數據方法，研究新體制智能計算成像理論、方法與應用，突破現有系統將成像與分析分治難以兼顧的不足，從而為醫學臨床和科研提供新的、更快的成像手段、更好的成像質量以及更符合實際需求的成像模式。 二、前期研究基礎 無 三、應用技術成果1）基于深度學習的信息保持壓縮感知重建（左圖為填零重建、右圖為所提方法）

飲用水過程中預處理和深度處理通常是分別在飲用水常規處理工藝之前和以后，采 用適當地處理方法，將常規處理工藝不能有效去除的污染物或消毒副產物的前體物加以 去除，以提高和保證飲用水質。臭氧活性炭技術是目前飲用水處理中最為有效和經濟的 處理工藝之一，臭氧是一種強氧化劑，它對水體中病毒的滅活十分有效，將其作為飲用 水預處理技術，可氧化部分溶解性有機物和有效改善常規處理混凝效果。臭氧生物活性 炭采取先臭氧化后活性炭吸附，在活性炭吸附中又繼續氧化，這樣可以揚長避短，充分 發揮活性炭吸附和臭氧氧化各自所長，克服各自所短。通過該工藝，臭氧能使難氧化降 解的高分子有機物被氧化成易生物降解的低分子有機物，這不僅為炭柱降解有機物創造 了條件，也減輕了活性炭的吸附負荷。同時，臭氧氧化使水中有充足的溶解氧，反過來 又為好氧微生物的生命活動提供了良好的條件。其中，生物活性炭是利用微生物去吸收 利用被活性炭吸附的污染物，客觀上起到了使活性炭再生的作用。通過長期中試和生產 性試驗證實：對于微污染黃浦江原水，經處理后水質達到了《城市供水水質標準》（CJ/T 206-2005）要求和即將頒布的《生活飲用水衛生標準》要求。試驗結果處理后主要水質 指標氨氮≤0.5mg/L，CODMn≤3.0mg/L，能將 Ames 致突變試驗陽性的原水轉變為 Ames 致 突變試驗陰性的出廠水。

膜識別技術的應用 1.基于深度學習的虹膜識別算法性能達到國際先進水平； 2. 虹膜圖像采集采用全自動自適應技術，可以自動尋找虹膜，自動聚焦，在中遠距離范圍實現了高用戶友好性。 系統的性能遠高于市場同類產品； 3. 整套系統成本很低，遠低于市場同類產品，非常適合大規模應用 。

一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 近十幾年來，隨著污水廠一級A排放標準的提標改造工作的快速推進，有效削減了全國范圍內有機物、氮源及磷源的排放，有效緩解了水生態環境的壓力，在一定程度上控制了黑臭水體及富營養問題的發生。然而全國范圍內的水污染問題是分布不均的，部分流域存在環境容量較小、生態環境脆弱，容易發生嚴重環境污染問題，2015年環保部針對生態環境脆弱等敏感水體提出更為嚴格的特別排放限值。隨后北京、河南、天津、安徽、江蘇和浙江等省市相繼發布了新的地方排放標準，各地出臺的高標排放限值在污水處理廠掀起了新一輪的提標改造工作。

針對垃圾滲濾液中的COD、BOD5及氨氮濃度較高，水質水量變化大，污染物種類繁多，可生化性差的問題，研究開發的垃圾滲濾液全量化處理工藝實現了零濃縮液排放，出水水質達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)，該工藝基本不受水質水量變化的影響，自動化程度高，投資成本和運行成本為目前普遍采用的膜處理工藝的1/3。該工藝已經在渭南垃圾滲濾液處理場進行中試，取得良好效果。該工藝技術申請國家專利2項，已授權1項。

列車高速運行狀態下鋼軌磨損和病害容易加劇，鋼軌病害修復是保證列車安全穩定運行重要內容。打磨車用于城市軌道修復存在以下問題：①需要多遍打磨，作業效率低；②產生大量火花，存在火災隱患；③產生大量粉塵，對運行設施及環境產生較大影響。鋼軌銑磨車是一種清潔、高效、高精度的新型鋼軌修復設備，采用銑刀盤以成型銑削方式去除鋼軌表面材料，消除鋼軌缺陷，改善平順性。一次銑削深度可達3mm，軌距角處可達5mm，一遍即可完成作業，作業速度可達2km/h。工作清潔，無火花、粉塵，鐵屑可收集，環境友好。修復精度高、維護成本低、線路適應性好，無須拆除護軌及信號裝置，適應地鐵小限界要求。應用：項目將形成鋼軌高效輕量化智能銑磨作業系統年產5臺（套）的生產能力，新增年產值4億元，技術性能達到或超過國外同類型產品水平，全面替代進口。

雙碳目標下，我國正逐步構建起以新能源為主體的新型電力系統。風電是其中關鍵一環，發揮著愈加重要的作用。隨著風電機組的高度變高，以節省成本為目的進行結構輕量化設計是當前風電發展的必然方向。其中海工基礎與風電機組由于設計分工不同，國內一直沿用傳統的分離式設計，在塔架底部進行數據交互與迭代設計，導致投資占比增高，設計方法冗余度大，建設階段成本浪費。如何解決分離式設計的弊端，開發更高效的一體化輕量化設計方法是破局痛點的關鍵所在。 針對鋼制塔筒結構，開展失效型式分析，考察不同參數對鋼筒性能的影響；針對海上風電機組基礎結構成本高、材料浪費嚴重的問題，以NREL 5MW海上風電機組的三腳架和導管架基礎結構為例開展拓撲優化輕量化設計研究，最終實現結構輕量化設計，得到性能更優，質量更輕的海上風電機組基礎結構。 創新點 針對鋼制塔筒結構，開展了各類失效型式分析，并考察了設計參數對結果的影響，形成一套鋼制塔筒輕量化設計方法。 以5MW海上風電機組模型作為參考模型，將拓撲優化方法引入海上風電機組三腳架和導管架支撐結構的輕量化設計，并進行模態分析、剛強度計算，得到一套在概念設計階段、考慮結構－載荷耦合效應下海上風電機組三腳架和多導管架的拓撲優化設計及仿真流程。 市場前景 在目前陸上、海上風電機組大型化的趨勢下，結構的安全設計、輕量化設計將會成為制約行業發展的一個重要難題，而將拓撲優化及有限元仿真引入風電機組結構設計中可有效解決此類問題。 應用案例 航天萬源2MW直驅風電機組塔筒，減重10tons； 5MW海上風電機組三腳架支撐結構，減重276.54tons; NREL 5MW海上風電機組導管架支撐結構，最大位移減少14.89%、最大等效應力減小26.66%。 獲獎情況 張承婉、楊曉宇、陳卓；指導教師：龍凱，一帶一路暨金磚國家技能發展與創新技術大賽－工程仿真創新設計賽項（研究生組），團體優秀獎 張承婉；指導教師：龍凱，第三屆中國工業互聯網大賽二等獎 丁文杰，本科生，2020年畢業，論文題目“塔筒法蘭螺栓疲勞失效機理和法蘭輕量化設計”，校級優秀論文 丁文杰、李澤陽、季元、張承婉；指導老師：廖海濤、龍凱，兆瓦級海上風力發電機組三腳架基礎結構設計與強度校核分析APP，第三屆中國工業互聯網大賽，工業互聯網+數字仿真專業賽二等獎 張承婉、陸飛宇、張錦華；指導老師：龍凱，中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽北京賽區一等獎 張錦華，指導老師：龍凱，海上風電機組多導管架的拓撲優化方法研究.2020年北京市普通高校優秀本科畢業設計（論文）