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关键词:现状;污水处理;技术开发
1现状及问题
1.1分期建设,分期运行
住宅小区中水处理站应该尽可能做到分期建设,分期运行。由于大部分主体工程是分期施工,并且随着实际情况不断做出相应的调整。所以相应的污水处理系统也应该与每期工程,同时设计、同时施工、同时运行。避免盲目的一次性投资,造成现定的污水处理系统与后期主体工程不适应,造成投资浪费。
1.2入住率对运行成本的影响
所有的楼盘开发都很难保证建设完成后在短期内入住率达到设计居住人口,相应的污水处理系统在短时期内的处理水量也就不可能处理到设计水量。所以在选择工艺时,应选择可以根据实际处理水量进行处理的工艺,以降低运行成本。
1.3投标报价的评审
污水处理工程的投资一般主要由污水管线、化粪池、土方工程、土建工程、设备及安装工程几部分组成。在供货厂家报价过程中往往会把土方工程漏报造成我们对整体工程投资估算的不准确。所以我们要让供货厂家明确出土方工程、土建工程的范围。不能出现在投标中只报出土建工程,在施工过程中又提出土方工程等问题。
1.4运行成本
污水处理设备的运行成本与中水水费之间的关系决定着处理系统今后是否能够正常的运行下去。在过去几年内有很多工艺就是由于运行费用很高建设完成后运行一段时间入不付出,最终导致系统停用。
1.5配套工程的投资
污水管线与处理设备两部分才能构成完整的处理系统。在这个过程中,投标单位往往只考虑处理设备及设备安装的费用,不考虑污水管线的投资,但对于投资方来说每一部分的投资都将影响到小区开发的总投资。所以在选择工艺的过程中一定不能仅仅以设备投资的高低来评价工程投资高低。
1.6处理系统对住宅小区环境的影响
二次污染是我们在确定污水处理工艺时要考虑的一个重要因素。在污水处理系统中机械设备的噪音、污水散发出的臭气、地上污水处理站房对环境美化的影响、污泥处理过程中可能产生的二次污染隐患。这些都可能造成以后物业和业主之间的纠纷。
1.7对小区空间的合理利用
所选择的工艺应该是那些可以避免占用可利用空间的工艺。如地下室就属于可利用空间,在没有管线、电缆的绿地下一般可利用价值较小,污水处理系统要是能够建设在绿地以下是很好的选择,并且处理出的中水可以就近作为绿化用水节省中水管线。
2污水处理方法
2.1物理处理方法
(1)格栅法:可分为人工清理的格栅(适用于中小型城市生活污水厂或所需截留的污染物较少时)和机械格栅(适用于大型城市生活污水厂或所需截留的污染物较多时)。
(2)筛网法:筛网的去除效果,可相当于初次沉淀池的作用。
(2)过滤:是以具有孔隙的粒状滤料层,如石英砂等,截留水中的杂质从而使水获得澄清的工艺过程。
(4)离心分离法:它的作用是基于存在于水中的悬浮物和水的密度不同而产生的。主要设备有:离心机、水力旋流器及旋流池等。
(5)沉淀池法:用于废水进入生物处理设备前的初次沉淀、生理处理后的二次沉淀及污泥处理阶段的污泥浓缩池。
(6)浮上法:适用于颗粒直径很小,很难用沉淀法加以去除时,主要有电解浮上法、分散空气浮上法和溶解空气浮上法。
2.2生物处理方法
