生物净化范文

生物净化范文（精选9篇）

生物净化 第1篇

1 废气生物净化技术概述

1.1 主要原理

废气生物净化过程是利用微生物在生命活动过程中将废气中的有害物质转化为简单的无机物及细胞质等。生物净化过程一般经历如下: (1) 废气成分由气相转移到液相; (2) 污染物被生物膜吸附、分解; (3) 微生物将污染物转化为无害的化合物。

1.2 主要处理工艺及其特点

(1) 生物过滤:

经过湿润后的废气从反应器的下部进入, 通过附着在填料上的微生物, 被氧化分解-达到净化的目的, 需定期从池顶喷水。其特点为:固定生物体, 水相不流动, 一个反应器。

(2) 生物洗涤:

由一个装有惰性填料的传质洗涤器和生物降解反应器组成, 出水设二沉池, 它实际上是一个悬浮活性污泥处理系统。其特点为:悬浮生物体, 水相流动, 两个反应器。

(3) 生物滴滤:

是一种介于生物滤池与生物洗涤器之间的处理工艺。传质和生物降解过程都在一个反应器中进行。其特点为:固定生物体, 水相流动, 一个反应器。

2 废气生物净化技术的主要应用领域

2.1 H2S的生物净化

在污水处理厂和工农业生产中都会产生大量恶臭气体, 主要为一种无色有毒气体H2S。传统H2S去除多采用物化法, 但具有运行费用高、耗能大、管理不便、易产生二次污染等缺点。

(1) 常用菌种:

硫杆菌属 (Thiobacillus) 、硫螺菌属 (Leptospirillum) 、中等嗜热的脱硫杆菌属 (Sul fobacillus) 和极喜热的古细菌硫化叶菌属 (Sul folobus) 等自养菌。

(2) 主要原理:

自养菌利用光或环境中的NH3, H2S, N及Fe2+等无机物质的氧化以获得必要的能量, 将H2S氧化为SOundefined并以CO2为碳源。

(3) 工艺技术:

H2S的生物净化可采用生物滤池、活性污泥法、生物膜填料塔、固定化微生物法及土壤法、堆肥法等方法处理。

在气体吸收塔中硫酸铁与H2S反应还原成硫酸亚铁, 硫酸亚铁进入生物反应器被T.f菌生物氧化为硫酸铁, 细菌从此过程中获得能量, 并利用营养物质合成自身组成部分, 硫酸铁再回到气体吸收塔形成一个闭路循环。采用H-2软性填料作为固定化亚铁硫杆菌的载体, 利用制备的固定化细胞构成了固定床生物反应器, 效果较好。

2.2 NOx的生物净化

NOx是主要大气污染物之一, 能诱发光化学烟雾和酸雨的产生。生物法处理NOx是近年来的研究热点, 并已通过可行性论证, 是去除废气中的氮氧化物的一项充满前景的技术。其处理技术主要包括反硝化处理和硝化处理。

2.2.1 反硝化处理

1.原理：

(2) 工艺:

美国爱达荷国家工程实验室发明的用脱氮菌还原烟气中NOX的工艺。

(3) 特点:

反硝化细菌是一种兼性厌氧菌, 以NOX作为电子受体进行厌氧呼吸。生物法净化NOX也主要是利用反硝化细菌的异化反硝化作用, 但需要外加碳源。

2.2.2 硝化处理

(1) 原理:

(2) 工艺:

(3) 特点:

不需外加碳源, 在有氧条件下进行相对反硝化处理可减少设备投资。

2.2.3 真菌处理

(1) 原理:

真菌处理的去除机理目前尚不能确定, 大多研究者认为主要过程是反硝化。真菌能选择性地去除NO而不是O2, 其原因尚在探讨中, 可能的原因是这些真菌的酶系统能同时攻击甲苯和NO而不是O2。

(2) 工艺:

(3) 特点:

以甲苯作为唯一碳源和能源, 在有氧条件下进行。

2.3 VOCs的生物净化

有机废气中大多含有低浓度的苯、甲苯、苯乙烯、多环芳烃等挥发性有机化合物 (VOCs) 。这些带有异味的气态污染物会会对人体健康和生态环境造成极大危害。生物净化法是一项环境友好技术, 适用于处理低浓度有毒空气污染物质。其主要原理为有机物的生物转化过程实质上是一种氧化分解过程。

