生物净化水质范文

生物净化水质范文（精选10篇）

生物净化水质 第1篇

水源是人类发展和进步的基础, 城市与河道之间有着极其密切的联系。随着城市人口容量的增大、工业的崛起以及经济的快速发展, 人类对于河道的干涉与利用力度加大, 污染物的排入导致水质受到严重污染。近几年, 河道水质修复逐渐被国内外所重视, 文章针对生物修复技术在河道水质修复的应用进行总结, 以求对今后的修复治理有直接的指导意义。

1河道水质问题

长期的超负荷纳污使得河道水体的氧平衡受到严重破坏, 河道水体富营养化以及黑臭现象严重。恢复河道水体自净能力以及消除黑臭现象已成了必须面对的水质难题。

2生物修复技术的应用

河道水质的修复就是运用各种技术手段去除水体中存在的有机、无机污染物, 使水体的自净能力得以恢复。生物修复因其费用低廉、高效快速、安全无二次污染等优点, 被广泛推广, 主要包括植物净化技术、生物膜处理技术、生物强化技术以及联合修复技术等。

2.1植物净化技术

植物净化技术主要利用植物吸收污染水体中的有机污染物、释放多种分泌物与酶, 植物根部微生物的降解, 刺激根部微生物的活性以及转化的三种作用机制对污染水体中的有机污染物实现去除。目前运用较为广泛的主要包括人工湿地、稳定塘、人工浮岛等。

2.1.1人工湿地技术

具有出水水质稳定, 净化能力强, 运行维护方便的特点[2]。近些年来, 该技术被广泛用于处理各种污水, 但在实际的应用过程中也暴露了很多的问题, 如易受气候温度影响、占地面积大、基质易堵塞等, 这些问题都在一定程度上影响了人工湿地对污水的净化效果, 甚至限制了湿地的发展, 这也是我们未来研究工作的重点。

2.1.2稳定塘

水质净化原理和应用范围与人工湿地有一定相仿处, 利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。具有易操作、投资低、维护方便的特点, 且污染物去除显著。

2.1.3生态浮岛

以水生植物为主体, 使用可漂浮于水面的材料为载体和基质水面无土种植植物技术, 建立高人工生态系统来净化水体。目前, 国内已有多处利用生态浮床技术的示范性工程。植物修复技术不仅费用低、效果好同时还能美化环境, 但植物具有水体针对性和时间、空间差异性, 植物的后期处置问题也有待解决。

2.2生物膜处理技术

在中小河流净化方面具有净化效果好、便于管理等优点, 被广泛应用。大多数的生物膜处理技术采用的外接生物膜反应器的治理方法, 通过水泵将污染河道水体抽进预设的生物膜反应器中, 污水经过生物膜反应器的净化在被重新稀释到河道水体中, 通过区域性的水体自净能力恢复带动河道整体的水质恢复。

2.3微生物强化技术

微生物强化技术是目前运用最广泛的原位修复技术, 污染水体的污染物降解主要依赖于微生物的降解, 当缺乏足够有效的微生物作用时, 通过人为投加物质强化微生物的主体作用来提高水体净化能力。强化主要分为两大类:一是投加微生物菌剂技术;二是生物促生技术。

2.3.1投加微生物菌剂技术

投加微生物菌剂技术在加快污水生化处理系统启动速度、提高生化处理系统处理效果和抗冲击负荷能力、改善对某种特定污染物的降解能力方面表现出巨大的潜力。李娜等在实验室运用SBR工艺处理石化废水, 通过投加微生物菌剂, 提高了COD的去除率[4];张力等在用传统活性污泥法处理制药废水时, 投加微生物菌剂, 提高了系统的处理效果和抗冲击负荷的能力[5];秦振清在实验室用MBR工艺处理阿特垃津废水时, 通过投加微生物菌剂, 提高了阿特垃津降解效果, 缩短了系统启动时间[6];但是污水水质和水量的不稳定、生化处理系统的操作复杂以及强化菌投加到生化系统后自身的不确定使得菌剂的污染物降解效果并不一定能得到很好的发挥, 限制了其大规模的应用。

2.3.2生物促生技术

为了达到更理想的效果, 生物强化研究的重点已经逐渐向激活培养土著微生物的生物促生技术转移。该技术在国内刚刚起步, 国内对于自主开发促生剂的能力和经验还很缺乏。早期的实验促生剂大多来自国外, 近些年来, 随着国内外学术交流的增多, 我国在促生剂配方研发上也取得了重大的成果, 这也为国内促生剂技术的发展奠定了基础。方一丰等发现蔬果的浸出液富含能促进微生物生长的生长因子, 并利用玉米、土豆和番薯的浸出液成功净化了景观水体[7];郝永胜等使用能邦公司提供的富含氨基酸、尿素、腐殖酸、酶等成分生物激活剂, 修复了上海西南地区河水及景观水体[8];丁凯等利用复合生物酶制剂使北京西土城沟水体很快消除黑臭现象, 水体清澈透亮, 自净能力增强[9]。

2.4联合修复技术

由于河道水体污染情况复杂, 运用单一的修复技术往往不够, 通过技术的联合可以达到理想的处理效果。如微生物与植物联合技术修复, 结合两者的共生关系来提高对污染水体的净化效果。研究显示植物根系环境与附着生长的微生物有一定的互利共生关系, 植物能为微生物提供生存环境和有机物质, 微生物的一些代谢产物则能促进植物生长[10]。这均为以后的河道水体治理提供了一个新的思路。

3结束语

现阶段的国内的河道水体修复虽然发展较快, 但是相对于国外来说, 还具有一定的差距。然而, 仅仅学习西方的修复技术是远远不够的, 思考适合国情的技术组合、深化组合工艺才能发挥各个单元组合的协同作用, 提高处理效率。同时, 我们也应该注重水质修复机理的研究, 这样才能获得突破性的成果, 解决更多的实际问题。

河道水质修复在未来的延续性关键在于人们理念的转变, 良好的生态理念有助于开发更环保和谐的修复技术, 我们所进行的工作也将使得环境和社会变得更加美好。

参考文献

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[5]张力, 于洪峰, 程树培.跨界原生质体融合工程菌株改进合成制药废水生物处理的有效性研究[J].江苏环境科技, 2004, 17 (4) :11-12.