污水生物学处理具体来说是通过微生物所产生的酶,氧化分解有机物,从而使水得到净化。其中起主要作用的是细菌,污水中可溶性的有机物直接被菌体吸收;固体和胶体等不溶性有机物先附着在菌体外,由菌细胞分泌的胞外酶分解成可溶性物质,再被菌体吸收,通过微生物体内的氧化、还原、分解、合成等生化作用,把一部分有机物转化成微生物自身组成物质,另一部分有机物被氧化分解为CO2、H2O等简单的无机物,从而使污染物质得到降解。主要方法有:氧化塘法、活性污泥法、生物滤池法、厌氧处理法
2.3水的化学处理方法
中和法;化学混凝法;化学沉淀法;氧化还原法;吸附法。
2.4城市污水处理的新模式
(1)生物膜技术:通过选育和培养高效的微生物菌种,制成制剂,高密度直接投放到待处理污水,形成生物膜,对污水进行降解和净化。专家介绍,与传统的活性淤泥法相比,生物膜技术应用于城市污水处理具有五大技术优势:一是投资省。目前国内的城市污水处理厂基础建设投资大,需要大量的机械设备、管网和其他工程设施,投资成本每吨污水处理在1000元左右;而应用生物膜技术投资设备少,占地小,处理每吨污水不到500元,相比节约成本50%以上。二是运行费用低。据测算,目前国内城市污水处理厂的直接运行成本,一般在每天处理每吨污水0.5~0.8元之间;而应用生物膜技术处理污水每天每吨只需0.2元左右。三是淤泥少,没有“二次污染”。采用传统的活性淤泥法处理城市污水,常由于大量淤泥的堆放造成对环境的“二次污染”;而相同条件下制成生物膜的微生物菌一旦把污水净化后,便会由于缺乏“营养”而自动消亡,不会造成“二次污染”。四是效率高。生物膜表面积大,微生物菌密度高,每克制剂的微生物菌含量达50~200亿个,大大高于淤泥中的自然微生物活性成份,同时还可以多次投放,方便快捷,处理效果明显优于传统的活性淤泥法。采用生物膜技术,不仅能够有效治理湖泊的富营养化,而且有助于修复和强化湖泊生态功能,提高水体自净能力。五是适合城市生活小区等小规模、有机负荷不高的污水处理。应用生物膜技术投资省,运行费用低,并可节省管网建设成本,处理城市生活小区等城市污水具有活性淤泥法不可比拟的优势。
(2)粉末活性炭吸附技术:粉末活性炭在污水处理中的使用已有70年左右的历史。自从美国首次使用粉末活性炭去除氯酚产生的嗅味以后,活性炭成为给水处理中去除色、嗅、味和有机物的有效方法之一。国外对粉末活性炭吸附性能作的大量研究表明:粉末活性炭对三氯苯酚、二氯苯酚、农药中所含有机物,三卤甲烷及前体物以及消毒副产物三氯醋酸、二氯醋酸和二卤乙腈等等均有很好的吸附效果,对色、嗅、味的去除效果已得到公认。可用于提高污水处理厂出水水质。
(3)曝气生物滤池法:该工艺是一种淹没式上向流生物滤池,其滤料为比重小于1的球形颗粒并漂浮在水中。通过硝化和反硝化作用净化水质,其处理能力大大高于活性污泥法,并能达到很高的排放水质标准。
目前,在城市污水处理中,活性污泥法是被最广泛使用的方法之一,但其所产生的腥臭污泥问题仍然令人头痛。可尝试用污泥进行垃圾场填埋、作有机肥料等(海口市的经验很值得借鉴)。
3、结语
住宅小区生活污水处理站,为防止污染,保护水环境,起到了积极的作用。尽管城市污水处理的发展趋势,是集中处理取代分散处理,但小型生活污水处理站,在我国的一些中小型城市,还将存在相当长的时期,所以,其技术开发和设备研制应予以高度重视。
参考文献
[1]罗王景,郭静,张大群.厌氧序批式活性污泥法(ASBR)特性分析[J].给水排水,1997,4.