(1) 厌氧生物氧化:

(2) 好氧生物氧化:

对于不同类型的有机废气, 其处理技术存在一定的差异, 以下列举几种对主要有机废气的生物净化技术。

(1) 含甲苯废气。

主要采用生物滴滤器处理含甲苯废气, 该系统以甲苯作为唯一碳源筛选出具有高生化降解能力的适宜微生物菌种, 采用焦化废水活性污泥菌种, 添加适宜营养液和高浓度甲苯乳化液加速液相驯化阶段的驯化, 填料采用陶瓷拉西环, 填料塔内采用高浓度甲苯气一液相联合强化接种挂膜, 投加适宜营养液加快挂膜速度的方法。实验证明该方法转化效率高。

(2) 含苯酚废气。

主要采用生物洗涤塔处理含苯酚废气, 控制循环液槽中的污泥质量浓度约5g/L, 其中设有曝气装置, 定期加入营养盐。一路气体进入发生瓶吹脱产生含有苯酚气体, 再和另一气路混合从塔的底部进入塔中, 在通过塔内填料过程中苯酚被塔内微生物吸收降解去除, 净化后气体从塔顶排出。含有营养盐的循环液由泵打至塔顶, 经喷头喷洒到填料表面, 然后沿填料汇集到塔底回流到循环水槽。

(3) 含乙硫醇废气。

主要采用生物滤池处理含乙硫醇废气, 空气泵的出气被分为两部分, 少量的空气通入装有乙硫醇的化学试剂瓶中, 大部分空气通入增湿器预湿.两股气体在混合器内混合.通过调节气体混合比可以控制进入生物滤池的废气中乙硫醇浓度和总量.生物滤池用有机玻璃制作, 内装供微生物附着生长的生物填料。

3 结论与展望

微生物法处理污染物属于自然过程, 人类所研究的只是强化和优化该过程, 主要是从强化传质和控制有利于转化反应过程的条件两方面着手:凭借国外正在研究开发的细胞固定化技术, 可提高单位体积内微生物浓度;通过对温度、湿度、pH等环境因素的控制, 可使微生物处于最佳生长状态, 提高其对NO的净化率;通过合适的支撑材料的选择可有效改善气流条件、增强传质能力等等。随着研究的不断深入, 该技术将会从各方面得到全面的发展。其主要研究方向包括:

(1) 目前生物法处理废气还只适用于低浓度的简单废气, 可在现有研究基础上扩大生物处理废气的应用范围。

(2) 深化反应动力学模式、动态负荷等理论研究。

(3) 筛选高效优势菌种, 并与现代高科技相结合, 将微生物通过驯化, 优化其生存条件, 提高单位体积的生物降解速度。

(4) 选择适当的填料, 提高填料的表面性质及其使用寿命。

(5) 注重设备研究开发, 实现生物处理废气产品的成套化、系列化、标准化。将神经网络系统应用于生物法处理废气, 实现自动控制, 提高对各运行参数的控制能力, 可降低维护费用和故障发生的概率。

参考文献

[1]朱国营, 刘俊新.处理乙硫醇废气生物滤池中微生物的初步鉴定[J].环境科学学报, 2004, (2) .

[2]白书立, 张金镇, 颜幼平.生物法在废气净化过程中的技术进展[J].能源环境保护, 2004, (1) .

微生物净化实验室设计 第2篇

我公司承建的净化实验室，严格按照《ISO/DIS14644-1 国际标准》、《GB50073-2001 洁净厂房设计规范》、《GMP-98 药品生产质量管理规范》、《YFB001-95 医院洁净手术部建筑规范》、《GB14925-2001 实验动物环境与设施》、《YY0033-2000 无菌医疗器械生产管理规范》、《JGJ71-90 洁净室施工及验收规范》等专业标准，以ISO9002国际质量体系为宗旨，为电子仪器、医药制品、医疗卫生、生物制品、保健食品、化妆用空调系统工程，满足了不同行业的净化、空调、无菌、照明、电气及装饰等需要，获得了建设单位、质检部品、实验动物等生产和科研部门，进行净化空调工程的设计、制作、安装、调试的一条龙服务，建设的众多净化实验室都得到了相关专家的赞誉。

