施漢昌

施漢昌，男，1950年2月生，工學博士，環境工程專業，清華大學環境科學與工程系教授，現任環境模擬與污染控制國家重點聯合實驗室主任。

基本介紹

• 中文名：施漢昌
• 出生日期：1950年2月
• 主要成就：高效好氧生物流化複合反應器污水處理廠運行技術支持系統
• 性別：男
• 職稱：清華大學環境科學與工程系教授

人物經歷

施漢昌，男，1950年2月，工學博士，環境工程專業，清華大學環境科學與工程系教授，現任環境模擬與污染控制國家重點聯合實驗室主任。1982年畢業於清華大學土木與環境工程系，1989-1990英國水研究中心訪問學者，1994美國密西根大學高級訪問學者，2002年加拿大Alberta大學訪問教授，2003年美國Stanford大學訪問教授。他長期以來從事水處理的理論與技術研究，在廢水生物處理的反應器、反應動力學和生物感測器方面積累了大量的研究成果和經驗。他擔任國家863課題“高效好氧生物反應器研究”、“十五”科技攻關課題“小城鎮污水處理高效生物流化複合反應器的研究開發”和國家自然科學基金課題“生物載體內部特性的測試與脫氮模型的研究”等課題的負責人。他與美國史丹福大學、加拿大Alberta大學、比利時根特大學等開展了多項國際合作研究。“九五”期間開展了酵母菌對水中BOD的原位檢測方法和大腸桿菌對水中苯的原位檢測方法的研究，同時還開展了對廢水生物處理系統中微生物活性測定的生物感測器以及自動檢測與數據採集系統的研究。並於1995年開發了國內第一個以IAWQ模型為核心的漢化的廢水生物處理過程模擬軟體。他曾作為專題負責人負責國家“九五”科技攻關專題（96-909-05）和國家自然科學基金重點項目（29637010）專題3。他的研究成果已經申請和被授權國家發明專利30餘項, 在國內外發表論文200餘篇，曾獲教育部科技進步獎一等獎、二等獎各一項，教育部技術發明獎二等獎一項和北京市科技進步二等獎三等獎各一項，曾獲中國環境科學學會環境科學優秀科技工作者稱號。施漢昌教授長期從事教學工作，具有豐富的教學經驗，開設的課程有：廢水生物處理的數學模型與新技術（研究生）、廢水生物處理的過程控制與自動監測（研究生）、環境與發展。多年來指導博士研究生12名、碩士研究生26名，曾獲得清華大學良師益友獎。

教育背景

1986.8—1990.12 博士研究生清華大學環境工程系

1981.9—1984.7 碩士研究生清華大學環境工程系

1978.3—1982.7 本科生清華大學環境工程系

工作履歷

1998.11-現在 清華大學環境學院 教授

1991.11-1998.10 清華大學環境科學與工程系副教授

1984.08-1991.10 清華大學環境科學與工程系講師

1990.01-1999.12 環境模擬與污染控制國家重點聯合實驗室副主任

2000.01-2011.12 環境模擬與污染控制國家重點聯合實驗室主任

1989.01-1990.01 英國Water Research Centre訪問學者

1994.01-1994.10 美國Michigan大學高級訪問學者

1999.08-1999.09 聯合國和平大學客座教授 (泰國)

2003.01-2003.02 美國Stanford大學訪問教授

2005.09-2005.10 加拿大Alberta大學訪問教授

2008.07-2008.08 瑞典Lund大學訪問教授

教學

《廢水生物處理的數學模型與新技術》研究生課程

《廢水生物處理的過程控制與自動監測》研究生課程

學術兼職

國際水協（IWA）會員

中國環境學會會員

中國環境保護產業協會水污染治理委員會 常務委員

中國儀器儀表學會節能檢測與調試技術專業委員會理事

中國循環經濟協會技術裝備委員會 理事

《中國給水排水》編委

《三峽環境與生態》編委

研究領域

1.水污染控制理論與技術

2.水環境監測與生物感測器技術

3.污水處理的高效生物反應器

4.污水處理廠的最佳化運行與節能降耗

研究概況

國家重大科學儀器設備開發專項：水中有毒污染物多指標快速檢測儀器（2012YQ030111），2012-2017

國家重大水專項：產業集中區排水系統最佳化與減排控污技術研究與綜合示範（2014ZX07305001）2014-2016

科技部863項目：污水處理全過程監控的智慧型感測器系統研製 (2012AA063404) 2012-2015

國家重大水專項：城市污水處理廠與排水管網最佳化技術集成與示範(2009ZX07313)，2009-2011

科技部863項目：重大環境污染事件特徵污染物檢測系統與技術集成（2009AA06A417），2009-2011

獎勵與榮譽

微量有毒污染物快速高靈敏檢測的生物感測器技術及套用，高等學校科學研究優秀成果獎技術發明獎，一等獎，2013

城市污水處理氧化溝工藝技術、過程控制與設備成套化研究，華夏建設科學技術獎，一等獎，2010

高效生物流化反應器研製與套用，環境保護科學技術獎，二等獎，2008

脫氮除磷一體化污水處理高效好氧生物流化反應器，高等學校科學研究優秀成果獎技術發明獎，二等獎， 2007

清華之友—優秀教師獎，二等獎，1997

清華之友—優秀教師獎，二等獎，1992

學術成果

施漢昌教授長期從事水污染控制理論與技術、水環境監測與生物感測器技術等方向的研究，至今共發表論著350餘篇（其中SCI論文50篇），申請國家發明專利68項（其中授權52項）。

