生物质净化砖的开发与应用

China Science& Technology Overvie/节能环保生物质净化砖的开发与应用史飞1吴金栋1李军2(1国能纳米科技有公司北京1000832国能生物发电集团有限公司,北京100032)【摘要】当前我国面临的水资源短缺且水质恶化问题日益严重,但传统污水处理方法的处理量不足,对于环境治理效果有限,采用的设备装置成本投入量大,运行过程复杂。生物质净水砖使用天然生物质灰渣为主要基材,采用“吸附-降解净水法”和¨吸附-高级氧化法”的纽合净水过程,掺加碳纳米管和枯草芽孢杄菌等有益菌制成。生物质净水砖在北海公园和大观园水域的示范项目中取得良妤的效果【关键词】生物质灰碳纳米管水净化砖1我国水污染状况由于水污染对于生态环境甚至对人类、以及动、植物的生存、繁随着我国近代工业化和城镇化的不断发展水资源短缺且水质衍造成极大地威胁,人们不断积极寻求水污染的治理方案。传统的恶化问题日益严重我国人均水资源,已不足世界人均水平的1/4,水处理方法有物理化学法,如化学沉淀、物理吸附、过滤法等都取得是一个资源型缺水的国家同时,因为水源的水质达不到国家规定了不错的净化、治理效果然而上述污水处理技术都采用先将污水的饮用水水质标准我国还是一个水质型缺水的国家如果得不到集中,是对于特定污水进行净化,其污水的处理量不足,对于环境治及时缓解,将会直接或间接地威胁着我国人民的生存和发展环保理效果有限,而且采用的设备成本投入量大,运行过程复杂。为此,部2012年中国环境公报显示:十大流域的国控断面中,1~Ⅲ类、研发一种免维护、长期高效、环境友好的生物质水净化砖将为我国ⅣV~ⅴ类和劣v类水质断面比例分别为68.9%、20.9%和10.2%。主水污染治理提供一条有益探索之路。要污染指标为化学需氧量、五日生化需氧量和高锰酸盐指数。62个3.1开发的思路国控重点湖泊(水库)中,I~Ⅲ类、Ⅳ~V类和劣V类水质的湖泊生物质净水砖的净水思路是基于“吸附降解净水法”和“吸附(水库)比例分别为61.3%、27.4%和11.3%主要污染指标为总磷、化高级氧化法”的组合净水过程。吸附降解净水法就是利用微生物学需氧量和高锰酸盐指数。的新陈代谢作用将废水中氨氮、磷、去除的一种方法。“吸附一高级氧2我国水污染的根源化法”是在CNT-生物质砖外表面担载光敏性材料,在光线的作用下生羟基自由基,羟基自由基具有极强的得电子能力也就是氧化能2013年,我国化学需氧量排放总量为2352.7万吨氨氮排放总力,氧化电位2.8V羟基自由基将废水中氨氮氧化成为无毒无害氮量为2457万吨,主要来源于工业污水排放、生活污染水排放和农气,反应方程如下业污水排放等。表1为2013年全国废水中主要污染物排放量3生物质水净化砖的开发32细菌的固定化技术细菌的固定化技术是用化学或物理的方法将游离细胞定位于材料的限定空间中,并使其保持生物活性且可反复利用的生物技表12013年全国废水中主要污染物排放量术。适用于废水处理的固定化载体应具有以下性能:(1)对微生物无化学需氧量(万吨)氨氮(万吨)毒,生物滞留量高;(2)传质性能好;(3)性质稳定,不易被生物降解;24.6(4机械强度高,使用寿命长;(5固定化操作简单;(6对其他生物的吸匚生活源141.4农业源1125.7附小;(7)价格低廉。下表2为细菌固定化技术选用的载体。17.7生物质发电厂灰渣的主要组成为硅酸盐、钾盐以及铁的化合排放总量352245.7下转第9页mm以上6mm以下图1HB19型净化砖表2细菌固定化技术选用的载体无机载体炭:多孔玻璃;石英砂;氧化铝;硅胶;硅藻土;高岭土;沸石;焦炭;多中国煤化工天然:琼脂;角叉胶;海藻酸钙CNMHG2有机载体合成:聚丙烯酰胺(ACAM)凝胶;聚乙烯醇(PVA)凝胶;硅胶;光硬化树脂浆內乙怖乙一群(PEG交联剂:戊二醛;甲苯二异氰酸酯:双偶联苯胺2014年8月上第15期总第195期7China Science& Technology Overvie/节能环保域建立的监督机构能够在更高的层面上对地方的环保工作进行监4结语督,使得政策命令能够畅通的下达,地方部门的推诿、扯皮现象要坚对于人类来说,地球是人类赖以生存的家园,人类在地球上求决杜绝得了需要的空气、水以及能量,不仅如此,人类在地球上的一切活动34地方环保部门的领导要加强都需要地球来给予,但是地球现今的环境逐漸变得越来越差,人类环境的管理工作中地方的环境管理体制改革要进行相应的提对于经济的发展越来越急于求成,对于环境造成的污染以及破坏也升与改革,中央环保机构要表明立场要回对地方环保机构的直接越来越大,所以我们已经不能够走先发展后治理的老路,我们要将领导权,中央与地方的环境保护一定要加强,将中央与地方的环境科学发展观作为现今的发展的主要路线,所以,环境管理制度的制保护工作相互协调上一定要更加注重定是非常重要的环节。