生物質(zhì)凈化磚的開(kāi)發(fā)與應用

China Science& Technology Overvie/節能環(huán)保生物質(zhì)凈化磚的開(kāi)發(fā)與應用史飛1吳金棟1李軍2(1國能納米科技有公司北京1000832國能生物發(fā)電集團有限公司,北京100032)【摘要】當前我國面臨的水資源短缺且水質(zhì)惡化問(wèn)題日益嚴重,但傳統污水處理方法的處理量不足,對于環(huán)境治理效果有限,采用的設備裝置成本投入量大,運行過(guò)程復雜。生物質(zhì)凈水磚使用天然生物質(zhì)灰渣為主要基材,采用“吸附-降解凈水法”和¨吸附-高級氧化法”的紐合凈水過(guò)程,摻加碳納米管和枯草芽孢杄菌等有益菌制成。生物質(zhì)凈水磚在北海公園和大觀(guān)園水域的示范項目中取得良妤的效果【關(guān)鍵詞】生物質(zhì)灰碳納米管水凈化磚1我國水污染狀況由于水污染對于生態(tài)環(huán)境甚至對人類(lèi)、以及動(dòng)、植物的生存、繁隨著(zhù)我國近代工業(yè)化和城鎮化的不斷發(fā)展水資源短缺且水質(zhì)衍造成極大地威脅,人們不斷積極尋求水污染的治理方案。傳統的惡化問(wèn)題日益嚴重我國人均水資源,已不足世界人均水平的1/4,水處理方法有物理化學(xué)法,如化學(xué)沉淀、物理吸附、過(guò)濾法等都取得是一個(gè)資源型缺水的國家同時(shí),因為水源的水質(zhì)達不到國家規定了不錯的凈化、治理效果然而上述污水處理技術(shù)都采用先將污水的飲用水水質(zhì)標準我國還是一個(gè)水質(zhì)型缺水的國家如果得不到集中,是對于特定污水進(jìn)行凈化,其污水的處理量不足,對于環(huán)境治及時(shí)緩解,將會(huì )直接或間接地威脅著(zhù)我國人民的生存和發(fā)展環(huán)保理效果有限,而且采用的設備成本投入量大,運行過(guò)程復雜。為此,部2012年中國環(huán)境公報顯示:十大流域的國控斷面中,1~Ⅲ類(lèi)、研發(fā)一種免維護、長(cháng)期高效、環(huán)境友好的生物質(zhì)水凈化磚將為我國ⅣV~ⅴ類(lèi)和劣v類(lèi)水質(zhì)斷面比例分別為68.9%、20.9%和10.2%。主水污染治理提供一條有益探索之路。要污染指標為化學(xué)需氧量、五日生化需氧量和高錳酸鹽指數。62個(gè)3.1開(kāi)發(fā)的思路國控重點(diǎn)湖泊(水庫)中,I~Ⅲ類(lèi)、Ⅳ~(yú)V類(lèi)和劣V類(lèi)水質(zhì)的湖泊生物質(zhì)凈水磚的凈水思路是基于“吸附降解凈水法”和“吸附(水庫)比例分別為61.3%、27.4%和11.3%主要污染指標為總磷、化高級氧化法”的組合凈水過(guò)程。吸附降解凈水法就是利用微生物學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數。的新陳代謝作用將廢水中氨氮、磷、去除的一種方法?！拔揭桓呒壯?我國水污染的根源化法”是在CNT-生物質(zhì)磚外表面擔載光敏性材料,在光線(xiàn)的作用下生羥基自由基,羥基自由基具有極強的得電子能力也就是氧化能2013年,我國化學(xué)需氧量排放總量為2352.7萬(wàn)噸氨氮排放總力,氧化電位2.8V羥基自由基將廢水中氨氮氧化成為無(wú)毒無(wú)害氮量為2457萬(wàn)噸,主要來(lái)源于工業(yè)污水排放、生活污染水排放和農氣,反應方程如下業(yè)污水排放等。表1為2013年全國廢水中主要污染物排放量3生物質(zhì)水凈化磚的開(kāi)發(fā)32細菌的固定化技術(shù)細菌的固定化技術(shù)是用化學(xué)或物理的方法將游離細胞定位于材料的限定空間中,并使其保持生物活性且可反復利用的生物技表12013年全國廢水中主要污染物排放量術(shù)。適用于廢水處理的固定化載體應具有以下性能:(1)對微生物無(wú)化學(xué)需氧量(萬(wàn)噸)氨氮(萬(wàn)噸)毒,生物滯留量高;(2)傳質(zhì)性能好;(3)性質(zhì)穩定,不易被生物降解;24.6(4機械強度高,使用壽命長(cháng);(5固定化操作簡(jiǎn)單;(6對其他生物的吸匚生活源141.4農業(yè)源1125.7附小;(7)價(jià)格低廉。