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研究领域
时间:2010-04-30 来源: 作者: 浏览:

1)面源污染控制技术

面源污染的生态处理技术,是基于生态学原理,利用植物、土壤、微生物的协同作用来实现对面源污染物的去除。工程中心充分利用北京林业大学学科交叉(环境学、生态学、植物学)的优势,在此方向承担了国家“十一五”林业科技支撑计划项目。工程中心以华北土石山区的潮白河流域小尺度典型防护林为研究对象,研究防护林体系不同空间配置模式对流经该地区地表径流水中氮磷污染物迁移转化的影响规律,提出了控制氮磷面源污染的技术对策,为华北土石山区防护林体系构建以及水资源高效利用和区域生态环境的改善提供必需的技术支持和保障。

针对广大农村排放的生活污水,根据其来源分散、难于收集、且处理方法应简单适用的特点,本工程中心开发出了低动力、免维护的地埋式小型污水处理设备、厌氧池-人工湿地组合处理工艺等实用技术,在国家“十五”重大专项中进行了工程示范,取得了较好的环境效益和经济效益。

针对农村畜禽养殖废水,工程中心提出了以“双循环复合厌氧反应器-好氧MBBR-人工湿地”为核心的组合处理工艺。该组合工艺的设计思路遵循环境、社会与经济效益协调统一的原则,体现了循环经济与可持续发展的思想。整个处理系统吸收了现有的先进实用技术,能够实现废水的达标排放与资源利用。畜禽粪便与工艺中产生的泥渣混合发酵,制成农肥利用;高浓度废水进行厌氧产沼,进行发电或加热;湿地植物回收作为动物饲料;系统出水进行循环利用。

(2)    污水深度处理与资源化利用技术

本中心围绕污水深度处理与资源化利用开展了较为深入、系统的研究,开发出了高级氧化-生物处理组合技术、膜分离技术等方法,并成功地应用于工程实践。同时,针对各种不同类型的难降解工业废水开展了有针对性的技术研发,并建立了相应的示范工程。

高级氧化-生物处理组合技术是利用高级氧化过程的强氧化性,对污水中难降解的稳定性有机物进行氧化分解,使其可生化性提高,能够在后续的生物处理单元降解去除。中心研发的臭氧催化氧化-曝气生物滤池组合工艺成功应用于哈飞集团5000/日的中水回用工程,出水回用于工业循环冷却水和景观用水,获得了显著的经济效益和环境,该项成果作为主要发明点之一与2005年获得了国家技术发明二等奖。

膜分离技术是近年来新兴的一种污水处理方法,是利用膜组件的高效固液分离作用实现对污染物的去除。工程中心的组成单位在前期已经成立了“膜技术应用研究中心”,充分利用科研单位、环保企业、膜产品研发公司的优势,推动其产业化进程。中心在膜分离技术方面已经申请了国家863课题支持,并进行了数十项工程项目的建设工作。2009年,中心采用组合膜分离技术,完成了浙江华峰氨纶股份有限公司氨纶纤维生产废水处理工程建设,日处理能力2000吨,实现了污水的资源化利用,出水用于工业循环冷却水,获得了巨大的经济效益与环境效益。

本中心近十年来致力于研究与开发用于高浓度难降解有机废水的治理技术,主要是采用高级氧化工艺或高级氧化工艺与生物处理技术相结合的偶合工艺,针对不同有机废水的水质特征,开发出具有自主知识产权的不同组合处理技术,包括:用于处理聚驱采油污水的纤维过滤-O3/UV/H2O2氧化-超滤和“移动床生物膜+O3/UV/H2O2氧化”组合工艺;用于处理印染废水的“催化湿式氧化+移动床生物膜”、“光生物转盘-好氧移动床生物膜” 和“微电解+厌氧生物处理+好氧生物处理”三种组合工艺;用于处理苯胺化工废水的“同步产甲烷反硝化”生物处理工艺;用于处理城市垃圾渗滤液的“复合式厌氧+好氧移动床生物膜”组合工艺;用于处理抗生素废水的“混凝-水解酸化/好氧MBBR-Fenton”组合工艺; 用于处理煤气废水的“高级氧化+复合生物膜+反渗透”组合工艺,用于高浓度蛋白废水的UASB+CASS工艺。此方面的研究工作,在国内处于先进水平,得到国内同行的认可。其中,用于聚驱采油污水深度处理的纤维过滤-O3/UV/H2O2氧化-超滤回注工艺于2005年开始在大庆进行了生产性实验,并与2006年底开始投入使用,年减少废水外排85万吨, 年节支总额为153万元;用于高浓度蛋白废水的UASB+CASS工艺用于河南双汇大豆蛋白废水处理,处理规模达到5600m3/d,年削减COD26025吨,取得了明显的社会效益和经济效益。围绕上述技术的研发,已申报发明专利6项,其中,有2项已获授权。发表论文近百篇,出版专著1部,获省部级奖2项。