我公司所选净化空调设备，均为国外顶级产品。产品设计合理、规格品种齐全、生产装备精良、检测仪器齐全，因此产品性能超群、为保证净化空调系统工程质量奠定了基础。

净化空调系统工程所用装璜板材，均为进口的彩钢复合板。板芯材质有：聚苯乙烯PS、聚胺脂PU、酚醛PF、岩棉等。复合板轻质高强、色泽鲜明，隔热隔音、阻燃防潮，既具有优越的物理性能、优良的加工性能，又具备优秀的装饰性能、优异的组合性能，特别适合于工程的装修。

净化空调系统工程所用装修型材，均为加拿大佳力图产品。品种有：R50N、R50W、R50I、R50II型内、外、单、双园角型材；M50B型密闭门型材；E50、E50II型单层窗双面斜型材；B50E型双层窗两面平不锈钢型材等。

净化实验室系统工程所选主要配套设备、产品、材料，均为国内外正规厂家产品，可提供产品质量证明书，绝无假冒伪劣商品。

生物质气化技术及焦油净化方法 第3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

[1]宋秋,任永志,孙波.生物质气化技术应用的问题及对策[J].能源工程,2001(6):28-29.

[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.

生物膜填料塔净化甲醛废气实验研究 第4篇

采用微生物菌种对生物膜填料塔进行挂膜作业,以低浓度甲醛废气为研究对象,对生物膜填料塔净化甲醛废气进行了研究,考察了入口气体甲醛浓度、气体流量、循环液喷淋量各因素对甲醛净化效率和生化去除量的.影响.实验结果表明,随着入口气体中甲醛浓度的增加,净化效率呈下降的趋势,而生化去除量却随之增加.气体流量增加时,净化效率较稳定,基本维持在65%左右,同时生化去除量随之增加.当液体喷淋量由10 L/h增至20L/h时,净化效率由40%左右增至约80%,再继续增加液体喷淋量时,净化效率的增加却渐趋平缓;当液体喷淋量增至40 L/h时,净化效率则为90%左右.生化去除量随着液体喷淋量的增加随之增加,当增至20 L/h时,增加趋势增大.实验结果表明采用生物膜填料塔净化甲醛废气是可行的.

作 者：费丽 孙石 李晓梅 杨常亮 FEI li SUN Pei-shi LI Xiao-mei YANG Chang-liang 作者单位：费丽,孙石,李晓梅,FEI li,SUN Pei-shi,LI Xiao-mei(昆明理工大学环境科学与工程学院,昆明,650093)

杨常亮,YANG Chang-liang(昆明环境监测中心,昆明,650228)

两用微生物电池净化废水还可发电 第5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。

生物净化 第6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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[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 第7篇

国内外现有的景观水体净化技术包括物理法、物理-化学法、化学法和生态法。物理法运行费用较高, 而且不能从根本上控制水体的污染源;化学法运行费用也较高, 往往存在二次污染的问题。生态法的具有二次染污少、污染产生量少、“低能耗、低污染、低排放”的特点。作为一种生态处理技术, 生物慢滤池技术于19世纪开始在英国等欧洲国家推广, 美国等国家现在仍在农村小型给水处理中使用[1]。慢滤池工艺在净水过程中不加任何药剂, 避免了混凝剂和消毒剂对水质产生的副作用和卫生学问题。经过慢滤池处理的出水水质优良, 而且出水中细菌总数较低, 并且具有工艺简单、管理方便的特点[2,3]。慢滤池主要应用于给水处理或污水深度处理过程[4], 本文研究对象为城市景观水体, 其水质类似于微污染的给水原水, 是一种介于给水和污水之间的水体。所以某些应用于给水处理和污水处理中的方法应用于景观水体也是可行的。本文采用生物慢滤工艺净化城市景观水, 考察慢滤池不同深度净化景观水的处理效果, 以探求慢滤池处理景观水的工作机理。

1 材料与方法

1.1 生物慢滤池构造

生物慢滤池反应器由有机玻璃制成, 慢滤柱的内径为15 cm, 填料总高度为115 cm。滤池内部填料选取粒径为0.3~1.0 mm的建筑黄砂, 黄砂密度为2.60 g/m3, 比表面积为 (0.6361±0.0025) m2/g, 孔隙度为42.2%, 分别在滤层深度 (自上至下) 为5 cm, 15 cm, 35 cm, 65 cm, 以及装置底部设置取样口。系统进水水力负荷为0.2 m3/ (m2·h) , 运行时间为2个月。

