120重金屬污染土壤靶向修復(fù)共性關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用

1、2019年度國家科學(xué)技術(shù)進步獎提名公示材料項目名稱重金屬污染土壤靶向修復(fù)共性關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用提名單位教育部提名意見（不超過600字）本項目針對我國場地土壤污染防治與安全利用的現(xiàn)實需求，以及國 際土壤污染防治科技領(lǐng)域發(fā)展趨勢，通過理論分析、技術(shù)研發(fā)與工程應(yīng) 用相結(jié)合，系統(tǒng)研究了土壤重金屬常溫化學(xué)固化能否達到高溫熔融固化 的效果以及固體廢物能否在常溫下制備亞納米環(huán)境修復(fù)材料等問題，在 “材料一裝備一技術(shù)”的不同層次上研發(fā)重金屬污染靶向修復(fù)的關(guān)鍵技 術(shù)。本項目圍繞重金屬污染土壤常溫固相反應(yīng)理論，高性能關(guān)鍵材料制 備技術(shù)，修復(fù)關(guān)鍵裝備設(shè)計技術(shù)、修復(fù)過程控制及工藝優(yōu)化技術(shù)等關(guān)鍵 問題開展系統(tǒng)研究，建立

2、了重金屬污染土壤靶向修復(fù)的理論和技術(shù)體系， 拓展應(yīng)用于污淤泥安全處置、礦山生態(tài)修復(fù)、湖泊內(nèi)源修復(fù)，為我國重 金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)創(chuàng)新、修復(fù)材料和裝備體系完善提供了關(guān)鍵性技 術(shù)支撐。項目獲得國家發(fā)明專利授權(quán)60項，在市政、交通、礦山和環(huán)境 工程領(lǐng)域已獲國家級、省級工法，省級技術(shù)規(guī)范，地方產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等12項， 獲省部級一等獎項3項，其中教育部一等獎1項、發(fā)明創(chuàng)業(yè)特等獎1項， 中國專利優(yōu)秀獎1項、金橋獎1項，中國國際發(fā)明專利展覽會金獎1項。 建立了年產(chǎn)100萬噸的重金屬污染土壤靶向修復(fù)材料生產(chǎn)基地，自有專 利產(chǎn)品遠(yuǎn)銷到德國和蒙古等地。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)及工程技術(shù)領(lǐng)域得到了較 高認(rèn)可，推動了環(huán)境修復(fù)工程與固體

3、廢物循環(huán)利用學(xué)科的發(fā)展。對照國家科技進步獎授獎條件，我部決定提名重金屬污染土壤靶向 修復(fù)共性關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用為2019年度國家科技進步獎二等獎。項目簡介土壤安全是國家安全的重要組成部分，是重大的民生問題。隨著經(jīng) 濟社會的快速發(fā)展，我國面臨巨大的土壤污染問題，“毒地開發(fā)”的事件 頻發(fā)，全國土壤污染面積超過了 100萬km2,嚴(yán)重地威脅了我國生態(tài)環(huán) 境安全。當(dāng)前，土壤污染主要是重金屬及復(fù)合型污染，修復(fù)技術(shù)成本高， 且二次污染嚴(yán)重；修復(fù)材料能耗高，且主要依賴進口；設(shè)備效率低，且 成套應(yīng)用程度低。嚴(yán)重地制約了我國土壤修復(fù)技術(shù)水平提高，難以滿足 我國土壤污染防治與安全利用的戰(zhàn)略需求。針對國家土壤污染防