[6]秦振清.生物强化技术在焦化污水处理中的应用[J].柳钢科技, 2004 (4) :44-48.

[7]方一丰, 黄光团, 林逢凯.蔬果类浸出液在景观水体原位生物修复中的应用研究[J].华东理工大学学报 (自然科学版) , 2005, 31 (5) :677-680.

[8]郝永胜, 谢曦, 唐玉斌.生物激活剂修复污染水体的研究[J].净水技术, 2004, 23 (3) :3-5.

[9]丁凯, 郭泅涌.利用微生物技术治理城市河湖水质[J].北京水利, 2005, 5:3-5.

生物净化水质 第2篇

浮床水培蕹菜的生物学特征及水质净化效果

本研究比较了污染水体中浮床水培蕹菜与陆生同种蕹菜之间生长特性以及N、P含量的差异.结果表明,水培蕹菜单株鲜重约为792.5 g/株,为陆生蕹菜的3.53倍;单株N、P总量分别比陆生高469.6%、566.7%.水培蕹菜与其他水培植物相比具有较强的`N、P吸收力,是一种可用于富营养化水体水质净化的优良植物.

作 者：黄婧 林惠凤 朱联东 李兆华 Huang Jing Lin Huifeng Zhu Liandong Li Zhaohua 作者单位：湖北大学,资源环境学院,湖北,武汉,430062刊 名：环境科学与管理英文刊名：ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT年，卷(期)：33(12)分类号：X52关键词：蕹菜 总氮 总磷 富营养化 水质净化

用微生物净化地球 第3篇

地球受到严重污染

目前地球环境污染已经十分严重，而且污染范围还在扩大，其主要原因是人口急剧增加、经济飞速发展带来煤炭、石油的大量消耗，大量新的化学合成物被废弃。特别是大气中二氧化碳的增加严重，导致地球全面变暖。另外，人类为了自身方便，不考虑环境保护而制造出来的各种化合物严重污染了土壤和地下水，给地球生物带来灾难性危害。

在化学合成物中，像三氯乙烯和多氯化联苯即使人摄入少量，在体内也不能被消化，而且还会在体内富集、浓缩。三氯乙·烯在全世界的高技术工厂中是作为半导体的洗净剂被大量使用的有机氯化物，因怀疑它对动物有致癌作用，其后从土壤或地下水中被检测出来。据调查，仅日本超过环境标准的三氯乙烯污染地下水事件已达到469起；另外，作为干洗溶剂常用的四氯乙烯引起的污染事件达629起。被调查的地下水中，三氯乙烯超标的约占20％，四氯乙烯超标的约占27％。

又如多氯化联苯(聚氯联苯)，由于它难以溶解，不容易燃烧，绝缘性好，而且化学性质稳定，所以广泛用作电机的绝缘油、热交换器的热介质等。但是科学家发现，多氯化联苯在体内富集，会引起肝脏疾病。多氯化联苯已经进入环境的量估计有41万吨，对世界各地均造成污染。科学家甚至从海洋哺乳类动物如海豚或海豹的身体中也检测到高浓度的多氯化联苯。

另外，原油污染也是个大问题。近年来，由于油船事故造成大量原油向海洋泄漏的事件屡屡发生，给海洋生态系统带来极大破坏。正成为世界性的问题。

净化三氯乙烯实验

人类造成的有害污染物质单靠自然界难以分解，即使能够分解，其净化能力也赶不上污染速度，而且所需时间很长。科学家提出的生物修复办法的主要目标是净化这些难以分解的物质。

生物修复大体上分为激活原本生息在污染现场的微生物的“生物激活”法和培养外来生物的“扩大微生物”法。另外，按处置的方式还能分为在现场净化的“原地处置”和运到有处置设施的“移动处置”。

下面介绍一些实际进行的生物修复技术。首先是地下水的三氯乙烯净化实验，其方法是在现场把地下水打上来放入装置中，再在装置中添加甲烷和营养盐(氮、磷)，激活现场的“甲烷生成菌”，将其返回地下分解三氯乙烯。这是很经典的微生物激活治理污染的例子。

实验的结果是在注入甲烷40天后，三氯乙烯的浓度从每升0.8毫克减少到0.5毫克。另外，即使停止注入，三氯乙烯的浓度也得到有效抑制。

被三氯乙烯污染的地方很多，但是因为成本较高，使用甲烷来进行三氯乙烯的生物修复至今尚未普及。当然，现在所谓的“监视自然净化”是指不加任何人为干预的自然净化，所谓“增加自然净化”是指有人为干预的净化。

生物复原油污染

1997年俄国的油船“纳霍德卡”号在日本海上触礁，泄漏的原油漂到了日本海沿岸。当时对原油的毒性认识还没那么深刻，倒是鸟的翅膀沾满油污，沿岸的海藻类和生物大量死亡成为人们关注的焦点。另外，漂浮在海面上的油污无法生物修复，除了回收外别无良策。为此，实验以漂到了沿岸的原油为对象。

方法是把现场的原油与海砾搅拌后放入网中，然后分成两组，一组添加营养盐，一组不添加营养盐。实验结果证明，加进营养盐的一组，原油确实被分解了，而且也没有看到对海上的小动物造成任何不良影响。

让海洋大量吸收CO₂

为了减少全球温室气体CO₂，科学家正在考虑用占地球表面70％的海洋来固化CO₂的生物修复办法。海洋中的植物、浮游生物可吸收大气中大量的CO₂。但是。仅因生长所必须的“铁质”不足，致使植物、浮游生物不能正常存在的海洋面积约占10％，即大约为3600万平方千米，比亚洲大陆还要大。如果在这些海域播撒铁，繁殖植物、浮游生物，通过它们的光合作用来吸收CO₂，就相当于增加了陆地上的植物。这样做实际上是增强了大海原来特有的自然治愈力，所以对环境也是有利的。

以美国为主，自1993年起在加拉帕戈斯群岛海面上进行实验。科学家从船上撒下铁，用飞机和卫星监测，结果发现，确实引起植物、浮游生物的增加，海水中所含的CO₂量也减少了。另外，科学家还将煤灰或焚烧灰做成块状，撒上微细藻类和营养盐，把它漂浮在海上做吸收CO₂的实验。这么做不但有效地固化CO₂，而且微细藻类作为副产品还可制成紫外线吸收剂或回收农药等有用物质。海洋可称是未知微生物、基因的宝库，专家正进行各种有用基因的探寻。构建海洋的生物修复系统，让海洋重新获得特有的自净化能力，防止大海污染恶化，让大海回复到应有的状态是非常重要的。