关键词:农村;生活污水;治理;现状;对策
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.244
贯彻落实社会主义新农村建设,并重点强化农村环保工作的有效开展,是进一步提高农村生活质量的重要手段。随着环境保护形势的日益严峻,针对农村生活污水污染问题进行专门分析和研究,并采取有效的治理措施和解决对策,才能在缓解农村环境污染问题的同时,推动整体环保工作的进一步落实和发展。
1 农村生活污水污染现状
所谓农村生活污水,指的是农村居民在生活中排放的清洁洗浴污水、厨房污水和厕所污水等。农村生活污水有着随机性强和较为分散、分布面广等特点,污水水质较复杂且变化较大,但生化性较强,污染物浓度相对较低。
从我国农村生活污水污染现状来看,六十多万个行政村和二百五十多万个自然村占据全国总面积约90%,其污水排放总量约占全国生活污水排放总量的五分之一以上。全国90%以上农村并未建有排污渠道和污水处理系统,生活污水直接肆意排放,最终径流到江河湖泊当中或渗透到地下水中。这不仅导致湖泊水体的富营养化,氮和磷占比过大,也使得农村周边生态污染严重,居民健康受到较大威胁。
2 农村生活污水治理现状分析
2.1 污水排放和收集系统不完善
我国虽尽力推广农村生活污水治理,也取得了一定的成绩,但从治理现状来看,形势仍十分严峻。农村生活污水排放和收集系统不完善,绝大部分农村地区并未建设污水排放系统,生活污水经由明暗沟直接排入到江河湖泊当中,或者在雨水径流渗透到地下。同时,雨污无法有效分流,污水未能得到有效收集,粗放型排放问题严重。在这一形式下,要进行污水的统一治理难度巨大。
2.2 污水处理技术实用性不强
由于我国幅员辽阔,农村分布地域条件不同,相应的自然环境和社会经济发展水平也各不相同,在推广生活污水治理技术时无法采取相同标准和统一技术。在农村生活污水治理工作的探索和起步阶段,污水治理技术也在不断的研究和开发当中,也就缺乏适合大范围的推广技术,针对不同地区的不同特点设计的具体技术也就十分匮乏。这样一来,在相关政策的强力推广下,一些农村地区不得不进行技术的生搬硬套,而不是结合当地水质特点进行有效选择。污水处理技术实用性不强,不仅治理效果不佳,浪费大量资金,还引起农村居民的较大不满。
2.3 缺乏长效污水处理管理机制
由于农村生活污水治理过程相对漫长,且对资金投入要求较高,也就导致绝大多数农村地区未能建立起长效的污水处理管理机制。缺乏充足的运行费用,且没有专门的管理人员对污水处理工作进行有效监管和维护,造成污水治理工作无法长效进行。部分农村地区的污水处理设施处于零管理状态,不仅设备故障无人维修,发生水池堵塞问题时也得不到及时处理,造成污水处理中断,无法发挥长效作用。更严重的是,一些污水处理设施问题不断积累,引发二次污染问题。
3 农村生活污水的治理对策
3.1 建立完善的污水收集系统
污水收集系统是农村生活污水治理的基础,因此,必须充分结合农村污水排放特点做好污水收集系统的建设工作。依据农村地域特点和自然条件,综合具体的社会条件和风俗习惯等考虑,对农村生活污水收集和处理方法进行有效设计。依据我国农村的实际情况,除市政统一收集和镇村集中收集外,还可采取住户分散收集的模式。选择最佳的收集模式,并建立起完善的污水收集系统,铺设好污水收集管理网络,为生活污水治理打下坚实基础。
3.2 选择最佳污水处理技术
选择最佳的污水处理技术,才能有效契合农村特定的污水排放特点,达到最佳的污水治理效果。目前,我国投入应用的农村生活污水处理技术有高负荷的下渗滤污水处理技术和多级跌水新型人工湿地处理技术等,两种技术的侧重点不同,处理效果和建设成本也存在一定区别。应当依据农村的实际情况,从成本、能耗和维护、效果等方面进行综合考量,选取最适合的处理技术。
3.3 建立长效污水处理管理机制
农村生活污水治理不是一朝一夕的,也不是一蹴而就的,必须建立起长效的运行和管理机制,才能实现长足目标并达到最佳的治理效果。一方面,政府应加大资金扶持和补助力度,并通过奖励机制激发农村居民主动参与的积极性。另一方面,建立起专业的设施管理队伍,既要保证管理人员专业的管理知识,还有着强烈的责任感和使命感,确保污水治理管理和维护工作落实到位。此外,可采用第三方运营模式,委托工业企业或技术公司承担污水治理工作,在协议规范之下确保污水治理的长效性。
4 结语
农村生活污水治理问题日益严峻,必须得到充分关注和重视。应建立起完善的污水收集系统,选择最佳污水处理技术,并建立长效污水处理管理机制,确保污水治理工作的有效落实和长效进行。同时,依据农村的实际情况,对污水处理技术进行有效更新,并不断完善污水处理设施建设和运营机制,以不断提高整体治理水平。
参考文献:
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[2]亓玉军,魏英华,侯述光.农村生活污水治理现状及对策研究[J]. 环境科学与管理,2014(06):98-100.
