從污水處理廠的“成本之痛”

再到凈水器濾芯的“民生難題”

城市綠色發(fā)展的每一處“堵點”

都亟待環(huán)境科學與工程的技術破局

在清華SIGS

林琳副教授團隊

以全新的污染控制理念

幫助城市廢物“重獲新生”

今天，讓我們跟隨鏡頭

一同見證

這個“綠色實驗室”里的“產研密碼”

少！難！貴！

城市廢物處置的“三重困境”，催生創(chuàng)新靈感

在“無廢城市”建設進程中，有機固廢處理效率低、資源化價值難以釋放一直是行業(yè)公認的難題。我國城市每天要處理約50萬噸餐廚垃圾，而集中式處理設施“少”、分散式處理過程“難”。污水處理廠需要購買大量商品碳源，才能滿足水中含氮污染物的去除要求。如何通過技術讓企業(yè)實現(xiàn)“降本增效”，成為城市廢物管理與環(huán)境保護領域的重要任務之一。

那么，何以破局？

如果說微生物是垃圾水解的“清潔工”，那么?有機碳源就是微生物清潔工在分解污水過程中的“能量口糧”。

“既然污水處理需要大量碳源，餐廚垃圾中又富含可利用有機物，何不‘以廢制廢’？”林琳表示，為了解決以往大型城市餐廚垃圾處理的效率偏低、資源化周期較長、商品碳源消耗大的“三重困境”，自己和團隊決定另辟蹊徑，聯(lián)合深圳三家本地企業(yè)，用“定制攻關”來回答這個難題。

在深圳市科技創(chuàng)新局的資助下，歷經(jīng)三年研發(fā)，林琳帶領團隊研發(fā)出“餐廚垃圾快速水解產酸與污水高效協(xié)同脫氮集成技術”。從餐廚垃圾中回收揮發(fā)性脂肪酸（VFAs），把它作為污水處理的補充碳源，從而解決人工碳源“糧價”居高不下，同時實現(xiàn)餐廚垃圾高值資源化。

經(jīng)三相分離處理后的餐廚垃圾液進入發(fā)酵罐，在精準“拿捏”溫度、pH和有機負荷等關鍵參數(shù)下，經(jīng)過48至72小時的強化水解酸化，就能產出高濃度的VFAs。配合高精度的系統(tǒng)算法，將VFAs“精準投喂”至污水處理系統(tǒng)，餐廚垃圾就變成了“脫氮神器”。

“技術落地后，我們碳源使用量同比下降85%，除磷劑下降93%，遠優(yōu)于地表水準Ⅳ類標準?！?碧匯源污水處理廠運行負責人的反饋，印證了技術的產業(yè)價值。

環(huán)保技術的“組合拳”？

“生物發(fā)酵+化學精煉”給污泥中的“閑置磷”鍍金

“以廢治廢”的思路給了團隊啟發(fā)，既然餐廚有機物能通過快速水解產酸助力污水脫氮，那么，有沒有進一步將污水中的其他資源通過生物發(fā)酵技術“淘”出來，實現(xiàn)“變廢為寶”？

林琳和團隊給出了肯定答案。

新能源電池對磷需求巨大，傳統(tǒng)采礦費錢又傷環(huán)境，團隊發(fā)現(xiàn)，市政污水污泥里，就藏著大量的“閑置磷”。

以電池用磷酸鐵為目標的市政污水磷回收技術

瞄準深圳市政污水污泥中未開發(fā)的磷資源，團隊開發(fā)了污染物前端分離捕集與高效生物轉化的技術體系。經(jīng)過兩年的反復試驗，這套“生物發(fā)酵+化學精煉”的“組合拳”，成功將污泥中的磷轉化為電池級高純度磷酸鐵。

“市政污泥成分復雜，有機質含量不高，生物發(fā)酵釋放磷的效率較低。”林琳解釋道：“引入富含有機質的餐廚垃圾與污泥共同發(fā)酵，能將磷酸鐵回收效率從20%提升到80%。”

