当前位置: 首页 > 新闻中心 > 新闻详细

新闻中心

宝武环科纳米气泡技术获中国颗粒学会科技进步一等奖——钢铁废水零排放的“气泡武器”

    2026年10月，2026年度中国颗粒学会科学技术奖揭晓，宝武环科“面向工业废水深度处理的纳米气泡技术及产业应用”项目获科技进步奖一等奖，且是2026年度科技进步奖所有获奖项目中唯一的一等奖。钢铁废水零排放的“卡脖子”环节，在于反渗透（RO）膜产生的高盐浓水——盐分浓度极高，常规臭氧氧化传质效率低、难降解有机物去除不动。宝武环科的解法，是把臭氧“切”成纳米级的气泡。同一套工艺，在马钢南区项目投用后，COD去除率从25%提升至50%，臭氧利用率近100%，现场无臭氧逃逸，且无需固体催化剂、无污泥危废产生。项目已形成发明专利12件，申请国际标准1项，技术先后落地马钢南北区、旭阳中燃废水零排放等场景，成果推广至全国30多个省（市） 的工业废水深度处理工程。从“气泡太大、传不进去”到“气泡够小、用得住”，钢铁废水零排放的最后一公里，正在被一场“气泡革命”一寸一寸地打通。

一、高盐浓水：钢铁废水零排放的“最后一公里”为何难走？

钢铁工业废水零排放的流程，通常要经过预处理、生化处理、膜浓缩，最终把盐分“逼”进RO膜浓水或MVR（蒸汽机械再压缩）蒸发结晶的母液中。到了这一步，水中的有机物浓度已经很高，可生化性极差，常规生化工艺无能为力；而物理化学方法又受制于一个更底层的瓶颈：传质。

高盐环境对臭氧氧化极不友好。盐离子的存在会改变气液界面的性质，使得臭氧从气相进入液相的传质系数显著降低。臭氧本身在水中的溶解度和稳定性本就有限，传质效率一低，大量臭氧还没来得及与有机物反应，就以气体形式逃逸了。结果就是：臭氧投了不少，COD降不下去，运行成本居高不下。

行业数据印证了这一点。在马钢南区项目之前，传统臭氧氧化工艺对该股RO浓水的COD去除率仅约25%。对于一座追求零排放的钢厂而言，这25%的去除率意味着后续蒸发结晶系统仍然要面对高有机负荷的进水，结晶盐的品质、设备的结垢和运行稳定性都受到直接威胁。高盐浓水的深度氧化，成了钢铁废水零排放链条上公认的“卡脖子”难题。

二、把臭氧“切碎”：纳米气泡凭什么比普通气泡更管用？

纳米气泡的破局逻辑，可以从三个层面来理解。

第一层：传质系数的“量级跃升”。 气泡越小，比表面积越大，气液接触界面越充分。普通微米级气泡在水中快速上浮、破裂，停留时间短；而纳米气泡（通常指直径在数百纳米以下的气泡）具有超长的水中停留时间，能够在液相中稳定存在数小时甚至数天。学术研究给出的数据是清晰的：臭氧纳米气泡的传质系数可达3至3.5 min⁻¹，显著高于微米气泡体系。传质系数上去了，单位时间内从气相进入液相的臭氧量随之大幅增加，氧化反应的“原料供给”瓶颈被打开。

第二层：界面电荷驱动的自由基生成。 纳米气泡的界面并非惰性的气液分界。由于气泡收缩过程中表面电荷的富集，纳米气泡界面带有显著的界面电荷，这一带电界面能够促进臭氧分解产生活性氧物种（ROS），如羟基自由基（·OH）。臭氧的直接氧化具有选择性，对某些难降解有机物“挑食”；而羟基自由基的氧化则近乎无差别，能够攻击那些臭氧分子本身“啃不动”的顽固结构。纳米气泡把臭氧氧化从“选择性直接氧化”升级为“直接氧化+自由基间接氧化”的双通道。

第三层：界面本身成为反应场所。 纳米气泡的巨大比表面积，不仅服务于传质，其界面本身就可以作为化学反应的活性表面。有机物在气液界面的富集、臭氧在界面的分解、自由基在界面的生成与扩散，多个过程在同一个微观空间内耦合，使反应效率不再单纯受制于体相溶液中的碰撞概率。

这三层机制叠加，解释了一个工程上至关重要的结果：臭氧利用率趋近100%。在马钢项目中，现场无臭氧逃逸，意味着几乎每一份投加的臭氧都在水中完成了氧化使命，而不是从曝气池表面白白飘走。对于臭氧发生能耗占运行成本大头的工艺而言，“利用率100%”直接改写了运行经济账。

三、工程成色：从“全球首家”到“全国30多个省市”