4、治攻堅戰(zhàn)的重大需求，本項目突破了污染土壤 修復(fù)材料、關(guān)鍵裝備、修復(fù)過程控制與工藝優(yōu)化技術(shù)等共性技術(shù)瓶頸， 建立了重金屬污染土壤靶向修復(fù)的理論和技術(shù)體系，開發(fā)了高性能靶向 系列修復(fù)材料，研制了低能耗高效污泥固液射流攪拌裝備，重金屬穩(wěn)定 化率達95%以上，污染土壤安全利用率達85%，修復(fù)成本降低40%，為 打好土壤“污染防治攻堅戰(zhàn)，提升生態(tài)文明，建設(shè)美麗中國”提供了重 要技術(shù)支撐。本項目的主要研究內(nèi)容與創(chuàng)新成果：1、發(fā)現(xiàn)了重金屬污染土壤修復(fù)同相類同相常溫固相反應(yīng)規(guī)律，創(chuàng)建 了重金屬污染土壤靶向修復(fù)理論技術(shù)體系，解決了重金屬污染土壤防治 技術(shù)成本高、能耗高、二次污染重等難題，實現(xiàn)了重金屬污染土壤常溫

5、 修復(fù)后固化體的各類重金屬浸出毒性達到高溫熔融固化效果。2、構(gòu)建了固體廢物活性的三層次結(jié)構(gòu)模型和固體廢物粉磨動力學(xué)模型，揭示了亞納米級固體廢物在弱堿環(huán)境下的水化反應(yīng)作用機理，研制 了以固體廢物為主要原料的硅鋁基土壤固化劑和高硫型土壤修復(fù)劑等5 種修復(fù)材料，解決了土壤修復(fù)材料主要依賴進口的難題。3、創(chuàng)建了淤污泥綠色改性低能耗高效脫水與尾水深度處理一體化技 術(shù)和土壤場地即時碾壓回填技術(shù)，研發(fā)了污泥固液射流攪拌和場地土壤 原位均混等成套裝備，開辟了大規(guī)模污泥安全處理與場地土壤修復(fù)新途 徑。施工效率提高30%以上，降低材料用量30%以上。已發(fā)表論文200余篇（SCI 100余篇）；獲得國家發(fā)明專利授權(quán)

6、60 項，制定國家級、省級工法，省級技術(shù)規(guī)范及地方產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)11項，獲省 部級一等獎項3項，其中教育部一等獎1項、發(fā)明創(chuàng)業(yè)特等獎1項，中 國專利優(yōu)秀獎1項、金橋獎1項，中國國際發(fā)明專利展覽會金獎1項。建立了年產(chǎn)100萬噸的重金屬污染土壤靶向修復(fù)材料生產(chǎn)基地，自 有專利產(chǎn)品遠(yuǎn)銷到德國和蒙古等地。廣泛應(yīng)用于近300項工程項目中， 國內(nèi)市場占有率50%以上，降低施工成本40%，實現(xiàn)了 “泥變成土，土 變成巖石”，實現(xiàn)了土地安全利用1.5萬畝以上、利用固體廢物3億噸以 上，近三年該項目累計實現(xiàn)經(jīng)濟效益達223.16億元。國家主席習(xí)近平、 前國務(wù)院總理溫家寶、時任國家發(fā)改委副主任何立峰考察工程現(xiàn)場，給 予

7、了高度評價。鑒定意見本項目成果（1）基于工業(yè)廢渣的高強耐水土壤固化劑研制及應(yīng)用（2） 淤泥改性成套技術(shù)研究、設(shè)備研制及工程示范（3）燃煤電站污染綜合治 理及污水資源化技術(shù)-煙氣凈化副產(chǎn)物的綜合利用技術(shù)研究（4）污泥機 械脫水化學(xué)改性一體化處理技術(shù)（5）利用低品位工業(yè)廢渣開發(fā)特種膠凝 材料及產(chǎn)業(yè)化（6）氟石膏無害化處理及資源化利用關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與示范， 這六個項目通過了專家驗收與鑒定。余永富院士，張勇傳院士等專家認(rèn) 為兩項成果達到國際領(lǐng)先水平。學(xué)術(shù)刊物應(yīng)用評價客觀評價本項目在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上共計發(fā)表200余篇學(xué)術(shù)論文，其中在 Journal of Hazardous Materials， Wast