制造超级微生物

目前科学家正把基因工程制造的超级微生物用于生物修复的研究。

超级微生物的开发，首先从多氯化联苯分解菌开始。多氯化联苯是非常稳定的化合物，之前科学家没有发现能够分解多氯化联苯的微生物，后来才发现吃联苯的菌也可以分解多氯化联苯。

美国和日本使用各自发现的两种多氯化联苯分解菌进行基因操作。用所谓“DNA倒换”方法使这些分解菌的基因彼此发生关系。使其进化。多氯化联苯在氯制备理论上能制造209种化合物。被发现的两种分解菌的酶有95％相似，但各自能够分解的多氯化联苯化合物不同。

取出两个分解菌的基因，用PCR(聚合酶链反应)方法繁殖，首先各自通过酶将基因链拆开，然后再用PCR繁殖。这时放入被称之为“引子”的DNA断片，断片被连接，两个基因被混合，其次为了放大基因的全长，放入“引子”再度进行PCR。在混合的基因中，把能力强的超基因与原先多氯化联苯分解菌的基因交换，制成超级微生物。

制成的微生物对多氯化联苯的分解能力远远超过原来的分解菌。科学家还用所谓“分子模拟实验”方法预测分解酶的构造，能够把仅与多氯化联苯分解有关的氨基酸更改。由此，甚至还能育出分解二日恶英和甲苯的分解菌。而在此前，这两种物质是无法分解的。

科学家还进行高效分解三氯乙烯的超级微生物的开发，以及三氯乙烯分解菌的育种研究。就实用化来说，如果使用自然界的微生物当然也行。但是在人们追求高效率的今天，将需要更强的分解菌。地球的未来，或许就是这些微生物的天下。

生物净化水质 第4篇

在国内, 污水的治理模式分为物理法、化学法和生物法。其中, 物理法仅对水中的悬浮物的净化有比较好的效果, 而化学净化方法又基于其特殊的化学性质在实际的应用中存在着大量的不足之处, 诸如其强毒性不仅对人体有害, 更会污染水体环境。因此, 作为污水绿色净化方法, 现代生物技术将有着重要的现实价值。

2 现代生物技术在净化水质污染中的应用

现代生物技术是一项以微生物及其代谢产物的酶为研究对象的一门综合技术, 包括蛋白质、基因以及细胞工程等。因此, 从主体的角度看, 应用于净化水质污染中的现代生物技术主要体现在两个方面:微生物酶以及微生物自身的分解作用。

2.1 微生物酶解技术

微生物酶解技术就是利用生物体内及代谢产物中的酶的分解作用, 从而达到水质净化的目的。目前用于净化污染水的酶有氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂解酶以及合成酶等。比如磷酸酶是常见的除磷酶, 通过分解水中的污染物磷酸单酯得到磷酸根离子, 从而达到“去磷”的目的。基于酶的专一、高效、绿色环保以及便捷等特点, 微生物酶技术广泛应用于污染水的净化中。但与此同时, 酶也存在着对温度的要求比较高, 易受p H的影响等缺陷, 影响了酶的进一步应用[1]。

2.2 微生物自身

微生物在生命活动过程中, 能够对水中的污染物转移并分解。利于这一特性, 微生物自身被广泛地应用于水质污染净化中。

2.2.1 微生物分解作用

微生物分解有机污染物的效果可以从接触时间、接触面积以及基因改造等方面来得到优化。因此, 从这三个角度出发, 相应的技术分为如下几种:

(1) 生物反应器技术就是一项通过增加微生物与污染物接触与反应的时间来提高净化效率, 通过在反应容器的一个表面积比较大的载体, 微生物富集在这个载体上形成了一个巨大的膜, 通过反应器的隔离作用, 使得微生物膜与污染物的接触时间更长, 从而提升了微生物的分解能力, 当前世界上最大的反应器体积在2000m3, 该项技术广泛地应用于欧美国家[2]。

(2) 固定化技术, 也就是通过将微生物固定在一定的范围内, 通过微生物的自我繁殖形成了生物污泥, 这些生物污泥中的微生物是经过筛选出来的特种菌, 具有高效的分解污染物能力。诸如脱色细菌、脱磷细菌以及脱氮假单胞菌等。目前, 循环式污泥法在污染水净化中的应用非常广泛, 技术相当成熟。基于该技术的CAST工艺广泛应用于污水处理厂和处理站的污水处理中, 表1为当前我国应用该项工艺的处理污水规模。

(3) 基因改造技术, 从基因的角度对微生物的DNA进行改造与重组, 从而增强微生物的分解能力、分解速度以及产酶能力等, 从而有效地分解自然界中一些难以分解的合成有机污染物。目前, 通过基因重组获得了相应的高效专一菌种, 诸如可以转化TNT的芽孢杆菌, 其转化效率高达90%。此外还有一些对诸如乙腈类的化合物具有高效分解能力的裂腈杆菌。

2.2.2 微生物的物理作用

目前, 水中的污染物除了常见的有机物质、无机物、固体悬浮物以及重金属等。对于一些常见的有机物之类的污染物, 通过相应的酶和筛选或者基因改造的微生物的分解作用就可以对这些污染物进行彻底地净化, 而对于一些重金属之类的污染物, 这些方法显然没有任何效果。因此, 目前利用微生物的物理作用来消除重金属类的污染物成为污水净化的首选手段。其主要体现在两个方面:一方面通过微生物的富集作用, 将水中的重金属类的污染物转移到微生物体内, 从而实现了水中重金属含量下降的目的。其转化重金属例子的主要方式对重金属的主动与被动堆积、金属转化以及产生活性物质络合金属[3]。另一方面, 微生物在生命活动的过程中可以产生絮凝物质, 这些天然的高分子物质可以有效地吸附重金属。姚敏杰等[4]研究发现生物絮凝物质可以很好的吸附废水中Fe3+、Al3+、Pb2+以及Zn2+等, 但重金属的浓度增加, 絮凝物质的效果反而下降, 其相关机制有待进一步研究。

3 结语

总之, 现代微生物技术已然成为净化污染水质领域的热门技术。从酶的温度要求高、易受p H影响以及微生物的环境耐受性差异等方面看, 如何高效开发与利用微生物技术来有效地净化污染水依然任重道远。但现代微生物技术已然成为当前最新的也是必然的发展趋势, 在未来必将为环境的治理作出更多的帮助。

参考文献

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[3]孙嘉龙, 李梅, 曾德华.微生物对重金属的吸附、转化作用[J].贵州农业科学, 2007, 35 (5) :147-150.

