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水污染控制
发表时间:2012-01-05 阅读次数:4496次

        水资源和水环境问题已成为制约我国经济社会发展的瓶颈。水污染源包括点源(例如工业污水,城镇生活污水)和面源(例如农村生活污水,农田地表径流)。针对这些污染源,本系的水污染控制包括以下三个主要研究方向:城市废水,工业废水,流域污染综合整治。

 1、城市污水生物处理的理论和技术

        城市污水有多种处理方法可供选择,其中生物处理以其能耗省、运行费用低、实现污染物彻底无害化等诸多优点而被大多数城市污水处理厂作为首选,本研究方向长期在城市污水处理领域进行探索与研究,形成以下研究特色:

       1)生物脱氮除磷机理、以及胞内聚合物的合成与转化机理的研究。首次弄清了胞内有机聚合物在好氧、无营养缺陷条件下胞内聚合物形成机理。承担了国家自然科学基金等四项省部级以上研究课题,多篇研究论文被SCI、EI收录。在此基础上开发了“胞内碳源脱氮新工艺”,申请国家发明专利已公开。
  2)高效、低耗城市污水常温厌氧生物处理与新工艺开发。针对城市废水生物处理工艺能耗高的问题,深入研究厌氧生物处理的机理,开发高效厌氧反应器,结合清洁能源的利用,较好地解决了厌氧反应器冬季运行的问题,开发出适用于低浓度城市废水常温处理新工艺,承担国家“863计划”二级子课题一项。
  3)大型污水处理厂运行工况研究与优化。包括在实际生化过程中胞外有机聚合物形成机理与及其对处理效果的影响,新型处理构筑物(如折流式沉淀池)的流态,新工艺(如三槽式氧化沟)工况特点及其运行周期优化等,开发出适用于我国城市污水处理厂工艺和进水条件的工艺模拟与优化软件,实现污水处理厂新扩建或改造方案的理性决策,以及污水处理厂的长期有效、低成本和达标运行;污水处理回用技术和在线智能控制等。获国家自然科学基金一项和大型污水处理厂的项目六项,解决了上海竹园污水处理厂(170万 m3/d),上海石化股份公司水质净化厂(170万 m3/d),上海宝钢(集团)公司等大型污水处理厂的实际运行问题。
  4)分子生物学在生物处理工艺中的运用。利用分子生物学手段,分析生物脱氮除磷系统中硝化菌、反硝化菌,聚磷菌、聚糖菌等数量分布及作用;研究厌氧系统中降解有毒、有害有机物的菌属,进行分离、纯化,得到高效优势菌种。从分子生物学的水平为生物脱氮、除磷机理,新型反应器的开发,指导大型污水处理厂的运行等提供理论支持。

2、工业废水处理与资源化理论与技术

        工业废水常含有有毒有害物质,需进行特定的处理,本研究方向长期在工业污染防治领域进行探索与研究,形成以下研究特色:
  1)有毒、有害有机物的厌氧生物处理机理及新工艺开发。对常温厌氧处理高浓度有毒、有害有机物,厌氧过程中的硫酸还原菌的作用等做深入研究,发表多篇SCI、EI收录论文,并获国家自然科学基金重点项目“硫酸还原菌中纳米粒子的原位生成和还原过程中的协同作用”。
  2)膜分离理论,耐污染、高效分离膜的制造及应用。先后承担了国家自然科学基金项目“水在聚合物中的状态及其同膜的分离性质”,以及上海市科委项目二项、市经委项目一项,发表多篇SCI、EI收录的论文,获多项发明专利。
  3)污染治理过程中资源的综合利用研究与应用,完成了中法国际合作项目“用渗透蒸发技术回收在污水中的挥发性有机物”,开发出“造纸黑液中提取絮凝剂、木质素的方法”等资源化技术,获四项国家发明专利。

       4)新型高分子处理药剂的合成与应用。如含磷多元共聚物水处理剂的合成与应用,羧酸类接枝型高效减水剂的合成与分散机理等,获多项发明专利,大量生产,并被上海宝钢(集团)公司等大企业再生产中使用,产生良好的经济效益。

3. 流域污染综合整治

         流域承载着我国绝大多数的人口和经济活动,是生态环境破坏和环境污染的重灾区。国家治水战略正从传统的着重以工程、工艺为基础的末端治理模式向基于流域的水环境综合整治转变。本研究方向遵循“源头控制,途径削减,末端强化”的原则,探索适合中国国情的流域水污染控制综合治理技术体系,并开发了一系列切合中国国情的流域污染控制技术:
  1)农村生活污水处理;与城市相比,农村污水处理具有其特殊性,一是农村居住分散,管网不健全,很难采取大规模的集中处理方式;二是农村集体经济实力薄弱,技术管理力量缺乏,无法采用运行费用高,管理要求复杂的技术工艺。针对农村污水特征,课题组开发了分别适用于农村污水集中处理的塔式蚯蚓生态滤池组合技术和适用于农村污水分散处理的毛细管渗滤沟处理系统。二项技术都具有成本低和易维护等优点。
  2)农村固体废弃物的处理和资源化;包括作物秸秆、禽畜养殖废弃物、生活垃圾等在内的农村固体废弃物是造成农村面源污染的重要来源之一。课题组研发了以混合发酵技术为基础的农业秸秆生物质能利用技术,将生物转化率从同类技术的40%水平提高到70%。同时,发酵残留物还可用于生产有机肥。此外,课题组研发了全混合厌氧反应技术用以消化大型牲畜养殖厂产生的固体有机废弃物,解决规模化养殖场有机固体废弃物处理与资源化难题,并进一步开发了一系列农村污水和固体废弃物协同处理和资源化技术。
  3)地表低污染水深度处理;低污染水来自于点源(例如城镇污水处理厂尾水)和面源(例如农田地表径流)。在湖泊富营养化日趋严重的情况下,低污染水若不经处理直接排入河道、湖泊等,会加剧水体的氮、磷污染和湖泊的富营养化趋势。课题组开展了一系列相关技术研究,包括利用生物滤池和人工湿地等技术对集镇污水处理厂尾水进行深度的脱氮脱磷处理;充分利用自然沟渠水网,河岸护坡,生态河道,生态塘,人工湿地等对地表低污染水进行有效拦截和处理。

        目前在流域污染综合整治方向上,相关课题组已主持十几项国家级或省部级项目,其中包括3项国家自然基金项目,2项国家863计划项目,和1项十一五重大水专项项目,在多个流域成功地进行了水污染控制综合治理示范。

代表性项目包括:

1、十一·五太湖水专项:武进港小流域农村污水处理及氮磷削减技术与工程示范;

2、国家太湖863重大专项的子专题:农村生活污水处理技术及工程示范;

3、国家863镇江水环境专项:滨江带构建及生物多样性营造技术研究;

4、江苏省太湖水污染治理科技专项:塔式蚯蚓生态滤池农村生活污水处理成套技术示范研究;

5、江苏省科技支撑计划(农业):太仓市社会主义新农村生活污水处理技术示范。

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