试验用水为校园内某处景观水, 其进水水质见表1。该景观水质在不同季节会有波动, 但波动不明显。

从进水管和和不同采样口采集水样, 水样采集后立即测定其色度、浊度、COD、TP、PO43-、NH4+-N、硝氮等指标。

1.2 测定方法

色度:铂钴标准比色法;浊度:浊度仪 (HACH2100P) ;COD:Merck COD测试仪 (Spectroquant NOVA60) ;TP:钼锑抗分光光度法;NH4+-N:纳氏试剂光度法。

2 结果与讨论

在慢滤池装置运行25天后对其出水水质进行测定, 主要的测定指标包括COD、SCOD (溶解性COD) 、TP、溶解磷酸盐、浊度、总氮和氨氮。每个样测定三次, 然后对测定的结果取平均值。

2.1 不同深度有机物去除效果

系统不同出水口COD浓度及其去除率见图2。

由图2可知, 生物慢滤工艺对COD和SCOD去除率分别可达到49%和46%, 并且COD和SCOD出水浓度均低于14 mg/L。在慢滤池的5 cm处, 慢滤池对COD的去除率为23%, 占整个慢滤池对于COD去除量的近一半。而在系统上部5 cm, 慢滤池对SCOD的去除率为31%, 占慢滤池对景观水中SCOD去除量的近2/3。另外, 在5 cm以下装置对有机物的去除曲线斜率基本一致, 即慢滤池在5 cm以下对COD的去除是随着深度的变化等去除的 (“等去除”即去除量与深度的增加呈现一级函数关系) 。随不同深度有机物的去除率变化, 可能的原因是: (1) 机械筛滤作用。由于填料为粒径较小的黄沙, 其比表面积大, 可以截留原水中大部分悬浮态有机物。机械筛滤作用主要发生在系统表层, 因此系统表层填料对COD的去除贡献较大。而在系统下层, 截留悬浮物的量变化不明显, 因此SCOD及COD的去除呈“等去除”现象。 (2) 生物膜的生物降解作用。慢滤池中的滤层中所吸附的有机物及矿物质为微生物的生长繁殖提供了营养, 于是在滤料表面存在着各种类型的微生物群体甚至微型动物, 并形成了有机物-细菌-原生动物的食物链。滤料表层由于截留的有机物较多, 因此, 形成生物膜的重量较大, 活性较强。所以表层对有机物的降解贡献较大。而在系统下层, 形成的生物膜随深度的增大均匀分布, 因此对有机物的去除曲线斜率基本一致。

2.2 不同深度浊度去除效果

系统不同出水口浊度及其去除率见图3。

由于填料的吸附过滤、生物膜的吸附和微生物的生物降解作用, 生物慢滤池对景观水浊度的去除效率较高。由图3可知, 生物慢滤池对于浊度的去除率可达到77%, 而且出水中的浊度值低于0.7 NTU (自来水的浊度为0.5~0.6 NTU) 。在慢滤池上层5 cm处, 慢滤池对浊度的去除率已经达到52%, 占总去除率的2/3以上。在5 cm以下, 装置对有机物的去除率曲线基本上呈现直线状态, 呈现“等去除”现象。随不同深度有机物的去除率变化, 可能的原因是: (1) 填料的机械筛滤作用和凝聚作用。生物膜一般在持续工作1~2周后形成, 它是由原水中的胶体物质和微生物等组成的。由于填料较小的粒径, 可截留浊度中悬浮态物质。机械筛滤作用主要发生在系统表层, 而在系统下层, 截留悬浮物的量变化不明显, 因此浊度的去除呈“等去除”现象。另外, 由于滤膜中的微生物除能直接吞噬细菌外还可以分泌出一种能起凝聚作用的酶, 它能够压缩胶体的双电层, 使其被吸附在砂粒上。 (2) 生物膜的吸附和生物降解作用。填料表层生物膜量大, 相应生物膜比表面积大, 吸附悬浮颗粒较多, 因此浊度去除明显;而系统下层, 填料表面生物膜量少, 因此所吸附的悬浮颗粒较少, 浊度去除不明显。对于可生物降解物质所形成的浊度去除, 系统上层生物膜活性较大, 因此去除可生物降解物质能力较强, 而系统下层去除能力则相对较弱。