生物教案－水质和饮用水的卫生 第5篇

关于水的档案

●成人的身体70％的成份由水组成，儿童体内的水则占80％。一个70公斤重的人，水大约占50

公斤的比重。

●人的一切生命活动都需有水参与。

●每人每天体内要有7至8升水需更新，身体中的水一周左右就要更新一次。

●每人每天要摄入2至3升的水，1年要摄入700至1000升的.水。

●一个人3天不进食物可以生存，如果3天不喝水就会死亡。

●目前，全世界在水中检测出的有机物有2221种。

●由饮水引起的疾病占所有人类所患疾病的80％。

●由水传播的40种传染病，在全世界范围内仍未得到控制。

●全世界每年有2500万儿童因饮用受污染的水而生病致死。

●健康的饮用水应符合下列指标：

硬度（理想指标是170mg／L左右）。

总溶解固体（TDS，理想指标为310mg／L左右）。

PH（偏碱性，对于井水和市政给水在7．0以上）。

●目前，北京市人均水资源为300立方米左右，是全国平均水平的1／7，全世界的1／20。

●北京市地下水已严重超采，目前累积超采40亿立方米，地下水位埋深也由原来的3米下降到

40米以上。

●市民用水量由原来住平房的日平均每人60升，上升到楼房住户的日平均每人100升以上。

●北京市区最高日用水量为227万立方米，日供水能力则已达到240万立方米，首次出现

水质监测中水生生物的应用研究 第6篇

1 水质监测中的水生生物监测

评价水质的传统方法是理化检测法, 这种方法主要是对水中COD、BOD、TOD和浊度等进行检测。但是, 水环境的某些成分在理化检测法中难以完全反映, 生物监测方法则可以弥补这一不足。

1.1 水环境污染物生物监测简介

生态系统的标记物可以实现水污染的生物监测, 这种方法主要是研究水中生物, 从而检测出水污染对水中群落的危害程度。生态系统主要通过以下的方式来反应水环境:某些被选定物种的出现或者死亡;某些水生物种的群落结构的变化;特定生物的数量变化:自生程度的变化;繁殖速度变化。

双翅目摇蚊科昆虫作为水体生物监测的重要指示生物, 它不仅种类繁多而且分布广泛。在水生物中, 其幼虫地位非常重要。摇蚊幼虫具有许多优点:毒性试验生物材料有很多, 如鱼类、藻类, 但他们难以监测出沉积物中的毒性, 摇蚊幼虫是底栖动物的代表, 可以检测出沉淀物中的毒性;摇蚊幼虫分布广泛, 收集起来比较容易, 也可以通过科学的培养得到优质的实验材料;摇蚊幼虫生长快, 周期短, 这样更能节约时间和精力;摇蚊幼虫个体小, 可以节省实验毒物和实验器材。

1.2 水环境污染物生物监测的优越性

(1) 环境是一个复杂的综合体, 里面包含了多种污染物, 还可能发生协同效应, 加剧污染。生物监测对于这种综合污染能较好的反应出来。 (2) 在污染发生的早期, 在难以直接检测的时候, 生物可以较快做出反应, 比如一些较低浓度的污染物进入环境, 生物就可能出现症状。 (3) 有些情况是理化检测无法做到的, 比如那些剂量小的慢性毒性效应, 生物监测正好可以弥补这些不足。 (4) 理化检测有一定的局限性, 连续取样非常繁琐, 生物监测很好的克服了这些缺点。

2 水体生物监测的主要方法

2.1 野外现场调查

在野外现场通过细致的调查中间的试验, 找出存在水中的敏感物种和特有物种。具体的做法是对地处野外的水源的环境和水体的污染物的蕴含的成分以及占有的比重进行辨析。并且采集具有共性的水体中水生物种的种群物种和相应的数据, 用以对此分析, 从而得出在一定的水体环境下的敏感物种, 以及特定水环境的特有物种。

2.2 生物急性、慢性毒性试验

关于如何确定某种污染物的毒性, 可以在实验室内对污染物进行化学试验。具体可通过对污染物进行急性毒性试验和慢性毒性试验, 由此找出此物的毒性属性, 从而为环境容量和污染物的排放寻找科学的论据。比如运用暴露实验, 能够得到这样的一个结论:有机污染物或者重金属对水生物体内部分酶类的影响程度。

2.3 生理、生化影响

这个可以从水体中污染物对水中物种的影响进行研究。比如研究摇蚊幼虫唾腺内多线染色体的形状以及其体内细胞的核畸变致使摇蚊幼虫体突变畸形中, 水中污染物对这个过程的具体影响。

2.4 水生动物体内的残毒含量测定

想要得到水体中物种对水体污染物的富集能力甚至得出明确规范的检测指标, 可以检测水体中物种体内的有毒污染物的具体含量。

3 水体污染生物监测存在的问题

尽管生物标记物在水体污染物中起着关键作用, 但是它本身也存在着诸多不足, 如生物标记物的测定困难, 花费较高, 而其差异性、灵敏度导致了水生物检测在水质检测中并不是万能的, 它应当是污染物综合监测体系的一个有效部分。而受到所选择的生物标记物生活在自然水环境中, 除受到水环境中污染物的影响外, 还受一系列因素影响。实验室的模拟实验与实际的生态水环境还存在差异, 一些水质虽然对水生物影响不大, 但是实际到人体中则可能产生潜在的危害。因此, 生物监测的方法应该与理化检测方法相结合。

4 结语

现在, 水质检测工作已经达到了一个新的高度, 生物检测方法蒸蒸日上, 蓬勃发展, 并与理化检测方法相互补充。把计算机与数学分析相结合并应用于水质检测, 是当代水质检测的一个新的发展方向, 选择检测预报水污染的课题时, 最好选择可建立数学模型的课题, 应有生物群落结构、功能等参数, 研究成果更有利于监测技术的发展。

摘要：研究表明, 水生生物监测技术具有一系列的优势, 但技术因素限制了其广泛应用。本文介绍了水环境污染物生物监测的理论及其优越性和主要方法, 对水体污染生物监测中存在的问题进行了分析, 通过简要分析水生生物监测技术在水环境监测中的应用, 提出了相关意见, 展望了水体污染生物监测与数学分析结合的应用前景。

关键词：水生生物,生物监测,水体污染,生物标记物

参考文献

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[3]徐东炯, 张咏, 徐恒省, 陈桥, 牛志春, 黄娟.水环境生物监测的发展方向与核心技术[J].环境监控与预警, 2013 (06) .