关键词:新农村,生活污水,污染,模式,处理系统
随着改革开放进程的不断推进,我国的经济得到了突飞猛进的发展,取得了许多辉煌的业绩。但是在经济发展的同时,环境问题暴露的也越来越明显,生态破坏及其严重,严重影响了人类的正常生产和生活活动。特别是在农村地区,由于环保意识的淡薄,水污染问题也越来越严重,导致了大量的饮用水源地受到破坏。科技论文。这就给农村居住的人们的身体健康造成了极大的威胁,严重阻碍了新农村建设的步伐。因而,对农村生活污水的现状进行分析以及提出治理的各种方案及途径,对于农村水环境的改善、加快建设社会主义新农村具有重要的意义。本文将通过分析农村水环境污染现状、特点及生活污水的来源,重点提出了农村生活污水治理的对策。科技论文。
1.农村水环境污染现状分析
农村水环境是指分布在广大农村的河流、湖沼、沟渠、池塘、水库等地表水体、土壤水和地下水体的总称。水环境既是农村大地的脉管系统,对雨洪早涝起着调节作用,又是农业生产的生命之源。因此,保护好农村水环境是保障农业生产发展的基础。由于人们对水资源保护意识的缺乏,我国农村水环境污染问题越来越严重,出现了农村生活水源地水质变坏,并且有进一步恶化的趋势。
所谓生活污水,是指包括粪便及其冲洗水、厨房炊事用水、洗浴废水等所有的废水。农村水环境是指分布在广大农村的河流、湖沼、沟渠、池塘、水库等地表水体、土壤水和地下水体的总称。我国总计有乡镇45412个,村民委员会739980个,乡村户数23692.7万户,乡村人口达91960万人。农村人口分散,人口数量多,没有任何生活污水的收集和处理设施,这使农村生活污染源成为影响水环境的重要因素。据测算,全国农村每年产生生活污水80多亿吨,严重污染了农村地区居住环境,农村大部分地区河、湖等水体普遍受到污染,饮用水水质安全受到严重威胁,直接危害农民的身体健康,严重影响农村地区的环境卫生,极易导致一些流行性疾病的发生与传播。据估算,农村环境问题每年造成的经济损失已超过千亿元,我国农村环境与生态状况令人担忧。
2. 农村生活污水治理的对策
前文已对我国农村水环境污染现状进行了一番分析及描述,我们可以感受到问题的严峻性。在很大程度上,农村生活污水能够直接反映农村水环境状况的好坏。因此,提出一个合理的、科学的治理农村生活污水的对策对于改善农村水环境有着举足轻重的作用。
2.1 技术方面的对策
2.1.1人工湿地技术
人工湿地技术适用于土地比较多的农村生活污水处理。该技术的核心要点就是首先运用模拟工程的手段建造与自然湿地系统想类似的构造物,这些构造物可以使碎石或是沙子,然后将这些构造物的空隙中种植一些对污水处理效果好、生长周期长、抗涝性强、具有欣赏及经济价值的植物,如芦苇、水花生等。
2.1.2固定化微生物技术
农村生活污水中,一般有机污染物含量比较高,而固定化微生物技术可以处理高浓度有机污水。所谓固定化微生物技术,是利用化学或者物理的手段,将游离的细胞或酶定位于限定的区域,使其保持活性并可反复利用的方法。该技术与一般的污水处理技术相比较,具有很多优点,如产污少、经济适用、工艺简单等。国内外大量的研究证实,固定化微生物技术运用于处理高浓度有机污水效果十分明显。它是一种应用前景很好的处理高浓度有机污水的技术,同样,运用于农村生活污水的处理也很适用。
2.1.3农村生活污水的消毒处理技术
农村生活污水中包括粪便及其冲洗水、厨房炊事用水、洗浴废水等所有的废水。成分比较复杂,同时污水中会含有大量的危及人类健康的各类细菌或病毒、有毒有害的物质。因此,需要对污水进行消毒处理。常见的消毒处理的方法主要有加热消毒、紫外消毒、臭氧消毒、氯消毒、重金属消毒等。无论哪种消毒方法,目的都是将污水中的病毒病菌、有毒有害物去除掉,或是降到人类能够承受的范围之内。这些消毒方法也并不是单独使用的,近年来,有人提出了用紫外线―臭氧―氯联合消毒。
2.1.4升流式厌氧污泥床法
升流式厌氧污泥床法,又称UASB法,它的主要装置为升流式厌氧污泥床反应器,污水首先从该装置的底部进入,经过污泥床,然后通过污泥悬浮层,在此层中经过了充分的反应和处理,最后经过沉淀、气液分离而出水。大量的研究证明,该技术的COD处理率达到90%以上,运用于农村生活污水的处理过程中是非常有效的,而且是一个比较好操作的方法。科技论文。
2.2 行政方面的对策