针对高砷、高氟工业废水的处理难题,工程中心进行了多年的研究,开发出了除砷、除氟成套技术。对于高砷废水,工程中心开发了预氧化,然后加石灰以及铁盐共沉降,再加入专有吸附剂吸附,最后强化混凝的处理工艺。通过预氧化将三价砷氧化为五价砷,降低毒性,并有利于后续处理;石灰铁盐共沉,可将废水砷浓度降至毫克水平,而后通过吸附并经强化混凝后降至排放标准(小于0.05mg/L)。该项目在成城化工厂的成功实施,为此类污染源的彻底治理提出了一套简单经济有效的工艺方法,并在涉砷行业内具有广泛的推广应用价值。对于高氟废水,开发了以石灰乳吸附共沉淀、铁盐强化混凝和Fenton试剂强化氧化为核心的、基于吸附/凝聚过程的除氟脱色新工艺,并提出了利用该公司生产废物进行综合处理的全新思路,解决了色度、细颗粒物和有害离子无法去除等技术难题,建立了废水综合处理和安全回用的集成技术和工艺,使建设和运行成本下降2倍。该技术正在中国铝业贵州分公司碳素厂付诸工程实施。该工程建成并运行后,将使该公司成为我为铝行业的循环经济典范,并为全国铝生产企业提供成功的工程技术,将产生重大的社会效益和经济效益。

(3)    污染水体生态修复技术

本中心科研人员从“十五”期间即参加了有关污染水体的治理与生态修复的研究工作。 包括孙德智教授作为课题负责人承担的国家973课题“污染水体生态修复与再生机理”(2004CB418505)于20099月通过专家组的验收,课题研究了松花江和辽河有机污染和总金属污染水体的生态修复机制与技术,包括微生物修复、复合污染底泥的生物-化学联合修复、水生植物对重金属的富集与及净化、富营养化水体生物生态修复和底泥中重金属的去除机制,形成了一批理论和创新型控制技术,这对于北方地区进行污染水体的生态修复具有指导作用,对于其它区域的污染水体的生态修复及工业废水的污染治理与控制也具有借鉴作用。孙德智教授作为课题副组长参加的国家重大专项 “大庆市黎明河流域水环境质量改善技术与综合示范” 20068月通过了科技部组织的验收,课题研究了大庆市黎明河和龙凤湿地自然保护区的生态污染防治与修复机制与技术,基于研究示范区气候、环境、立地、水文状况,依据区内污染源、湿地系统分布特征,针对大庆气候寒冷、石油污染突出、分散性生活污水难以控制、水资源调配不尽合理的特点,本着环境、生态与景观统一,经济、准确、高效,经济和低维护、易管理的原则,遵循生态学的基本规律,以源头控制和生态改善为基础,充分利用流域内特有水文与地理条件,依托污染治理工程,借助示范工程的合理配置,应用数字化–遥测–人工智能耦合技术,实现了黎明河流域生态系统恢复和水环境改善,以及水资源的综合优化。为我国北方地区水环境的改善、湿地生态环境问题的解决、水资源优化配置寻求提供了可利用的技术与工程示范。上述技术研发成果获省级科技进步二等奖1项,发明专利授权3项。

近几年来本工程中心致力于研究与开发用于水体富营养化防治的新方法与新技术,包括:电化学控藻技术和利用化感物质控藻技术。其中,电化学控藻技术是采用电催化氧化、脉冲变频磁场等技术对含藻水中的藻体细胞进行杀灭,对藻体所释放的藻毒素及其它代谢次生产物进行降解,主要技术是:电催化氧化杀菌灭藻技术;电致羟基自由基降解藻毒素及含藻水脱毒技术;脉冲变频电磁耦合抑藻技术。而利用化感物质控藻技术主要是利用水生植物对藻类的特异性的化感作用,通过移栽或种植植物、利用植物残体、分离提取植物中有效组分或物质等方式进行有害水华藻类的高效特异性生长控制。针对常见的水华藻类,目前已自主研究并开发了具有自主知识产权的植物控藻技术,包括:利用植物草编进行水华控制的技术方法、通过特定提取方式获取植物提取物的系列抑藻技术方法,可显著的控制产毒铜绿微囊藻、水华鱼腥藻、水华束丝藻、颤藻等。此方面的研究工作,在国内外均处于先进水平,得到国内国际同行的认可。相比目前市面上其他控藻技术,该技术对藻类的抑制具有较高的选择性,可有针对性地毒杀藻类,而不损害其他水生生物;另外,本中心研究的该技术方法还具有高效、廉价、简便易行等特点,特别是对环境不造成二次污染,具有环境负荷小的特点。特别需要指出的是,利用水生植物化感物质进行藻类控制在北京奥林匹克森林公园湖进行了使用,联合其他藻类控制方法,有效地保障了奥运期间森林公园的水体水质,成功完成了国家赋予的重要使命。此外,我们还针对富营养化水体中藻类过度繁殖生长的现象,采用植物多酚抑藻控藻技术进行了植物所提取的植物多酚抑藻控藻的研究。上述技术已申报发明专利4项,其中,有1项已获授权。

 

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