生物质气化技术及焦油净化方法 第7篇

生物质气化是生物质能源利用的主要技术途径,是通过热化学反应将固态生物质转换为气体燃料的过程。生物质由于能量密度相对较低,挥发分高,发热值仅相当于煤的1/3~1/2,且各种生物质理化性质差异又较大,气化应用具有一定技术难度。我国生物质气化技术的应用主要集中在两个方面,即生物质气化供气和生物质气化发电[1]。其利用生物质的前提都是使生物质先在气化炉内进行气化反应生成可燃气,故气化炉是生物质气化系统的核心设备。

本文在对两种生物质供气系统的性能、特点及适用范围进行分析的基础上,针对制约生物质气化供气技术推广的主要瓶颈问题—粗燃气中焦油净化的可用技术进行研究,以提出适合小型气化装置特点的处理焦油的技术方案。

1 生物质集中供气与单独供气系统性能比较

1.1 生物质集中供气系统特点分析

生物质能源在农村的应用前景主要是推广生物质气化供气技术,使气化炉产生的生物质燃气供给相应配套设备,为居民提供炊事用气。目前,生物质气化供气主要分为集中供气和单独供气两种类型。生物质气化集中供气近几年得到迅速发展。它是在农村的一个村或组建立一个生物质气化站,并将生物质燃气用储气柜储存,通过输气管网向居民集中提供生活用燃气。

目前,全国已建成的集中供气系统有几百个,在高效利用农村剩余秸秆、减轻农民燃烧过剩秸秆引起的环境问题方面发挥了一定作用。生物质集中供气系统经过在部分农村推广应用后发现面临如下问题:

1) 工程项目总投资较大,一般至少百万元以上,户均投入达4000多元,在一些经济不够发达的地区用户支付有一定难度;

2) 项目要求整体连片推广,难以适应我国目前农村居住尚不够集中的现状;

3) 生物质燃气热值低,但气柜容量有限,要求供气时间统一,故用户常感使用不便,致使许多气化工程欠费现象严重,达不到设计要求户数,气化设备利用率降低;

4) 是气化技术总体尚不够成熟,长期运行后易出现焦油、飞灰等堵塞管道或灶具等情况,致使项目运行一段时间后被迫停用。

1.2 生物质单独供气技术应用现状

该技术特点是农村居民以家庭为单位直接使用小型气化炉,所产燃气接入到附近的炉灶使用,具有气化系统体积小、投资少的特点,更适合于经济相对落后和居住较分散的农村用户[2]。目前,小型户用生物质气化技术已有一定发展,如湖南张家界三木能源开发有限公司生产的户用气化炉,采用固定床上吸式炉型,具有气化炉设备简单、投资较少的特点,一套生物质气化炉售价仅700多元,已进入部分农村市场。国内现有的户用气化装置仍存在质量参差不齐和性能不够稳定的问题。尽快开发出投资较少、焦油含量低、技术成熟的小型或户用生物质气化装置,是目前农村推广应用生物质利用技术的关键。

2 生物质气化装置降低焦油含量的可用技术

生物质气化作为可再生能源,具有良好的发展前景,但由于气化炉产粗燃气中焦油含量高,缺少有效处理方法,已成为该技术在农村推广的主要障碍。焦油是生物质气化不可避免的副产品,在高温时呈气态,随温度降低逐渐凝结为液态。由于焦油成分非常复杂,可分析出的就有200多种,其中主要成分有20多种,含量较高的是苯、萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯、酚和茚等,从燃气中进行有效分离或处理都很困难[3,4]。小型户用生物质气化装置常采用上吸式气化炉,焦油含量较下吸式气化炉高。燃气作为炊事用气虽不要求冷却可直接利用,但当燃气温度低于200℃时焦油易凝结为液态,并与水、灰等结合堵塞输气管道或阀门等,严重影响气化装置的长期稳定运行。若呈气态进入灶具也难以实现完全燃烧,并容易产生炭黑等颗粒。由于焦油占粗燃气总能量的5%~15%,如果不经有效处理必将对环境和气化效率造成明显不利的影响。

目前,气化装置中控制焦油含量的可用技术有两类:一类是裂解法,另一类是普通方法。裂解法又分热裂解和催化裂解,是在通过提供较高温度及其他条件下,把焦油分解成小分子可燃气体;普通法除焦油又可分为湿法和干法两种。

2.1 降低焦油含量的热裂解方法

通过裂解方法将焦油设法转化为可燃气,既能提高气化效率,又可降低燃气中焦油含量,解决焦油对环境和设备运行的有害影响。热裂解法基于生物质气化过程,焦油产物的数量主要取决于转换温度和气相停留时间,一般生物质在500℃左右时焦油产物最多;而在同一温度下气相停留时间越长,焦油热裂解则越充分。因此,气化过程中应尽可能提高温度和气相停留时间,使焦油热裂解,把焦油分解为永久性气体与可燃气一起利用,从而减少焦油数量和种类。热裂解法在1100℃以上才能得到较高的转换效率,小型生物质气化装置(如采用固定床)的气化温度一般为900℃左右,即使采用一些技术措施也难提高。因此,热裂解法要在实际中得到应用具有较大困难。