2.3 不同深度磷的去除效果

系统不同出水口TP和溶解性磷酸盐及其去除率见图4。

生物慢滤系统对水中磷的去除机理一般认为是由于填料对有机磷和无机磷的吸附作用[5]、拦截作用、蓄留作用、表面反应和化学沉淀反应[6]。由图4可知, 生物慢滤池对于TP和溶解性磷酸盐的去除均可以达到70%以上。而且沿不同深度, 系统磷的去除率基本呈不断增大的规律。静态试验结果表明, 黄沙吸附磷在没有达到饱和之前, 对磷有较高的去除率。慢滤系统在运行的2个月对磷元素的吸附没有达到饱和, 因此系统对磷有很高的去除率。填料表层主要是由于生物膜对磷的吸附, 对磷有一定的吸附, 而系统下层主要是由于填料对磷的吸附。由于下层填料表面生物膜量较少, 填料基本是比较清洁的砂, 因此其对磷有较高的吸附效率。所以, 沿不同深度, 系统磷的去除率基本呈不断增大的趋势。

2.4 不同深度氮的去除效果

系统不同出水口TN和氨氮及其去除率见图5。

采用建筑黄沙填料对景观水体中总氮的去除效果不明显, 去除率一般只有18.0%~30.0%, 对氨氮的去除率较高, 去除率可达到33%~67%。这是由于黄沙填料的孔隙率较大, 复氧条件好, 使系统处于良好的好氧环境 (实验测得处理系统进水的溶解氧为4.5~8.2 mg/L, 出水的溶解氧为9.3~10.5 mg/L) 。这样虽然硝化作用较好, 但由于填料层底部的厌氧环境不具备, 碳源不足, 不能提供微生物脱氮的反硝化环境。沿不同深度对总氮的去除基本呈一致增大的规律;而对于氨氮去除率呈现先增大后减小的规律, 在系统表层去除率较高可达到67%, 系统下层有所降低, 沿不同深度呈下降的趋势。系统表层溶解氧浓度较高, 硝化效果较好, 总氮去除率增大的较快, 氨氮效率明显较高;而系统下层, 由于系统基本处于厌氧环境, 反硝化作用占主导作用, 因此氨氮的去除率较低, 而总氮仍有一定的去除率。氨氮的去除主要发生在系统表面20 cm以内。

3 结论

生物慢滤工艺对COD、SCOD和浊度去除率分别可达到49%、46%和77%;对COD、SCOD和浊度, 在生物慢滤池表层的5 cm处, 系统表层填料对COD、SCOD和浊度的去除贡献较大;另外, 在填料5 cm以下装置对有机物和浊度的去除曲线斜率基本一致。生物慢滤池对于TP和溶解性磷酸盐的去除均可以达到70%以上;系统对总氮去除率一般只有18.0%~30.0%, 对氨氮的去除率较高, 去除率可达到33%~67%。沿不同深度, 磷和总氮的去除率基本呈不断增大的趋势;而氨氮的去除率呈现先增大后减小的规律。

摘要：生物慢滤工艺对COD、SCOD和浊度去除率分别可达到49%、46%和77%;对COD、SCOD和浊度, 系统表层填料对COD、SCOD和浊度的去除贡献较大;在填料5 cm以下装置对有机物和浊度的去除曲线斜率基本一致。生物慢滤池对于TP和溶解性磷酸盐可达到70%以上;系统对总氮去除率一般只有18.0%30.0%, 对氨氮去除率可达33%67%。沿不同深度, 磷和总氮的去除率基本呈不断增大的趋势;而氨氮的去除率呈现先增大后减小的规律。

关键词：生物慢滤工艺,景观水,处理效果,不同深度

参考文献

生物净化 第8篇

关键词：净化工艺,去除,微生物,效果

2008年深圳市落实《深圳市供水系统整合及建设专项规划》,全市供水系统打破原行政区域界限,实现市、区、镇供水网互联互通,政府加大投入对区镇水厂进行技术改造,改良水处理工艺,提高供水安全保障水平。目前,区镇水厂出厂水各项指标合格率不断提高。为结合新国标《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)微生物限值的规定,掌握技术改造后区镇水厂常规净化工艺对微生物的去除效果,于2008年9月~11月对区镇水厂进行了卫生学调查分析。