(1)加强当地政府对农村水环境保护的宣传力度,增强农村居民的环保意识及观念。此对策可以通过各种形式得以实现,如在村里积极开展关于水环境保护的知识竞赛,设立各种奖项,以吸引更多的农民加入这个活动,农民参加的次数多了,那么环保意识也就增强了;还可以在村支部张贴各种关于农村水环境保护的宣传画,增强农民对水环境保护的感性认识。
(2)制定法律法规,督促人们保护环境,尽量少的直接排放生活污水或是对生活污水进行自行的处理。根据各个农村的地理位置及交通位置的特殊性,可以指定一些相对应的规章制度,以监督人们去保护环境,并教育他们尽可能少地直接排放生活污水或对某些指标较高的生活污水进行自行的处理。
(3)主张推行农业循环经济,积极调整农业发展模式,进而提高农村人口的综合素质。环境保护的一个重要的理念就是推行循环经济,所谓循环经济即物质闭环流动型经济,是指在人、自然资源和科学技术的大系统内,在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中,把传统的依赖资源消耗的线形增长的经济,转变为依靠生态型资源循环来发展的经济。而现代农业也需要发展循环经济,以积极地调整农业发展模式为出发点,提高农村人口的综合素质。
(4)对农村进行切实的水污染防治规划,大力发展生态农业。根据各地的特殊情况,对每个农村的污水进行防治并提出规划的方案,利于神会主义新农村的建设。而这又恰恰是大力发展生态农业的根本前提和保证,这与当今社会所崇尚的“生态”相协调。可以说,在农村发展生态农业是一项不错的举措。
3. 结论
通过上文的论述,我们可以得知:处理好农村生活污水有利于促进社会主义新农村的建设,有利于缓解农村缺水的矛盾,有利于提高农村居民的生理及心理素质。由于农村生活污水的特殊性,农村生活污水的处理不能照搬大中型规模城市生活污水的处理技术和工艺,而是需要因地制宜,合理的、科学的选择处理技术。技术与行政政策相结合,不仅可以对农村生活污水的实质性处理起到很重要的作用,而且也加强了农村居民环保意识以及加快了政府建设新农村的步伐。
【参考文献】
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一、指导思想
以党的十八届三中全会精神为指导,全面贯彻落实科学发展观,大力开展“五水共治”专项行动,以发挥水优势、治理水污染、美化水环境、恢复水生态、严防水灾害、倡导水文明、建立水机制为着力点,以“村点覆盖全面、群众受益广泛、设施运行常态、治污效果良好”为标准,坚持全面治理与扩面改造并重,全面解决农村生活污水治理建设标准低、自然村覆盖率低、农户受益率低、运行负荷低和设施正常运行机制不健全等问题,花最少的钱、尽最大的努力、发动最广泛的群众参与、建设质量最佳的民心工程,确保完成三年和年度农村生活污水治理任务,加快建设“魅力毛垟,边界集镇”。
二、工作计划与目标
全乡7个行政村中全部列入农村生活污水治理工程,分三年(2014-2016年)完成,第一年实施三个村;第二年实施炉西、两个村;第三年完成、两个村(具体见农村生活污水治理年度计划安排表)。地处偏僻且在家人口较少的村、以实施农民异地搬迁工程为主,部分不异地搬迁的农户,按以奖代补的方式补助其做卫生厕所,或集中连片以稳定塘的形式进行农村生活污水治理。力争通过3年努力,全面完成全乡农村生活污水治理任务,使农村生活污水治理行政村覆盖率提高到100%,农户受益率提高到80%以上,农村生活污水无序排放现象得到根本改变,洁净村庄建设取得明显成效。
三、工作任务
(一)新建一批,提高美化水平。乡农村污水治理办公室按照工作计划中的时间节点完成年度治理任务,全面推进新建村的农村生活污水治理工程建设。(人口聚居区建设生活污水处理池,纳管户数大于50户,可选用微动力处理模式;纳管户数在10户至50户,可选用人工湿地和无动力厌氧组合模式;在个别人口散居区、纳管户数少于10户的情况下,可以选用无动力厌氧处理模式。污水处理池建设和管网配套应符合规范,雨污分流,出口水质达标排放。)污水处理池建成后,做到污水净化、村庄绿化,人工湿地种植亲水性植物,对池面进行覆土、绿化,美化环境。
(二)整改一批,提高处理效果。⑴加快污水管网建设。对于毛垟、沙垟、库头、炉西四个村,建设污水管网并实现纳管排放。⑵修复原有处理设施。对原有处理设施存在管网破损、污水池内无水或水量较少、处理效果较差的毛垟、库头村及沙垟的移民点,完成管网修复、窨井防渗、配套管网建设等,并达标排放。⑶对毛垟、沙垟、库头村(按照上级环保部门的要求,纳管户数大于50户的已建无动力厌氧设施,对处理效果较差的、位于环境敏感区的村庄),增加人工湿地或微动力,提高处理效果。