下表2為細菌固定化技術(shù)選用的載體。17.7生物質(zhì)發(fā)電廠(chǎng)灰渣的主要組成為硅酸鹽、鉀鹽以及鐵的化合排放總量352245.7下轉第9頁(yè)mm以上6mm以下圖1HB19型凈化磚表2細菌固定化技術(shù)選用的載體無(wú)機載體炭:多孔玻璃;石英砂;氧化鋁;硅膠;硅藻土;高嶺土;沸石;焦炭;多中國煤化工天然:瓊脂;角叉膠;海藻酸鈣CNMHG2有機載體合成:聚丙烯酰胺(ACAM)凝膠;聚乙烯醇(PVA)凝膠;硅膠;光硬化樹(shù)脂漿內乙怖乙一群(PEG交聯(lián)劑:戊二醛;甲苯二異氰酸酯:雙偶聯(lián)苯胺2014年8月上第15期總第195期7China Science& Technology Overvie/節能環(huán)保域建立的監督機構能夠在更高的層面上對地方的環(huán)保工作進(jìn)行監4結語(yǔ)督,使得政策命令能夠暢通的下達,地方部門(mén)的推諉、扯皮現象要堅對于人類(lèi)來(lái)說(shuō),地球是人類(lèi)賴(lài)以生存的家園,人類(lèi)在地球上求決杜絕得了需要的空氣、水以及能量,不僅如此,人類(lèi)在地球上的一切活動(dòng)34地方環(huán)保部門(mén)的領(lǐng)導要加強都需要地球來(lái)給予,但是地球現今的環(huán)境逐漸變得越來(lái)越差,人類(lèi)環(huán)境的管理工作中地方的環(huán)境管理體制改革要進(jìn)行相應的提對于經(jīng)濟的發(fā)展越來(lái)越急于求成,對于環(huán)境造成的污染以及破壞也升與改革,中央環(huán)保機構要表明立場(chǎng)要回對地方環(huán)保機構的直接越來(lái)越大,所以我們已經(jīng)不能夠走先發(fā)展后治理的老路,我們要將領(lǐng)導權,中央與地方的環(huán)境保護一定要加強,將中央與地方的環(huán)境科學(xué)發(fā)展觀(guān)作為現今的發(fā)展的主要路線(xiàn),所以,環(huán)境管理制度的制保護工作相互協(xié)調上一定要更加注重定是非常重要的環(huán)節。他不僅能夠對現今的實(shí)行體系進(jìn)行調整,還對人員與資金的投入要加強能夠將行政部門(mén)的地位提升上來(lái),這樣環(huán)保部門(mén)才能夠具有更高的環(huán)境管理人員不僅要增加相應的工作人員人數,還要增加相應決策能力。的資金的投入。增加的工作人員不僅要增加行政方面的人員,還要增加一些研究人員與學(xué)者,已經(jīng)發(fā)生的環(huán)境問(wèn)題要進(jìn)行相應的解參考文獻:決,未來(lái)的長(cháng)遠利益以及宏觀(guān)的考慮方面也要加入到將來(lái)需要解決[1]馬中,石磊:新形勢下改革和加強中國環(huán)境保護管理體制的思考的問(wèn)題里。資金的投入方面,國家也要對環(huán)境保護方面增添相應的[J]環(huán)境污染與防治,20031(12:18-21財政補貼,這樣環(huán)境管理體制的正常需求才能夠得到滿(mǎn)足[2]龔亦慧完善中國環(huán)境管理體制若干問(wèn)題研究[D].上海:華東政法36社會(huì )公眾的參與力度加強大學(xué)碩士論文,2009:26國家在進(jìn)行環(huán)境管理時(shí)要學(xué)會(huì )動(dòng)員民眾這一環(huán)保工作的重要[3]宋鷺,馬中破解中國環(huán)境保護管理體制改革難題[]北京:環(huán)境保力量,國家可以進(jìn)行相應的宣傳來(lái)提升民眾的環(huán)保意識,還可以用護,2009.(15),28積極引導方法來(lái)參與到民眾的保護工作中,社會(huì )大眾的輿論監督作[4】曹明德,龍鈺關(guān)于修改我國《環(huán)境保護法》的若干思考[A]用就能夠大大提升。在動(dòng)員群眾的同時(shí)還要將相關(guān)的法律法規制定5]王樹(shù)義可持續發(fā)展與中國環(huán)境法治一《中華人民共和國環(huán)境出來(lái),保護公眾參與環(huán)境保護的權利以及知情權,將公眾參與環(huán)境保護法》修改專(zhuān)題[C.北京:;科學(xué)出版社2005保護的渠道擴寬這樣才能夠更好的保證公眾參與環(huán)境保護的積極[6]黃霞,常記文環(huán)境法學(xué)[.