1 材料与方法

1.1 抽样与现场调查

1.1.1 抽样

采用分层随机抽样方法抽取水处理工艺改良后的区级水厂12家、镇级水厂7家,共19家区镇水厂为调查对象。

1.1.2 现场调查

对19家区镇水厂的净化工艺现状进行卫生学调查。

1.2 采样与检测方法

1.2.1 采样

分别采集19家区镇水厂原水和出厂水各1份,对各家水厂分别在原水、出厂水采样龙头采样。检测浊度每份水样用清洁塑料瓶采集500ml;检测菌落总数和总大肠菌群,每份水样用加入硫代硫酸钠的灭菌玻璃瓶无菌采集500ml;检测贾第鞭毛虫和隐孢子虫每份水样采用Evirocheck滤囊、流量2L/min现场采水浓缩,原水过滤量20L、出厂水过滤量100L,采样后滤囊放入4℃冰柜。样品当天送检。

1.2.2 检测

依据《生活饮用水标准检验方法》,浊度按GB/T5750.4-2006的散射法-福尔马肼标准方法检测,菌落总数、总大肠菌群按GB/T5750.12-2006方法检测,贾第鞭毛虫、隐孢子虫按GB/T5750.12-2006的免疫磁分离荧光抗体法检测,原虫回收率检测标准品采用G-C质控试剂盒。

1.3 评价

⑴区镇水厂净化工艺依据《生活饮用水集中式供水单位卫生规范》(卫法监发[2001]161号)评价。⑵出厂水浊度、菌落总数、总大肠菌群、贾第鞭毛虫、隐孢子虫检测结果依据《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)评价;微生物去除率参照《消毒技术规范》(2002年版)评价。

1.4 统计分析

净化前后水样的浊度、菌落总数、总大肠菌群检测结果比较,采用SAS 8.02软件进行配对t检验统计分析。

2 结果

2.1 区镇水厂净化工艺调查结果

经调查,19家区镇水厂均采用原水混凝沉淀、石英砂与无烟煤过滤、消毒的常规净化工艺;100%(19/19)采用快滤池(滤速8~14m/h),38%(5/19)对原水预消毒,100%(19/19)对滤后水消毒,但均无深度处理和特殊处理工艺(表1)。

2.2 区镇水厂原水和出厂水微生物指标检测结果

经采样检测,区镇水厂原水和出厂水各19份,其浊度、菌落总数、总大肠菌群的检测值范围分别为0.90~22.00NTU、66~72 000cfu/ml、0~1 600 cfu/100ml,0.24~0.54NTU、0~2 cfu/ml、0cfu/100ml,净化前后水样的检测结果差异均有统计学意义(P<0.01,P<0.05),去除率分别为66.2%~98.5%、99.6%~100%、100%;19份出厂水浊度、菌落总数、总大肠菌群、贾第鞭毛虫、隐孢子虫检测合格率均为100%,其中原水和出厂水贾第鞭毛虫和隐孢子虫均未检出(表2)。

3 讨论

本次调查深圳19家区镇水厂,均采用原水混凝沉淀、石英砂与无烟煤过滤、消毒的常规净化工艺,符合我国集中式供水企业卫生规范。19份出厂水的浊度、菌落总数、总大肠菌群、贾第鞭毛虫、隐孢子虫的检测合格率均为100%,符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的要求。净化前后水样浊度、菌落总数、总大肠菌群的检测结果差异有统计学意义(P<0.01,P<0.05)。浊度平均去除率89.2%,基本与常规城市水处理浊度90%去除率一致[1]。菌落总数、总大肠菌群去除率分别达99.6%~100%、100%,符合消毒技术规范指示菌去除率大于90%的要求。结果显示,19家区镇水厂常规净化工艺去除微生物的效果较好。由于生活与医院污水、屠宰与畜牧废水、生活垃圾,以及灌溉和降水等微生物污染源可能污染饮用水水源,如本次调查中6份原水菌落总数大于10 000 cfu/ml,属污染水源[2]。2003年、2005年深圳分别调查供水企业原水、污水处理厂出厂水贾第鞭毛虫、隐孢子虫检出率分别达75.0%、12.5%[3],80%、20%[4]。水净化效果受到水中悬浮物、藻类、有机物、日处理量、运行管理诸多因素的影响,故区镇水厂受微生物污染的隐患仍存在。为保障供水安全卫生,建议加强水源保护,进一步改良净化工艺,增加原水预消毒和深度处理工艺,并强化日常运行管理,水务与卫生部门应加强区镇水厂的监督和检测。