(三)维护一批,落实长效管理。⑴各村建立农村生活污水处理设施运行维护管理制度,加大监督检查力度。⑵各村住村干部既为本村农村生活污水治理指导员,综合指导农户农村生活污水治理。⑶清掏沉淀池、管道和窨井内杂物,对缺损的人工湿地亲水性植物进行补种、修枝等养护,保持人工湿地不堵塞,保障治理设施完好、正常运行。
四、工作计划与步骤
农村生活污水治理工作分三个阶段来完成:
第一阶段:准备阶段(1—4月)
每年度,列入年度计划的村要完成农村生活污水治理入户调查,配合设计单位完成工程施工图设计,同时,要对全村进行一次彻底的大清扫,对“乱搭、乱建、乱堆、乱放、乱养、乱占、乱排、乱丢”等“八乱”现象进行全面整治,并在此基础上开展洁净村庄、卫生家庭创建活动和“好媳妇”评选活动。
第二阶段:实施阶段(5—6月)
乡政府于6月份之前完成项目招投标工作,各村要配合施工单位加快推进农村生活污水处理工程,并发动群众积极主动地“截污纳管”,把生活污水全部接入工程管道,没有完成卫生改厕的农户必须加快改厕进度,确保与总体工程施工同步进行。
各村根据实际情况,向乡政府申请改栏、改厕、改路、绿化、清水绕村、阴水沟治理等以奖代补项目资金,并广泛发动群众投工投劳实施这些惠及面广、影响深远的基础设施项目,通过全村上下的共同努力,让村容村貌发生根本变化,为建设美丽乡村、洁净家园打好基础。
第三阶段:验收阶段
每年度12月,乡政府对实施村工程进行验收,各住村干部指导施工单位做好验收工作,并制作好工程项目验收材料,报县农办统一备案。对以奖代补项目,乡政府根据各村实施的工程量,综合考虑资金量大小、重要性和绩效高低等方面因素,统一报县农办争取以奖代补资金。各村完成农村生活污水治理工程及相关配套工程后,要建立农村生活污水治理长效管理机制。
五、工作要求
农村生活污水治理是一项涉及面广、工作量大的系统工程,也是一项社会效益和生态效益十分显著的民心工程。乡政府建立农村生活污水治理领导小组,由乡长陈勇同志任组长,党委委员吴丽平同志任副组长兼任办公室主任,叶吉祥同志为联络员,负责实施农村污水处理工程和推进农村“五水共治”。各村要建立相应组织,发动群众广泛参与农村生活污水治理,并认真做好相关政策处理工作,政策处理原则上采取“零处理”。各村要加强对农村污水治理工程施工全过程的监督检查,确保工程惠及每家每户,确保工程质量不出问题,确保本村干部不直接参与工程项目建设,确保工程实施时间进度。各村要结合农村生活污水治理,认真落实门“前三包”和垃圾户收集制度,修订村规民约,广泛开展“好媳妇”评选活动,把农村生活污水处理设施的正常运行和农村日常环境卫生管理紧密结合起来,确保通过农村生活污水治理后,村容村貌有明显改观,群众环境卫生意识有明显改进。各村每月3日前向乡政府上报建设进度,由乡政府统一汇总报县农办。
关键词:农村生活污水;污水治理技术;发展方向
Abstract: in recent years, rural sewage has become the influence of sustainable development of agriculture, endanger the countryside ecological environment, and even damage the farmers the main factors of physical health. Combining with the author's practical experience, the analysis in rural domestic sewage produce way on the basis of the characteristic extremely, introduces the current management in our country rural sewage treatment process, the common characteristics and application situation, and sewage disposal technology development prospects and the discussion.