著作：

1)《污水生物處理的數學模型與套用》施漢昌、邱勇，中國建築工業出版社， 2014

2) 《污水處理線上監測儀器原理與套用》（第二版）施漢昌、周小紅、劉艷臣，化學工業出版社，2013

3) 《污水處理好氧生物流化床的原理與套用》施漢昌、溫沁雪、白雪，科學出版社， 2012

4)《污水處理反應器的計算流體力學》范蘢、施漢昌、徐農、施慧明，中國建築工業出版社， 2012

5) 《污水生物處理—原理、設計與模擬》施漢昌、胡志榮、周軍、陳光浩，中國建築工業出版社， 2011

6) 《污水處理線上監測儀器原理與套用》施漢昌、柯細勇、劉輝，化學工業出版社，2008

近年發表的主要學術論文：

2014年：

1. Zhou Xiao-hong, Liu Lan-hua, Xu Wei-qi, Song Bao-dong, Sheng Jian-wu, He Miao, Shi Han-chang, A reusable evanescent waveimmunosensor for highly sensitivedetection of bisphenolAin water samples, Scientific Report, 2014, 4 : 4572 p1-5

2. Zhou Xiao-hong, Song Bao-donga, Shi Han-chang, Liu Lan-hua, Guo Hong-li,He Miao, An evanescent wave multi-channel immunosensor system for thehighly sensitive detection of small analytes in water samples, Sensors and Actuators B 198 (2014) 150–156

3. Feng Long, Hanchang Shi，Hongchen Wang，Fluorescence resonance energy transfer based

aptasensor for the sensitive and selective detectionof 17b-estradiol using a quantum dot-bioconjugateas a nano-bioprobe，RSC Adv., 2014, 4, 2935-2941

4. Bing Li, Yong Qiu, Andrew Glidle,David McIlvenna,Qian Luo,Jon Cooper, Han-Chang Shi,Huabing Yin, Gradient Microfluidics Enables Rapid Bacterial Growth InhibitionTesting, Anal. Chem. 2014, 86, 3131−3137

5. HongliGuoa, XiaohongZhoua, Yan Zhang, Baodong Song, Lanhua Liu,Jingxuan Zhang, Hanchang Shia,Highly sensitive and rapid detection of melamine in milk products byplanar waveguide fluorescence immunosensor (PWFI), Sensors and Actuators B 194 (2014) 114– 119

6. Feng Long, Anna Zhu,Hanchang Shi, Hongchen Wang，Hapten-Grafted Graphene as a Transducer for HomogeneousCompetitive Immunoassay of Small Molecules，Anal. Chem. 2014, 86, 2862−2866

7. Bing Li, Yong Qiu, Andrew Glidle,Jon Cooper, HanChang Shi, HuaBing Yin, Single cell growth rate and morphologicaldynamics revealing an “opportunistic” persistence, Analyst, 2014, 139, 3305–3313

8. Xue Bai, HaixinGu, Wei Chen,Hanchang Shi, Immobilized Laccase on Activated Poly(Vinyl Alcohol)

Microspheres For Enzyme Thermistor Application, ApplBiochemBiotechnol (2014) 173:1097–1107

9. Feng Long ,Hanchang Shi, Simple and compact optode for real-timein-situ temperature detection in very smallsamples, Scientific Report, 2014,4 : 5009 p1-5

10.龍峰, 施漢昌, 王洪臣, 盛建武, 用於1,3-二硝基苯快速檢測的免疫感測器研究, 環境科學，2014 Vol.35 No.4 1561-1565

2013年：

11. Han-Chang Shi,Bao-Dong Song, Feng Long, Xiao-Hong Zhou,Miao He, Qing Lv,Hai-Yang Yang, Automated Online Optical Biosensing System for Continuous Real-Time Determination of Microcystin-LR with High Sensitivity andSpecificity: Early Warning for Cyanotoxin Risk in Drinking WaterSources, Environ. Sci. Technol. 2013, 47, 4434−4441

12. Xiao-Hong Zhou, Lan-Hua Liu, Xue Bai, Han-Chang Shi, A reduced graphene oxide based biosensor for high-sensitive detection ofphenols in water samples, Sensors and Actuators B 181 (2013) 661– 667

13. Zhou Xiao-Hong, Zhang Ming-Kai, Yu Tong, Liu Yan-chen, Shi Han-Chang, Oxygen profiles in biofilms undergoing endogenous respiration, Chemical Engineering Journal 220 (2013) 452–458

14. Feng Long, Anna Zhu, Hanchang Shi, Hongchen Wang, Jingquan Liu, Rapid on-site/in-situ detection of heavymetal ions in environmental water using astructure-switching DNA opticalbiosensor, Scientific Report, 2013,3 : 2308 p1-7