2.2 降低焦油含量的催化裂解方法

焦油热裂解需要很高温度,但如果借助某些催化剂的作用对焦油进行催化裂解,不但可使焦油裂解的温度下降到750~900℃,而且能提高裂解的效率。因此,催化裂解法是目前降低焦油含量最有发展前途的一项技术。生物质焦油裂解原理与石油的催化裂解相似。经国内外研究发现,可用于焦油转化的催化剂有白云石、碱金属和其他金属基催化剂、镍基催化剂等。如果满足低成本需要,还可利用石灰石、木炭以及石英砂等作为催化剂。其中,白云石(CaCO3·MgCO3)因具有催化效率高和成本低的特点而得到广泛重视[5]。

焦油催化裂解能否达到预期效果,取决于在温度和接触时间方面是否满足要求的工艺条件。依据催化剂的加入位置和方法的不同,大致可分为两种:一种是将催化剂与生物质在气化前直接混合,使气化与焦油的催化转化在同一工况下运行。如白云石对焦油的裂解在温度达800℃以上才有很高的裂解率[6](如图1所示),这一温度和生物质的气化温度相近,所以在炉内加入催化剂进行裂解反应,易满足要求的温度条件。另一种是在气化炉出口另设一个反应器,使焦油的裂解在一分开的反应炉中进行。因气化炉出口气体温度往往已降至500℃,为此常通过外加热源或使燃气部分燃烧来提高温度,从而使催化裂解技术更适合于较大型的气化系统。

催化裂解过程中水蒸汽的存在也能发挥重要作用。水蒸汽能和某些焦油成分发生反应,生成CO和H2等气体,既减少了碳黑的产生, 又提高了燃气产量。

2.3 去除粗燃气中焦油的湿法与干法两类净化方法

粗燃气中除含有焦油外,还夹带灰分、微小炭颗粒、水分等固体和液体杂质。由于杂质的多样性和复杂性,所以生物质燃气的净化一般不用单一方法,而是将几种净化方法组合一起使用。目前,结合焦油的处理并除去灰分的常用方法有水洗法(湿法)和过滤法(干法)两种。

湿法包括水洗法和水滤法,即利用水洗燃气,使之快速降温,从而实现焦油冷凝并与灰分一起从燃气中分离的目的。该方法成本低、结构简单,早期净化系统应用较多,但湿法产生的含焦油废水外排,易造成二次污染,排出的焦油不能得到很好的利用。

干法是利用机械力或过滤的方法,使灰分和液态焦油滴利用惯性力从气流中分离出来,或使燃气通过多孔体等滤料来分离杂质。干法的缺点是利用机械力除焦油一般难以获得满意的净化效果,而过滤方法中焦油与灰尘易粘接一起堵塞过滤通道,故不宜作为独立的净化装置,而是多与其他净化装置组合使用。

3 小型生物质气化装置净化焦油的技术思路

小型生物质气化装置在农村一般作为炊事用燃气来源,气化炉产燃气不要求冷却,可直接输送给灶具。由于低成本要求,气化系统简单,不可能配备复杂的燃气净化装置。因此小型生物质气化装置要降低焦油含量,并保证装置长期稳定运行,从技术角度来说具有一定难度。一些大型气化装置上采用的低焦油技术措施对小型气化装置未必合适。符合小型气化装置特点的降低燃气中焦油含量的实用技术,可考虑以下技术方案。

3.1 生物质气化与焦油裂解一体化的高效气化炉

小型户用生物质气化炉大多为固定床上吸式,气化炉出口温度约为500℃左右,如另设裂解炉显然达不到要求的裂解温度。为此,除可考虑在入炉的生物质中添加白云石或木炭等催化剂,使气化与焦油的裂解同时进行以外,还可在炉内靠近燃气出口处设置一催化裂解区,使气化产燃气随即进入该裂解区,以充分利用炉内温度高的特点,在炉内进行焦油催化裂解反应。

3.2 研制结构简单、焦油回收率高的净化装置

设计一种具有降温、除尘和分离焦油等多种功能的净化装置,如图2所示。

小型生物质气化炉可配置一高效的、利用机械力除尘的净化设备,并与附设的焦油分离或回收装置组合。粗燃气降温流动过程中气态焦油冷凝为液滴,可与灰分一起从粗燃气中有效地分离出来,并经循环管道流回到气化炉内 的高温氧化层,进行裂解反应。

3.3 寻找更能适合小型生物质气化装置的催化剂

加强对温度、接触时间、催化剂的粒径等参数与焦油转化率关系的研究。 催化剂的加入方法和加入位置应考虑气化炉的炉型特点,实现性能上的优化配匹,寻找成本低以及活性高的催化剂。

1.炉体 2.进料口 3.燃气净化装置 4.燃气出口5.焦油分离回收 6.焦油入炉管 7.进风口 8.出灰口

4 结束语

针对我国许多农村居住分散的特点,完善小型家用生物质气化技术,开发出技术实用、焦油含量低和运行稳定的户用气化装置,对于生物质作为可再生能源在农村得到进一步应用具有重要意义。催化裂解在焦油净化可用技术中具有良好发展前景。利用炉内温度高的特性,使焦油催化裂解与气化同时进行,或通过配置高效的焦油分离回收装置,使其循环流入炉内高温氧化层裂解,是适合小型生物质气化装置特点的实用技术。

摘要：生物质气化供气是农村利用生物质能源的主要途径。与生物质集中供气技术相比,户用的单独供气技术更适合于经济相对落后和居住较分散的农村用户。为此,分析对比了目前生物质气化装置为降低燃气焦油含量而常用的热裂解、催化裂解、湿法与干法等可用技术的特点与应用条件,提出了催化裂解方法较具发展前景。采用生物质气化与焦油裂解一体化的气化装置,并配置具有降温、除尘和焦油分离回收等多种功能的高效净化装置,是适合小型气化装置特点的处理焦油的有效技术。

关键词：生物质,气化,焦油,净化

参考文献

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[2]李鹏,吴杰,王维新.户用上吸式生物质气化炉的改进设计[J].农机化研究,2008(5):76-78.

[3]杨海平,米铁,陈汉中,等.生物质气化中焦油的转化方法[J].煤气与热力,2004(3):122-126.

[4]马隆龙,吴创之,孙立.生物质气化技术及其应用[M].北京:化学工业出版社,2003.

[5]吕鹏梅,常杰,王铁军,等.生物质气化过程催化剂应用研究进展[J].环境污染与治理,2005(5):1-6.