8、e Management & Research, Construction and Building Materials等環(huán)境工程領(lǐng)域固體廢物資源化方向 SCI收錄期刊上發(fā)表論文100余篇，他引總次數(shù)2000余次。論文成果 被 Water Research，Journal of Hazardous Materials, Applied Catalysis B- Environmental, Chemical Engineering Journal， Environmental Science & Technology等高影響力期刊引用。代表作Characteristics and mechan

9、isms of phosphate adsorption onto basic oxygen furnace slag，他弓I 162 次，為 ESI高被引文獻。國際刊物Construction and Building Materials主編 Bayram Ercikdi教授對研究成果“顆粒級配影響環(huán)境材料強度及機理”給 予了高度評價。應(yīng)用情況該研究成果廣泛應(yīng)用于淤泥、尾礦、渣土、海泥、建筑泥漿、污染 土壤修復(fù)及工業(yè)固廢的處理，解決了再生資源回收利用、污土污泥治理、 水環(huán)境治理、固廢垃圾處理和重金屬污染土壤等多個領(lǐng)域的技術(shù)難題， 產(chǎn)品國內(nèi)黑龍江、廣東等十五個省份應(yīng)用并遠(yuǎn)銷德國、外蒙古。代表應(yīng)

10、 用：1）工業(yè)廢棄物原位筑壩護坡工程；2）城市渣土原位修復(fù)基礎(chǔ)建設(shè) 工程；3）污淤泥疏浚脫水與湖泊生態(tài)修復(fù)工程；4）填埋場污染阻隔及 生態(tài)修復(fù)工程；5）場地重金屬污染土壤治理與生態(tài)修復(fù)工程。項目成果推動了土壤修復(fù)工程與固體廢物循環(huán)利用學(xué)科的發(fā)展，廣 泛成功應(yīng)用于滇池環(huán)境修復(fù)、大亞灣核廢料處置等近200項大型環(huán)境治 理工程，在“長江大保護”戰(zhàn)略的標(biāo)志性示范項目“宜昌田田化工有限 責(zé)任公司遺留工業(yè)污染場地修復(fù)項目”發(fā)揮了重要作用，并在外蒙古烏 蘭巴托電廠灰壩加高等四項工程中得到應(yīng)用，產(chǎn)品還遠(yuǎn)銷德國漢堡。近 三年應(yīng)用該系列技術(shù)及產(chǎn)品產(chǎn)生的經(jīng)濟效益高達223.16億元，社會經(jīng)濟 效益顯著。主要知識產(chǎn)權(quán)

11、和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等目錄知識產(chǎn) 權(quán)（標(biāo) 準(zhǔn)）類 別知識產(chǎn)權(quán)（標(biāo)準(zhǔn)） 具體名稱國家（地 區(qū)）授權(quán)號（標(biāo)準(zhǔn)編號）授權(quán)（標(biāo) 準(zhǔn)發(fā) 布） 日期證書編 號（標(biāo) 準(zhǔn)批準(zhǔn) 發(fā)布部 門）權(quán)利人（標(biāo)準(zhǔn)起草單位）發(fā)明人（標(biāo)準(zhǔn) 起草 人）發(fā)明專利（標(biāo)準(zhǔn)） 有效狀態(tài)發(fā)明專 利一種常溫 下污泥和 淤泥混合 干化的方 法中國ZL201 410170 126.32016.1.20第1903032號武漢大 學(xué)周旻； 韓毅； 侯浩 波；張 維昊；王小 書；萬 沙；張 炎有效專利發(fā)明專 利一種氟石 膏中性改 性劑及利 用其對氟 石膏進行 改性的方 法中國ZL201 210145433.72014.1.15第1336672號武漢大 學(xué)周旻