15. Yanchen Liu, Hanchang Shi, Zhiqiang Wang, Long Fan, Huiming Shi, Approach to enhancing nitrogen removal performance with fluctuationof influent in an oxidation ditch system, Chemical Engineering Journal 219 (2013) 520–526

16. Feng Long, Anna Zhu, Hanchang Shi, Recent Advances in Optical Biosensors for Environmental

Monitoring and Early Warning, Sensors 2013, 13, 13928-13948

17. 施漢昌，污水處理技術的研究與發展，給水排水　Vol.39,No.2,2013, p1-3

18. 陳文倩, 周小紅, 張永明, 施漢昌, 兩步脫氮過程的濾池反硝化動力學模型研究,給水排水, Vol.39, 2013 163-166

19. 吳媛媛,周小紅, 施漢昌, 邱勇, 污水廠微孔曝氣系統工況下充氧性能測試與分析,環境科學Vol.34 No.1 2013,195-197

20. 張團結,武晨,劉艷臣,周小紅,王彤,施漢昌, 曝氣充氧對排水管網液相硫化物累積影響研究,中國環境科學，2013 33（11）1953-1957

21. 龐洪濤, 邱勇, 薛曉飛,邵彥青, 王佳偉,施漢昌, 後置沉澱化學除磷工藝的最佳化控制研究,中國給水排水，vol.29 No.13, 2013 p38-41

個人成果

1.高效好氧生物流化複合反應器

本成果屬於環境保護中污水處理裝置與技術領域。高效好氧生物流化複合反應器的特徵在於在 反應器外筒和反應器內筒之間加有隔板，將反應器內筒固定在反應器外筒的中心並將內外筒之間的環隙區域進行分隔，分別作為反應器 的升流區和降流區，即反應器的好氧反應區，反應器內筒內為反應器的缺氧區。氣浮排渣口和出水口安裝在反應器頂部，在反應器底部，在被隔板分隔的內外筒之間的環隙內，每間隔一個環隙分隔區域內安裝帶壓縮空氣管的曝氣頭。對反應器升降流區分別進行了約束，能夠更好地均勻流化，降低能耗並且提高氧轉移效率；反應器不僅能使COD的去除達到快速、高效、低能耗，而且可以實現硝化與反硝化的一體化，滿足脫氮的要求； 可以調整高徑比，在保證反應器高效的基礎上使反應器高度有所降低，從而降低運行費用，使反應器更趨近於經濟合理；反應器上部採用的溶氣氣浮代替三相分離器，從而使反應器結構更合理，並且提高了固液分離效果。隨著我國經濟技術的發展和城市化進程的加快，迫切需要解決為我國大量有機廢水和生物難降解廢水處理的重大需求而提供設備化、系列化的處理技術。此外，隨著我國環境保護力度的加強和環境法規的發展，污水生物處理技術除需要滿足含碳有機物的去除外，在許多場合還需要滿足脫氮除磷的要求。本研究成果降低了運行費用，反應器結構更合理、經濟；並提高了固液分離效果。因此本項研究成果具有廣泛的套用前景。

2.污水處理廠運行技術支持系統

污水處理廠運行技術支持系統（ODSS）系統由專家系統、模擬系統和培訓系統組成，各子系統的獨立功能和系統的整體功能可用於對城市污水處理廠日常運行的指導。專家系統具有預警功能，故障診斷分析和故障檢索的功能，面向多種不同污水處理構築物進行診斷；模擬系統以活性污泥系列模型(ASM1/ASM2/ASM2D/ASM3)為基礎，能對污水處理工藝過程進行實時模擬和預測；培訓系統向用戶提供專業知識培訓和軟體使用培訓。系統最大特點是將專家系統的診斷信息和解決策略與模擬系統的模擬計算結合，用模擬計算數據驗證專家系統診斷分析結果，並通過溶解氧、回流比和排泥量等單元控制模組實現前饋－反饋控制策略，指導污水處理廠的運行管理和最佳化。ODSS首次採用單元模組化的設計思想，使ODSS專家系統和模擬系統的功能結合在底層資料庫中奠定基礎。

3.微電極技術

微電極是一類尖端直徑在微米級的電化學感測器，它能對環境工程中反應器內生物膜及其它微觀結構進行分析研究，是環境工程領域的前沿技術之一。微電極技術的套用可以將以往只進行巨觀描述的污水生物處理過程進行微觀解析，更深入地揭示其反應過程的機理，提煉出數學模型以指導過程的最佳化。在環境工程領域中，溶解氧電極、硫化物電極、pH電極、ORP（氧化還原電位）電極、硝酸鹽和銨鹽電極等一系列可用於廢水處理過程中常用參數測試的微電極正逐步得到套用。微電極的性能是影響其套用廣泛性的重要因素。 已經研發出環境工程領域中常用的溶解氧、ORP、NO3-和NH4+電極等，並進行了性能最佳化，以達到降低回響時間，增強電極抗干擾能力的目標。