生物净化水质 第8篇

1 水质基准简述

水生生物水质基准指水环境中的污染物不会对水生生物产生危害的最大浓度, 该基准是水质基准体系中的重要部分。此外, 在水质标准的制定中, 水质基准是十分重要的科学依据, 且在评价水环境质量和进行水质管理的过程中, 水质基准也起着不可替代的作用。水质基准很受地域性的影响, 在不同的区域, 其代表性物种和生态系统结构都不相同, 导致其污染物的环境行为也不尽相同, 所以不同区域的水质基准存在很大的差别[2]。在我国水生态系统的建立过程中, 水质基准是重要的科学依据, 只有严格按照水质基准来进行水质资源的管理, 才能从根本上保护水生态系统的完整性和多样性.进而为保护我国的水生生物提供更加科学有效的方案。

2 各国水生生物水质基准研究对物种的选择

西方国家很早就开始了对水生生物水质基准的探究, 截至目前, 许多国家已经形成了完善的体系, 很值得我国效仿。美国是开展水生生物水质基准进行物种选择最早的国家之一, 早在20世纪80年代, 美国国家环境保护局为了深入的探究水生生物水质, 并制定了《推导保护水生生物及其用途的水质基准的技术指南》, 不仅明确规定了制定水质基准时数据的收集范围及质量要求, 还明确了物种的选择要求, 而且详细分析了多种水生生物的急性毒性数据。加拿大也是我国值得效仿的国家之一。加拿大环保局从20世纪中旬-21世纪初, 相继颁布了《加拿大水质基准》《加拿大保护水生生物的水质基准纲领》《保护水生生物的水质基准推导纲领》等多个文献, 通过对文献的不断完善, 加拿大在水生生物水质基准选择物种方面也取得了重要的成果。荷兰在在水生生物水质基准选择物种方面也有很深的造诣。在2世纪初, 荷兰就在《推导环境风险限值的指导文件》中给出了多种数据的收集方法, 而且还详细介绍了多种类型环境风险限值的推导方法, 这些资料对于保护水生态环境、避免水生生物受污染物影响起到了至关重要的作用。与其他各国相比, 我国进行水质基准研究的最大阻碍就是没有建立起保护我国水生态系统的水质基准体系, 因此我国的水质环境才会屡遭破坏。所以, 我国应结合自身的实际情况, 并在借鉴世界各国的基础上, 建立起属于自己的水质基准体系, 这样才能实现水生生物水质基准选择物种的良好进行。

3 我国保护水生生物水质基准推导的物种选择

首先, 充分结合美国、加拿大、荷兰等推导水质基准的物种的经验, 并联系我国的实际国情, 选择出具有代表性的物种[3]。我国水生生物的种类繁多, 不可能对所有的物种进行毒理试验, 所以科学合理地选择代表性的生物物种十分重要, 且在进行物种选择时, 一定要保证该物种对生态系统的完善能够起到一定的作用。此外, 为了更好地保护生态系统也应该优先保护生态学意义大的代表性物种。

其次, 要保证选择的物种对污染物具有较高的敏感度。由于生理特征的不同, 不同的生物物种对环境的适应能力也大不相同, 所以在对污染物的承受方面也有很大的差别, 而生态系统的敏感性取决于最敏感的物种.所以在物种选择时应该优先考虑敏感性的物种;这样才能保证各类生物在水生态系统中的功能和作用不同。例如, 在青海湖中, 可以选择裸鲤作为代表性物种;在洞庭湖中, 可以选择剑水蚤作为代表性物种;在鄱阳湖中, 可以选择轮虫作为代表性物种, 这几种物种都符合敏感性强、易饲养等特点[4]。

最后, 确定推导我国水生生物水质基准的物种选择范围, 并具体提出推导我国保护水生生物水质基准所需要的物种选择要求再者, 所选择的物种应该来自不同营养级、不同的生物类群, 要保证其生命形式。

4 结语

我国的水生生物资源丰富, 在水生生物水质基准的制定过程中, 需要对我国的水生系统进行研究, 并且充分汲取世界各国的先进经验, 如此, 我国水生生物水质基准推导的物种选择工作才能井然有序的进行。

摘要：水生生物水质既是确定水中洁净度的重要基准, 也是水质基准体系的重要组成部分。在水生生物的养殖过程中, 只有严格按照水生生物水质基准来处理水资源, 除去水中的杂质及其他对水生生物有害的化学成分, 才能保证水生生物健康的成长, 这也是水产养殖中提高存活率的重要方案。此外, 在进行水生生物的物种选择过程中, 水生生物水质基准也是进行物种选择的重要原则。

关键词：水生生物,水质基准,物种选择

参考文献

[1]吴丰昌, 冯承莲, 曹宇静, 等.锌对淡水生物的毒性特征与水质基准的研究[J].生态毒理学报, 2011 (4) .

[2]吴丰昌, 孟伟, 张瑞卿, 等.保护淡水水生生物硝基苯水质基准研究[J].环境科学研究, 2011 (1) .

[3]张瑞卿, 吴丰昌, 李会仙, 等.中外水质基准发展趋势和存在的问题[J].生态学杂志, 2010 (10) .

生物净化水质 第9篇

杭州某垃圾渗滤液处理厂, 采用GZBS工艺运行, 废水经生化处理段后的出水是低碳高氮废水, 而后续深度处理段的BAF主要起以异养微生物为主导的反硝化作用。为保障该系统的反硝化水平, 需向其投加碳源。由于外加碳源的类型将会对反硝化微生物产生影响, 因此寻找合适的碳源种类对系统的脱氮将有重要的意义。

本文将介绍该垃圾渗滤液处理厂分别选择葡萄糖、甲醇、乙酸钠为外加碳源时对系统脱氮性能的影响。

1 材料与方法

1.1 曝气生物滤池 (BAF) 的运行情况

长期稳定运行的曝气生物滤池 (BAF) 的组成如图1所示。它包含了同体积缺氧滤池、好氧滤池各一段, 运行水温控制为24℃~26℃ (冬季) 、30℃~32℃ (夏季) , C/N质量比控制为4, DO控制为0.5 mg/L (缺氧段) 、6.0 mg/L (好氧段) , p H控制为7.5~8, 回流比控制为100%。经生化段处理后的废水 (1 500 m3/d) 与碳源充分混合后进入曝气生物滤池 (BAF) , 在缺氧段、好氧段分别停留9 h, 11 h后直接排放。每次改变碳源系统都将先稳定一周以上。