北京:機械工業(yè)出版社200性?，F今環(huán)境管理機制的關(guān)鍵是建立起信息機制,保證信息的完整性與對稱(chēng)性,還能夠保證信息的確定性,這樣才能夠更好的保證環(huán)境。對于與環(huán)保相關(guān)的一些社會(huì )團體,環(huán)保組織還要將自己的獨立性與自主性保持好,讓社會(huì )團體投入更多的積極性到環(huán)保工作中·上接第7頁(yè)磚有較強的吸附能力,適合生長(cháng)在上面的枯草桿菌等吸附、分解污物。此外,灰分中還含有錳、鎂、鋅、鈣、硼等對作物有益的元素,其重水中的有害物質(zhì),同時(shí)抑制有害細菌(如大腸桿菌)生長(cháng)。生物質(zhì)凈金屬含量也遠遠低于相應的國家環(huán)保標準經(jīng)過(guò)燒結的生物質(zhì)發(fā)化磚無(wú)需專(zhuān)用設備專(zhuān)用場(chǎng)地處理污水,只需簡(jiǎn)單鋪設,便可在一定電廠(chǎng)灰渣質(zhì)輕多孔,是優(yōu)良的吸附材料。水域中發(fā)揮作用,吸附、分解污染物,消耗污水惡臭從而達到凈化水33產(chǎn)品開(kāi)發(fā)質(zhì)的目的,具有適用范圍廣、實(shí)用性強的特點(diǎn)。生物質(zhì)水凈化磚利用生物質(zhì)發(fā)電廠(chǎng)鍋爐發(fā)電產(chǎn)出的副產(chǎn)品:植參考文獻物性灰渣為主要載體摻加部分凝固用高標準水泥,少部分沙子或[1]王皓.淺析我國水體污染現狀、來(lái)源及治理措施[C].《河北環(huán)境碎石子以及一定比例的碳納米管分散液、光觸媒和枯草芽孢杄菌科學(xué)》華北五省市環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì )第十七屆年會(huì )論文集.,201等。質(zhì)層一種碳納米管吸附/微生物分解復合型水凈化磚,生物質(zhì)浄[2]中華人民共和國環(huán)境保護部.2012年中國環(huán)境公報[EB/L].化磚為多孔結構,重量在20-25千克,每塊磚可以?xún)艋?噸水,生命http://jcs.mep.gov.cn/hjz1/zkgb/2012zkgb/201306/周期為3年。下圖1為HB19型凈化磚制作工藝及成品。t20130606253418htm,2013-06-064生物質(zhì)水凈化磚的應用[3]中華人民共和國環(huán)境保護部.2013年中國環(huán)境公報[EB/0L]http://jcs.mep.gov.cn/hjz1/zkgb/2013zkgb/201406/2012年6月開(kāi)始,科研人員陸續在北京大觀(guān)園水體和北海公園t20140605_276485.htm,2014-06-05水體中放置了使用納米技術(shù)和生物材料技術(shù)開(kāi)發(fā)制作的生物質(zhì)凈[4]李先會(huì )水生植物一微生物系統凈化水質(zhì)效應研究[D].無(wú)錫:江南化磚。試驗一共使用三種型號的凈水磚,在每一處水體同時(shí)選擇多實(shí)驗點(diǎn),從6月到9月,每周取水樣約144個(gè),分別進(jìn)行pH值、色度濁度、懸浮物(s9、氯化物(以Cl計)、硫酸鹽(以SO42-計)溶解性總固[5]陳尚智.枯草芽孢桿菌的固定及其對污染水體的凈化研究[D].廣州:華南理工大學(xué),2011,4體(TDS、化學(xué)需氧量(COD-Cr)、高錳酸鉀指數(COD-Mn)、生化需[6]莊會(huì )永,徐永進(jìn)李軍等.生物質(zhì)電廠(chǎng)灰渣成分及利用前景分析[J]氧量(BOD)、氨氮NH1N),硝氮NO3N)亞硝氮(NO2-N)總氮中國新能源發(fā)電網(wǎng)2008-7-10(TN)、溶解性磷酸鹽ωDP、總磷(TP、葉綠素a、總大腸杄菌群、重金屬等測試分析,取得了大量詳實(shí)的數據,分析結果表明:不同型號CNT水質(zhì)凈化磚對相應水體的某些指標有明顯下降作用5結語(yǔ)生物質(zhì)發(fā)電廠(chǎng)鍋爐產(chǎn)生的植物性灰渣,經(jīng)過(guò)高溫燃燒后內部幾H中國煤化工CNMHG乎不含有其他雜菌,植物灰渣特有的多孔結構,使制成的水體凈化2014年8月上第15期總第195期9