12、； 黃緒 泉；侯 浩波；劉奔有效專利發(fā)明專 利一種土壤 固化劑中國ZL981 13594. 32001.6.27第69372號武漢大 學(xué)侯浩波失效專利發(fā)明專 利一種礦山 充填用硅 鋁基尾砂 膠結(jié)劑及中國ZL201 510278303.42018.3.23第2856553號葛洲壩 中固科 技股份 有限公 司肖林； 洪軍； 侯浩 波；陳 方洲；有效專利其制備方 法匡丕樁；鄒 露彬； 程柳發(fā)明專 利種 A/O 土壤系統(tǒng) 處理含磷 有機廢水 的裝置和 處理方法中國ZL201410357505.32016.01.20第1928379號中國環(huán)境科學(xué)研究院王雷； 席北 斗；張 列宇； 汪的華 等有效專利發(fā)明

13、專 利修復(fù)砷污 染土壤的 方法中國ZL201511010971.52018.10.19第3115462號北京高 能時代 環(huán)境技 術(shù)股份 有限公 司呂正勇；魏 麗；馮 國杰；趙凡； 甄勝利 等有效專利發(fā)明專 利一種污泥 原位固化 和穩(wěn)定化 的固化劑 及其制備 方法和應(yīng) 用中國ZL201 510657325.12018.5.1第2906827號北京高 能時代 環(huán)境技 術(shù)股份 有限公 司甄勝 利；劉 博；陳 三林； 金晶等有效專利標(biāo)準(zhǔn)HAS 土壤固化劑 穩(wěn)定混合 料道路基 層施工工 法中國GJEJGF218-20122012年住建部葛洲壩 中固科 技股份 有限公 司侯浩波；黃小霞；何勇；張炎；張玲有

14、效標(biāo)準(zhǔn)主要完成人 情況姓名：侯浩波；排名：1；行政職務(wù)：無；技術(shù)職稱：教授；工作單位: 武漢大學(xué)；完成單位：武漢大學(xué)；對本項目貢獻：項目負(fù)責(zé)人，提出項目研 究的科學(xué)問題、關(guān)鍵技術(shù)與研究技術(shù)路線。姓名：郭成洲；排名：2；行政職務(wù)：黨委副書記、副總經(jīng)理；技術(shù)職 稱：教授級高級工程師；工作單位：中國葛洲壩集團股份有限公司；完成單 位：葛洲壩中固科技股份有限公司；對本項目貢獻：參與了工法及地方標(biāo)準(zhǔn) 制定并開展工程應(yīng)用及推廣。姓名：王雷；排名：3；行政職務(wù)：無；技術(shù)職稱：工程師；工作單位: 中國環(huán)境科學(xué)研究院；完成單位：中國環(huán)境科學(xué)研究院；參與構(gòu)建硅鋁質(zhì)礦 物環(huán)境修復(fù)材料的研發(fā)，授權(quán)發(fā)明專利30余項，發(fā)

15、表了學(xué)術(shù)論文10余篇。姓名：周旻；排名：4；行政職務(wù)：無；技術(shù)職稱：副教授；工作單位: 武漢大學(xué)；完成單位：武漢大學(xué)；對本項目貢獻：改進污泥機械脫水工藝， 優(yōu)化了機械壓濾模式，共同發(fā)展了污泥機械脫水與化學(xué)改性一體化的技術(shù)。姓名：甄勝利；排名：5；行政職務(wù)：副總經(jīng)理；技術(shù)職稱：高級工程師；工作單位：北京高能時代環(huán)境技術(shù)股份有限公司；完成單位：北京高能 時代環(huán)境技術(shù)股份有限公司；對本項目貢獻：開發(fā)靶向重金屬穩(wěn)定化藥劑用 于修復(fù)鉻污染土壤，并獲得國際專利。姓名：邵雁；排名：6；行政職務(wù)：無；技術(shù)職稱：高級工程師；工作 單位：中冶南方都市環(huán)保工程技術(shù)股份有限公司；完成單位：中冶南方都市 環(huán)保工程技術(shù)股