1.2 不同碳源的性质

1) 葡萄糖。

葡萄糖 (C6H12O6) 系自然界分布最广且最为重要的一种单糖, 是一种多羟基醛, 熔点83℃, 粘度随温度增高而增大, 理论上1 mg葡萄糖对应1.07 mg COD。

2) 甲醇。

甲醇 (CH3OH) 系结构最为简单的饱和一元醇, 为无色透明易燃易挥发的极性液体, 熔点为-98℃, 闪点为11.1℃, 理论上1 mg甲醇对应1.5 mg COD。

3) 乙酸钠。

乙酸钠 (Na CH2COOH) 系无色无味的结晶体, 呈碱性, 无水乙酸钠熔点为324℃。理论上1 mg乙酸钠对应0.58 mg COD。

1.3 检测项目与方法

1) 总氮:HACH TN测定仪;

2) 生化需氧量:HACH CODCr测定仪。

2 结果与讨论

2.1 不同碳源对出水水质的影响

从2012年6月~2013年2月, 系统分阶段投加0.5 m3/d的20%葡萄糖、0.6 m3/d的甲醇、1.0 m3/d的20%乙酸钠作为外加碳源, 其出水总氮情况、CODCr情况 (如图2, 图3所示) 均满足GB 16889—2008生活垃圾填埋场污染控制标准表3标准。

但是经研究发现, 当碳源不充足时, 葡萄糖作为碳源产生的亚硝酸盐积累严重, 抑制微生物活性并可导致微生物中毒现象[4], 且由于葡萄糖消耗较慢使得出水COD相对偏高;甲醇作为碳源虽具有运行费用低和污泥产量小的优势, 但当投加甲醇后, 系统需要一定的适应期直到甲醇完全富集才能发挥较好效果;而当投加乙酸钠后硝酸氮的去除可以立即获得响应[2]。

2.2 技术经济及可行性分析

从经济上看, 本工程采用的20%葡萄糖市场价约为1 100元/t, 纯甲醇市场价约为4 000元/t, 20%乙酸钠市场价约为1 100元/t。考虑各碳源日用量分别为0.5 m3 (20%葡萄糖) 、0.6 m3 (甲醇) 、1.0 m3 (20%乙酸钠) , 相较而言, 为达到同等处理效果, 所花费的药剂费用甲醇>20%乙酸钠>20%葡萄糖。

从处理效果上看, 三种碳源去除氮系污染物的能力相当且均满足处理要求。但在工艺运行时, 葡萄糖作为补充碳源时出水易发黑、有粘度、天热易招引苍蝇蚊虫。甲醇作为补充碳源时, 处理效果及表观现象均较好, 可是由于甲醇燃点、闪点较低, 存储和运输均存在安全隐患。乙酸钠作为补充碳源时, 处理效果和表观现象与甲醇相当, 且不存在安全隐患问题。

3 结语

通过比较, 本工程最终采用乙酸钠为系统的补充碳源, 以增加系统反硝化速率。相较葡萄糖、甲醇, 它具有污泥产率低、反硝化速率高、运行灵活、响应时间短、来源较广、投加量少、对环境危害性小的特点。

摘要：以杭州某垃圾渗滤液处理厂为例, 选取了葡萄糖、甲醇、乙酸钠为外加碳源, 研究了不同类型的补充碳源对生物曝气滤池出水水质的影响, 实际运行结果表明, 投加乙酸钠作为补充碳源对该类废水的处理效果最好。

关键词：垃圾渗滤液,生物曝气滤池,碳源,水质

参考文献

[1]王巍.污水处理同步硝化反硝化研究[J].科技咨询, 2012 (16) :132-133.

[2]李桂荣, 李雪, 许文峰, 等.解决城镇污水处理厂生物脱氮除磷所需碳源不足的方法综述[J].广州化工, 2011, 38 (4) :149-150.

[3]张杰, 金洛楠, 金嗣红, 等.两级Fenton—BAF用于垃圾渗滤液深度处理工程[J].中国给水排水, 2012, 28 (20) :125-128.

两用微生物电池净化废水还可发电 第10篇

该研究的领导者、宾夕法尼亚州立大学氢能中心和工程能源与环境研究所主任布鲁斯·罗根表示, 废水中蕴含有大量以有机物形式存在的能量。生活废水包含的化学能源是处理它们所需能量的10倍。生活废水加上家畜和食品生产产生的废水中蕴含的能量几乎足以维持全美水利基础设施的运行。

新方法使用的一种技术是微生物燃料电池 (MFC) , 其能将废水中的化学能转化为可使用的电能并净水。MFC使用微生物群来分解和氧化有机物, 此过程会释放出向阳极移动的电子。与此同时, 水中的氢离子会通过质子交换膜并进入独立的阴极区。电子通过一个电路从阳极被吸引到阴极, 从而产生电流。氢离子也与周围的氧相结合, 形成清洁的水。

为获得更高的能量密度, 罗根团队使用了另一种名为逆向电渗析 (RED, 使用清洁水和海水之间的盐度梯度来发电) 的技术当“帮手”。使用RED技术时, 两种不同来源的水被泵压通过一对膜, 这对膜与带相反电荷的电极相连, 会让正负电荷分别朝不同的方向行进, 当离子朝它们各自的电极移动时, 就会产生电流。但这一方法需要使用很多膜, 因此成本很高。

罗根团队集合上述两者之长而研发的新系统名为微生物逆向电渗析电池, 该系统包含一个由几对膜组成的RED堆, 其位于一个MFC的阴极和阳极室之间, 质子交换膜也位于MFC上。来自于这两个系统的液流被分开, 独立操作但一起提高能量密度:RED堆会增加MFC的电流, 与此同时, MFC电极之间的电压能使RED堆使用更少的膜进行操作。

这一系统能运转的一个关键是在RED堆中用碳酸氢铵溶液代替海水。这会提高能量密度, 碳酸氢铵也能在堆内再生, 使该堆成为一个封闭系统。新系统已被证明能获得3W/m2的最大能量密度。新系统每立方米有机水能产生电能0.94 k W时, 而传统的废水处理方法处理每立方米水会消耗约1.2千瓦时的电能。