他不仅能够对现今的实行体系进行调整,还对人员与资金的投入要加强能够将行政部门的地位提升上来,这样环保部门才能够具有更高的环境管理人员不仅要增加相应的工作人员人数,还要增加相应决策能力。的资金的投入。增加的工作人员不仅要增加行政方面的人员,还要增加一些研究人员与学者,已经发生的环境问题要进行相应的解參考文献:决,未来的长远利益以及宏观的考虑方面也要加入到将来需要解决[1]马中,石磊:新形势下改革和加强中国环境保护管理体制的思考的问题里。资金的投入方面,国家也要对环境保护方面增添相应的[J]环境污染与防治,20031(12:18-21财政补贴,这样环境管理体制的正常需求才能够得到满足[2]龚亦慧完善中国环境管理体制若干问题研究[D].上海:华东政法36社会公众的参与力度加强大学硕士论文,2009:26国家在进行环境管理时要学会动员民众这一环保工作的重要[3]宋鹭,马中破解中国环境保护管理体制改革难题[]北京:环境保力量,国家可以进行相应的宣传来提升民众的环保意识,还可以用护,2009.(15),28积极引导方法来参与到民众的保护工作中,社会大众的舆论监督作[4】曹明德,龙钰关于修改我国《环境保护法》的若干思考[A]用就能够大大提升。在动员群众的同时还要将相关的法律法规制定5]王树义可持续发展与中国环境法治一《中华人民共和国环境出来,保护公众参与环境保护的权利以及知情权,将公众参与环境保护法》修改专题[C.北京:;科学出版社2005保护的渠道扩宽这样才能够更好的保证公众参与环境保护的积极[6]黄霞,常记文环境法学[.北京:机械工业出版社200性。现今环境管理机制的关键是建立起信息机制,保证信息的完整性与对称性,还能够保证信息的确定性,这样才能够更好的保证环境。对于与环保相关的一些社会团体,环保组织还要将自己的独立性与自主性保持好,让社会团体投入更多的积极性到环保工作中·上接第7页砖有较强的吸附能力,适合生长在上面的枯草杆菌等吸附、分解污物。此外,灰分中还含有锰、镁、锌、钙、硼等对作物有益的元素,其重水中的有害物质,同时抑制有害细菌(如大肠杆菌)生长。生物质净金属含量也远远低于相应的国家环保标准经过烧结的生物质发化砖无需专用设备专用场地处理污水,只需简单铺设,便可在一定电厂灰渣质轻多孔,是优良的吸附材料。水域中发挥作用,吸附、分解污染物,消耗污水恶臭从而达到净化水33产品开发质的目的,具有适用范围广、实用性强的特点。生物质水净化砖利用生物质发电厂锅炉发电产出的副产品:植参考文献物性灰渣为主要载体掺加部分凝固用高标准水泥,少部分沙子或[1]王皓.浅析我国水体污染现状、来源及治理措施[C].《河北环境碎石子以及一定比例的碳纳米管分散液、光触媒和枯草芽孢杄菌科学》华北五省市环境科学学会第十七届年会论文集.,201等。质层一种碳纳米管吸附/微生物分解复合型水净化砖,生物质浄[2]中华人民共和国环境保护部.2012年中国环境公报[EB/L].化砖为多孔结构,重量在20-25千克,每块砖可以净化5吨水,生命http://jcs.mep.gov.cn/hjz1/zkgb/2012zkgb/201306/周期为3年。下图1为HB19型净化砖制作工艺及成品。t20130606253418htm,2013-06-064生物质水净化砖的应用[3]中华人民共和国环境保护部.2013年中国环境公报[EB/0L]http://jcs.mep.gov.cn/hjz1/zkgb/2013zkgb/201406/2012年6月开始,科研人员陆续在北京大观园水体和北海公园t20140605_276485.htm,2014-06-05水体中放置了使用纳米技术和生物材料技术开发制作的生物质净[4]李先会水生植物一微生物系统净化水质效应研究[D].无锡:江南化砖。试验一共使用三种型号的净水砖,在每一处水体同时选择多实验点,从6月到9月,每周取水样约144个,分别进行pH值、色度浊度、悬浮物(s9、氯化物(以Cl计)、硫酸盐(以SO42-计)溶解性总固[5]陈尚智.枯草芽孢杆菌的固定及其对污染水体的净化研究[D].广州:华南理工大学,2011,4体(TDS、化学需氧量(COD-Cr)、高锰酸钾指数(COD-Mn)、生化需[6]庄会永,徐永进李军等.生物质电厂灰渣成分及利用前景分析[J]氧量(BOD)、氨氮NH1N),硝氮NO3N)亚硝氮(NO2-N)总氮中国新能源发电网2008-7-10(TN)、溶解性磷酸盐ωDP、总磷(TP、叶绿素a、总大肠杄菌群、重金属等测试分析,取得了大量详实的数据,分析结果表明:不同型号CNT水质净化砖对相应水体的某些指标有明显下降作用5结语生物质发电厂锅炉产生的植物性灰渣,经过高温燃烧后内部几H中国煤化工CNMHG乎不含有其他杂菌,植物灰渣特有的多孔结构,使制成的水体净化2014年8月上第15期总第195期9