用富磷污泥替代磷礦，電池原料制造成本與碳排放量可降低20%以上；與回收粗磷肥料產品相比，生產電池級磷酸鐵能將污水磷資源回收的經(jīng)濟效益提高5倍以上。這一創(chuàng)新技術讓團隊一舉斬獲日內瓦國際發(fā)明展最高榮譽“日內瓦城市獎”，并獲得美國發(fā)明專利授權，讓清華團隊的污水資源化技術站上國際舞臺。

比狗尾巴草更輕！

超輕“黑海綿”，將飲用水里的隱形垃圾“一網(wǎng)打盡”

市政污水和餐廚垃圾處理的“破題”是團隊在廢物資源化方面取得的階段性成果，如何讓老百姓喝上更干凈安全的飲用水，也是林琳團隊多年來投入的重點工作。

針對傳統(tǒng)凈水器濾芯吸附性能不高、再生困難、壽命短的問題，團隊創(chuàng)新地研發(fā)出“高通量超輕碳海綿濾芯”，能對水中懸浮顆粒和細菌實現(xiàn)100%去除。與傳統(tǒng)濾水材料活性炭比，這款碳海綿濾芯擁用柔性三維的多孔結構，重量更“輕”、吸附更“快”、效率更“高”，一小塊濾芯的重量，甚至比一根狗尾巴草還輕。

林琳團隊研發(fā)的新型超輕高性能碳海綿凈水濾芯

常規(guī)的顆?；钚蕴康奶荚颖┞堵试?0%-30%左右，而團隊研發(fā)的這款碳海綿濾芯有99%的碳原子暴露率，讓它像張開了無數(shù)個“小手”，比傳統(tǒng)凈水材料能“抓”住更多水里的臟東西。不僅能有效過濾水里的重金屬，還能凈化水里的余氯、鈣鎂離子、全氟化合物、氮磷污染物和大腸桿菌，滿足新時代消費者對飲用水“凈化”與“軟化”的雙重需求。

如今，這項技術已在清華大學深圳國際研究生院科研處技術轉移中心與概念驗證中心的幫助下實現(xiàn)轉化，并通過專利許可，正式授權給Oassay品牌公司用于戶外便攜式凈水杯生產。2025年8月底上市后，銷售額迅速突破100萬元，成為戶外運動愛好者的“飲水神器”。

深圳衛(wèi)視報道林琳團隊的高性能超輕凈水濾芯材料項目

實驗室里的“小海綿”以“更輕盈”的體態(tài)和超強的凈化力，“搖身一變”為戶外便攜式凈水杯。而在國際市場上，這款“清華造”濾芯也受到美國、歐洲、東南亞等地區(qū)家庭的關注。

“他們需要性價比高、易維護的產品，我們的碳海綿濾芯正好能滿足這些需求?！?/strong>林琳介紹，團隊這項技術目前已獲日內瓦國際發(fā)明展的銀獎，還獲批了中國和美國的發(fā)明專利。下一步，他們希望計劃把這項凈水技術推廣到更多國家和地區(qū)，讓這款海綿濾芯幫助更多人解決飲水問題。

清華實力+深圳速度！

從實驗室到生產線，不再是“西天取經(jīng)”

從“實驗室”到“生產線”，林琳團隊的科研技術轉化離不開“清華+深圳”的雙重“Buff”疊加和托舉。深知技術轉化是科研價值的重要體現(xiàn)，為此，團隊一直以來都與深圳市政府和企業(yè)進行深度“綁定”，在實踐中優(yōu)化技術、完善方案。

林琳團隊“高性能超輕凈水濾芯材料”項目獲第二十六屆中國國際高新技術成果交易會“優(yōu)秀科研成果創(chuàng)新獎”

在市政環(huán)保領域，團隊與深圳水務集團合作的污泥減量與資源化技術，率先在深圳市南山區(qū)水質凈化廠開展中試驗證，隨后成功推廣至鹽田污水處理廠等多個項目。