16、份有限公司；對本項目貢獻：創(chuàng)建了高效降解、低耗分離純 化、適合規(guī)?；こ虒嵤┑墓腆w廢物無害化處置技術(shù)與裝備體系。姓名：劉數(shù)華；排名：7；行政職務(wù)：無；技術(shù)職稱：教授；工作單位: 武漢大學(xué)；完成單位：武漢大學(xué)；對本項目貢獻：構(gòu)建新型土壤重金屬修復(fù) 材料的開發(fā)路線，揭示了固體廢棄物的粉磨動力學(xué)機制及對其性能的影響 機理。姓名：肖林；排名：8；行政職務(wù)：董事長；技術(shù)職稱：教授級高級工 程師；工作單位：葛洲壩中固科技股份有限公司；完成單位：葛洲壩中固科 技股份有限公司；對本項目貢獻：組織開展了系列化產(chǎn)品及其應(yīng)用技術(shù)的市 場化推廣和工程應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果和社會經(jīng)濟效益。姓名：汪韋興；排名：9；行

17、政職務(wù)：無；技術(shù)職稱：工程師；工作單 位：肇慶市珈旺環(huán)境技術(shù)研究院；完成單位：武漢大學(xué)；對本項目貢獻:開 發(fā)土壤重金屬修復(fù)材料，針對含重金屬陰離子團如砷、鉻的污染土壤進行靶 向修復(fù)。姓名：張炎；排名：10；行政職務(wù)：無；技術(shù)職稱：工程師；工作單位: 肇慶市珈旺環(huán)境技術(shù)研究院；完成單位：葛洲壩中固科技股份有限公司；對 本項目貢獻：參與了工法及地方標(biāo)準(zhǔn)制定。主要完成單位及創(chuàng)新推廣貝獻武漢大學(xué)，排名1，創(chuàng)新推廣貢獻：負(fù)責(zé)項目的選題，學(xué)術(shù)思想的凝練， 研究內(nèi)容、主要技術(shù)路線的確定，研究工作的計劃安排、組織協(xié)調(diào)、進度控 制，以及研究成果的最終匯總、提煉與理論和方法體系的集成總結(jié)。葛洲壩中固科技股份有限公

18、司，排名2,創(chuàng)新推廣貢獻：葛洲壩中固科 技股份有限公司參與集成開發(fā)了針對多種工業(yè)固體廢物、污淤泥、城市渣 土、軟土處理處置的系列產(chǎn)品和技術(shù)，構(gòu)建了規(guī)?；こ虒嵤┑墓腆w廢物無 害化資源化處置技術(shù)體系。中國環(huán)境科學(xué)研究院，排名3,創(chuàng)新推廣貢獻：中國環(huán)境科學(xué)研究院是 項目組的重要組成單位，在本項目成果中，依托中國環(huán)境科學(xué)研究院研究成 果，在發(fā)明點地下水重金屬污染抽注結(jié)合滲透性反應(yīng)墻技術(shù)方面做出了貢 獻。中冶南方都市環(huán)保工程技術(shù)股份有限公司，排名4,創(chuàng)新推廣貢獻：主 導(dǎo)開發(fā)了多種土壤原位異位修復(fù)裝備，為工程實施提供硬件基礎(chǔ)，將研究成 果應(yīng)用于實際工程中，取得顯著社會經(jīng)濟效益。北京高能時代環(huán)境技術(shù)股份有限公司，排名5,創(chuàng)新推廣貢獻：開發(fā)重 金屬污染土壤的清洗方法，綜合修復(fù)含砷、鉻污染的土壤。完成人合作關(guān)系說明侯浩波教授，郭成洲教授，王雷，周旻副教授，甄勝利，邵雁，劉數(shù)華教授,肖 林教授，汪韋興