参考文献

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生物净化 第9篇

1 酸性条件微生物脱硫工艺

Bio~SR工艺由日本公司发明, 是一种国际范围内应用较为广泛的微生物脱硫技术, 具有成本低、见效快的优势。其原理就是利用氧化亚铁硫杆菌的间接氧化作用, 用硫酸铁脱除硫化氢, 然后再用T.F菌将亚铁氧化为三价铁。这是最早的一种微生物脱硫工艺, 实用性比较高, 成本较低, 然而, 此工艺也存在技术短板, 即这种菌具有嗜酸性, 且最适宜的氧化反应p H值在1.2~1.8 最宜, 若是现场化境碱性较强的话, 则这种工艺不能进行应用, 这也在一定程度上限制了Bio~SR工艺的普及和应用。

近年来, 我国在微生物脱硫方面一直进行着不懈地尝试, 在国内有关专家的攻克下近年来取得了一定的成果。实验室条件下, 完成了用氧化亚铁硫杆菌对工业沼气的脱硫。在脱硫过程中, 必须要完成细菌的固定, 避免穿流栅孔板塔为气体吸收塔。

这一技术的效果十分明显, 在实验室的理论应用上达到了99.9%的脱硫效果, 然而, 该工艺的过程是在常压下实验室完成的, 所以如果要应用在天然气当中, 会遇到很多困难;例如受制于成本和环境的不可控性, 因此该项技术依然在普及过程当中还存在很多问题, 需要进一步进行研究。

2 碱性条件下的微生物脱硫工艺

2.1 Shell~paques工艺

该工艺由荷兰公司发明, 原理就是用脱氮硫杆菌在碱性条件下脱除硫化氢, 早期用于炼厂气的脱硫, 后来将此工艺应用在了天然气脱硫的技术当中。与Bio~SR工艺不同的是, 此工艺采用的是碱液吸收硫化氢, 而脱氧硫杆菌在有氧和无氧环境下都能生存, 所以适用范围更广, 而它的另一特点则是具有亲水性, 可防止硫酸盐聚集, 并且反应器可实现上升循环的目的, 用气体提升循环方式进行硫化物氧化以及硫酸盐还原, 从而降低碱消耗, 这样进一步降低了成本, 提高了产品重复使用率。

2.2 BIODESULF工艺

在微生物脱硫技术日益发展的今天, 1994年美国也开展了类似的研究, 其名称为BIODESULF工艺, 这种工艺技术与前面几种方法相比, 具有更自由的可适用范围, 其最大的特点就是能在小规模的装置上进行应用, 而且成本更加低廉, 效率更高。经过研究和测试, 这种方法的综合条件为最优, 是最有希望值得大力推广的技术, 具有很大的发展前景。

3 微生物脱硫技术的发展前景技术重点

3.1 微生物脱硫的优势

相比较于传统的脱硫技术, 微生物脱硫技术的实现成本更低, 且条件要求温和、投资少, 更重要的是, 在生态环境日益恶化的今天, 微生物脱硫技术更加环保, 对于实现可持续发展的环境要求具有重要意义。

3.2 技术难点

对于微生物脱硫技术来说, 选育高效多功能的菌种是重中之重, 特别是对于厌氧菌和多菌种的混合培养是该领域的难点和重点。在这一方面, 基因工程的发展对于培育微生物菌类提供了重要支持和帮助, 而对于后续的菌种培养和变异处理也显得尤为重要, 如何保持其遗传的稳定性, 将是技术重点。

3.3 微生物脱硫技术的工业化

虽然微生物脱硫技术已经部分在天然气净化当中进行了尝试, 但受制于成本和技术条件的限制, 其大规模采用还尚未普及, 若实现这一目的, 则需要更高层次的合作开发, 目前, 理论上可以实现的方法则是, 将化学工程和生物技术相结合, 两者同步开发, 共同优化, 不断地开发出适宜的生物反应器, 从而优化工艺过程, 为进一步实现微生物技术在天然气净化当中的工业化使用打下坚实基础。

4 结语

伴随着世界范围内的能源短缺以及环境问题, 天然气生物脱硫技术的潜力和优势已经日益明显, 而在满足环境方面的要求的同时, 也对国内经济的发展提供了强有力地支援。因此, 综合运用并提高微生物脱硫技术的发展, 将对我国的经济发展提高新的增长动力, 并对国内环境的改良具有重要意义。

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