餐廚垃圾協(xié)同脫氮技術在深圳碧匯源項目落地后成效顯著，企業(yè)碳源使用量同比下降85%，出水總氮低于10 mg/L，達到地表水準IV類標準。

此外，團隊研發(fā)的重金屬破絡合技術也在金茂源環(huán)保集團惠州產業(yè)園落地，大大提升了電鍍廢水的處理效能，幫助企業(yè)減少污泥產量60%以上，為表面處理行業(yè)綠色發(fā)展提供了低成本解決方案。

“從實驗室小試到中試，再到規(guī)?；a，我們全程跟進，確保技術落地后的產品性能穩(wěn)定?！?/strong>負責該技術產業(yè)化銜接的團隊成員，清華大學深圳國際研究生院2025級環(huán)境科學與工程專業(yè)博士生何敏杰表示，看到自己參與研發(fā)的產品走進千家萬戶，為城市環(huán)境改善貢獻力量，他倍感榮幸。

企業(yè)“出題”，SIGS“答題”

清華科創(chuàng)力量成為灣區(qū)綠色引擎

“環(huán)境研究不能只停留在論文里，要真正扎根產業(yè)、解決實際問題?！?/p>

2020年，林琳成為清華SIGS環(huán)境與生態(tài)研究院的一名年輕教師，作為國家重點研發(fā)計劃青年首席科學家，她與團隊一起聚焦有機固廢與廢水處理領域，開啟了一場長達5年“變廢為寶”的技術革命。

清華SIGS科研處組織林琳項目轉化服務機構進組對接會

截至目前，林琳團隊已獲授權美國專利2項、中國專利16項，其中2項實現(xiàn)工業(yè)化量產銷售，用實打實的成果彰顯了其技術轉化的硬實力。

林琳團隊“以電池用磷酸鐵為目標的城市污水磷資源回收新技術”項目

獲第49屆日內瓦國際發(fā)明展“日內瓦城市獎”“杰出創(chuàng)新獎”“特別嘉許金獎”

“我們希望讓實驗室的技術走進更多城市、更多場景。”林琳表示，未來團隊將繼續(xù)瞄準市場痛點，聚焦水處理、固廢處置與資源化、環(huán)境材料開發(fā)三大領域，進一步深化產學研合作，推動更多環(huán)保技術實現(xiàn)產業(yè)化，讓來自清華的科創(chuàng)力量持續(xù)成為灣區(qū)的“綠色引擎”。

林琳，清華大學深圳國際研究生院環(huán)境與生態(tài)研究院副教授、博士生導師，國家重點研發(fā)計劃青年首席科學家。圍繞水污染控制與有機固廢資源化方向開展深入研究，發(fā)表學術論文90余篇，以（共同）第一/通訊作者在Nature Water（2篇）、PNAS、Water Research、Environmental Science & Technology等高水平SCI期刊上發(fā)表論文44篇，h指數(shù)35，入選斯坦福全球前2%頂尖科學家。授權美國專利2項，中國專利16項，其中2項已轉化應用，實現(xiàn)工業(yè)化量產銷售。研究成果榮獲日內瓦國際發(fā)明展最高榮譽“日內瓦城市獎”、中國環(huán)境技術進步一等獎、中國國際高新技術成果交易會“優(yōu)秀科研成果創(chuàng)新獎”、廣東省環(huán)境保護科學技術一等獎、廣東省生態(tài)環(huán)境青年科技獎（優(yōu)秀獎），深圳市第三屆優(yōu)秀科技學術論文成果等。主持國家重點研發(fā)計劃項目，國家自然科學基金項目，廣東省自然科學基金杰出青年項目，深圳市科技創(chuàng)新局重大專項等。主編工程教育專業(yè)認證通識課程教材1部，參編Wiley英文學術專著1章，獲評清華大學“良師益友”稱號。擔任Journal of Hazardous Materials Advances青年編委，Nature Water、

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