技术原理的漂亮，最终要在工程数据面前接受检验。

马钢南区项目是全球首家将臭氧微纳米气泡技术成功用于钢铁焦化工业废水处理的企业实践。项目的核心指标是清晰的：废水处理能力1000吨/天，COD去除率从25%提升至50%，臭氧利用率近100%，现场无臭氧逃逸，且无需使用传统的固体催化剂，无污泥、无危废产生。后两项指标的意义不亚于前两项——传统臭氧催化氧化依赖固体催化剂床层，催化剂会饱和、会中毒、需要更换，更换下来的废催化剂本身就成了危废。纳米气泡路线绕开了固体催化剂，等于同时解决了“运行成本”和“二次固废”两个问题。

这项技术的适用范围并非局限于钢铁。宝武环科的相关技术先后在马钢南北区、旭阳中燃废水零排放等场景落地，处理效果达到国际领先水平，相关实践获国际钢铁协会重点报道。旭阳中燃是焦化企业，其废水零排放场景与钢铁焦化在废水特征上有相似之处，这一落地案例说明技术对煤化工、焦化等相近行业具有可迁移性。

更宏观的推广数据来自同济大学环境学院对合作项目的披露：该技术成果已在全国30多个省（市） 的工业废水深度处理工程中推广应用，并在马钢近零排放项目中建成了全球首套臭氧纳米气泡处理钢铁反渗透浓水示范工程。从一座钢厂的“全球首家”，到30多个省市的工程网络，技术完成了从“示范验证”到“规模复制”的跨越。

四、国产化装备：把“气泡”从实验室做成工业产品

纳米气泡技术从论文走向工程，有一个容易被忽视但至关重要的环节：发生装备。

在实验室里，用超声、加压溶气或微孔膜可以产生纳米气泡；但在工业现场，装备必须满足连续运行、大流量、耐高盐腐蚀、气泡尺寸可控等一系列苛刻要求。项目团队创新了纳米气泡稳定生成与精准表征、低压高效发生、高级氧化和复杂水质智慧调控等关键技术，核心目标之一就是实现关键装备国产替代。

国产化替代的意义，不在于“价格便宜”，而在于技术自主权。高盐浓水零排放是中国钢铁、煤化工行业在环保约束下“不得不走”的路，如果核心气泡发生装备依赖进口，不仅成本居高不下，装备的适配性、售后响应和工艺迭代节奏都受制于人。项目形成的发明专利12件和申请国际标准1项，指向的正是从“用别人的装备”到“定义装备的标准”的转变。当一套工艺的装备和标准都由自己掌握，技术推广的节奏和成本曲线才能真正由行业自身主导。

五、行业意义：零排放的“最后一公里”，拼的是“气液传质”的基本功

钢铁废水零排放的技术竞赛，前端的膜浓缩、蒸发结晶已经相对成熟，真正拉开差距的，是浓水深度氧化这一段“最难啃的骨头”。

传统路线要么依赖固体催化剂（带来催化剂更换和危废处置成本），要么承受低臭氧利用率（带来高昂的臭氧发生电耗）。纳米气泡技术用“把气泡做小”这一个动作，同时改善了传质效率、臭氧利用率和二次污染三个变量。COD去除率从25%到50%的翻倍，对于一座零排放钢厂而言，意味着后续蒸发结晶系统的有机负荷显著降低，结晶盐品质和系统稳定性获得改善空间，而运行成本中占比可观的臭氧电耗，则因利用率趋近100%而得到结构性压缩。

这项技术获得中国颗粒学会科技进步奖一等奖，其信号意义在于：工业废水深度处理的下一步突破，可能不再来自“换一种氧化剂”或“换一种膜材料”，而是来自对气液传质、界面化学这些底层过程的基本功式的改进。纳米气泡恰好站在了颗粒学（气泡的生成、稳定与界面行为）与水治理（氧化降解与传质）的交叉点上，而宝武环科和同济大学团队完成的，是把这一交叉领域的基础研究，贯通到了装备开发与工程推广的全链条。

结语

从马钢南区1000吨/天的浓水处理线，到全国30多个省市的工程网络；从COD去除率25%到50%的翻倍，到臭氧利用率近100%、现场无逃逸——宝武环科的纳米气泡技术，用一组可量化、可复现的工程数据，回答了钢铁废水零排放“最后一公里”该怎么走的问题。

当臭氧被“切”成纳米尺度，传质不再受制于盐分的干扰，氧化不再依赖会饱和的固体催化剂，废气不再从水面逃逸——高盐浓水的深度处理，就从一道靠堆药、堆电、堆催化剂来“硬扛”的工序，变成了一场由界面化学和颗粒工程驱动的效率革命。中国颗粒学会把2026年度科技进步奖唯一的一等奖颁给这项技术，是对这条技术路线的肯定，也是对“从底层机理到工程装备全链条自主”这一路径的肯定。钢铁废水零排放的“气泡武器”，已经在马钢的水线上运转，也正在更多工业废水深度处理的现场，证明它不只是实验室里的漂亮机理，而是算得过账、跑得长久的工程方案。

【返回】

武汉格林环保设施运营有限责任公司 版权所有(C)2017 网络支持  生意宝 著作权声明   鄂ICP备14006768号 公安机关备案号：42010502000419