一、项目名称

水质信号快捷感知新方法与仪器装备创制

二、主要完成人

刘鸿、张炜、刘元、宋诚、王兴祖、王厦

三、主要完成单位及提名等级

1.中国科学院重庆绿色智能技术研究院

2.重庆中科德馨环保科技有限公司

拟提名重庆市技术发明奖一等奖

提名专家：汪华林（中国工程院院士、华东理工大学教授、环境科学与工程专业）

四、项目简介

现行水质信号感知技术原理，主要基于传统的生物/化学反应及仪器分析方法，操作复杂、耗时长，远不能满足实际需求。本成果成功构建水质“过程机制解析-信号快捷识别-仪器装备创制”创新链条，发明微生物库伦法、酸碱传质法、拉曼光谱滤波分区法等3种水质信号感知新方法；由此发明快速、在线、现场、多通道等信号快捷感知及数据智能化处理等新技术；进一步发明3大类智能化仪器及装备，包括：利用微生物库伦信号的水质BOD-Q测定仪及装备、利用酸碱传质信号电化学测定仪及装备、利用有机物分子振动信号的手持式拉曼光谱仪及装备，共8个品种20个型号。

成果获发明专利20件，含国际专利3件，标准必要专利1件，实用新型专利12件、软件著作权6项，发表论文50篇，形成中国城市科学研究会团体标准（T/CSUS 28-2021）1项，注册商标1个。核心专利转让现金交易1020万元，孵化高新技术企业1家，BOD-Q仪器通过CNAS校准认证，获中国环境保护产业协会2022年环境技术进步奖一等奖、2021年美国硅谷国际发明节金奖、中国轻工业联合会科学技术进步奖三等奖、第七届中国国际军民两用技术博览会优秀产品奖等。培养国家杰青1人，优青1人，生态环境部国家生态环境保护专业技术青年拔尖人才1人，中国环境科学学会青年科学家奖1人，重庆市杰青2人，中国科学院青年促进会会员3人。2022年6月，中国城市科学研究会委托中国工程院曲久辉院士、任洪强院士等9位专家进行科技成果评价，专家委员会一致认为“该成果具有显著创新性，BOMQ检测技术达到国际领先水平”。

本成果受国家重大科研仪器研制、国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金、中国科学院西部行动计划、企业合作等项目支持。入选2023年《中国科学院自主研制科学仪器》产品目录，上货架及互联网平台销售，建立公开检测服务平台，产品销售至全国20个省市自治区及澳门特别行政区。本成果为百余家重要企事业单位与科研机构提供科学仪器工具保障和关键技术服务，支撑垃圾渗滤液、煤化工废水、生活污水、山区分散式污水、小微水体水质管控等工程60余项，处理废水4336.3万吨，减排 COD 6733.0吨、总氮 1134.7吨，取得良好经济、社会和生态环境效益，产生直接经济效益超3亿元，支撑“巴渝治水”、超大城市水污染防治系统解决方案等美丽重庆建设，获重庆卫视、重庆日报、凤凰网等平台持续关注与报道。。

五、主要完成人情况表

刘鸿：项目总负责人，制定研发方案并组织实施，在项目研发工作中投入工作量占本人工作总量的80%。（2）对创新点1的贡献：提出微生物库伦法检测新原理，建立微生物库伦法新技术，创制BOD-Q快速测定智能化仪器及装备；对创新点2的贡献：为创制水质多参数电化学检测仪及智能化装备提供整体思路。对创新点3的贡献：提出拉曼光谱滤波分区中的基线校正算法。

张炜：项目主要完成人之一，在本项目研发工作中投入工作量约占本人工作总量的80%。（2）对创新点3的贡献：创立拉曼光谱滤波分区法，建立跨尺度协同增强拉曼光谱法新技术，创制智能便携式拉曼光谱仪与装备。

刘元：项目主要完成人之一，在本项目研发工作中投入工作量约占本人工作总量的70%。（2）对创新点1的贡献：推导了“库伦（Q）信号-生化需氧量”计量关系公式，为BOD的快速测定奠定数学基础，发明高效微生物电化学反应器以及高效阴极催化剂，建立库伦信号高效利用的局部库伦法、强化库伦法等算法；对创新点2的贡献：建立电化学酸碱传质法及酸碱传质信号检测新技术，创制水质多参数电化学检测仪及智能化装备。

宋诚：项目主要完成人之一，在本项目研发工作中投入工作量占本人工作总量的80%以上。（2）对创新点1的贡献：开发研制BOD-Q快速检测系列设备软件及硬件；对创新点2的贡献：开发BOD-Q物联网系统和有机废水碳氮比智能调控仪，负责项目相关技术、工艺和设备的现场调试工作和应用推广工作。

王兴祖：项目主要完成人之一，在本项目研发工作中投入工作量约占本人工作总量的70%。（2）对创新点1的贡献：发明维持微生物库伦信号稳定性的内嵌电路-反应池耦合温控技术、水样悬挂式称重技术，参与BOD-Q水质控制系统软件开发，负责碳氮比智能调控仪在废水处理调控中的示范与应用。

王厦：项目的主要完成人之一，在本项目研发工作中投入工作量约占本人工作总量的70%。（2）参与建立基于微生物库伦法原理的BOD-Q快速测定方法体系，研编相关标准，为方法和仪器的应用提供基础数据，参与相关技术和装备的推广工作，对创新点1和创新点2做出了重要贡献。