Keywords: rural sewage; Sewage disposal technology; Development direction
中图分类号: [R123.3] 文献标识码:A文章编号:
随着社会经济的快速发展以及农村生活条件的持续改善,农民群众的生活方式发生了巨大的改变。和以往相比,农村生活污水的污染范围和污染程度逐年增加,一直没能得到妥善的解决和有效的控制。据统计,目前我国农村生活污水每年产生量超过80亿吨,90%以上的村庄缺乏污水处理设施,超过3亿人面临着生活用水不安全的状况,农村水环境污染已经成为阻碍新农村建设的绊脚石。因此,分析我国农村生活污水的产生途径及其特征,进而研究并推广先进的、有效的、适宜的污水处理技术,对于促进社会主义新农村建设具有积极的现实意义。
一、农村生活污水的产生途径及其特征
1、农村生活污水的产生途径
农村生活污水的来源主要包括厨房污水、清洁污水、人类粪便及生活垃圾产生的渗滤污水等。由于农村缺乏科学完善的污水处理系统,各种污水处理设施不健全,或者采用的污水处理技术落后,导致各种本可以被有效处理的生活污水最终成为危及农业生产、生态环境及农民群众身体健康的重大问题。
2、农村生活污水的特征
和城镇相比,农村的居住人口较为分散,多数的人口聚居点缺少专门的、完备的排水及收集系统。从排放形式上讲,农村生活污水主要是就地就近排放,缺乏有效的约束和正确的引导。从水质成分上讲,农村生活污水水质简单且浓度较低,污水中的成分以氮、磷居多,通常会在雨水的作用下带来水资源富营养化的问题,许多藻类灾害便是有机物含量过高的生活污水造成的。
此外,农村生活污水的产生量一般较小,但水量变化波动较大,具有持续但不稳定的特点。
二、农村生活污水的治理技术
目前,农村生活污水的主要治理技术包括人工湿地净化技术、地下土壤渗滤净化技术、好氧生物处理技术等。
1、人工湿地净化技术
人工湿地净化技术是结合农村生活污水独有的特点,依靠人工湿地对农村生活污水实现半生态净化治理。具体做法是在人工湿地中种植各种沼泽植物,借助沼泽植物根系和微生物的过滤作用,实现多层过滤消除污染的目的,从而完成对生活污水的净化。由于这种技术充分利用了湿地的缓冲作用和植物的吸收作用,不仅净化效果较好,而且净化方式自然,不会带来新的污染。人工湿地的剖面图如图1所示:
图1 人工湿地剖面图
目前用于农村生活污水处理的人工湿地主要形式有表面流和潜流,这两种湿地运行费用较低,建造、运行和维护简单,同时具有水力负荷与污染负荷较大的特点,卫生条件好,少有恶臭和滋生蚊蝇的现象。
2、地下土壤渗滤净化技术
该技术的原理在于依靠碎石、沙土等土层的过滤和微生物的作用,使农村生活污水得到有效的过滤和降解,达到可供灌溉使用的标准和要求。操作方法是几户人家统一进行污水收集,选择合适的地点设置集水、渗水设施。该技术的优势在于对水质的治理效果较好,并且技术简单易操作,设备少,成本少,不需要大量的维护,还不会产生异味。然而该技术还存在一些弊端,例如需要处理的生活污水量较大时,该技术就难以满足污水治理的要求。
3、好氧生物处理技术
好氧生物处理技术的原理是利用好氧生物来消耗污染物质,从而达到净化污水的目的。常用的工艺有生物接触氧化、生物滤池、生物转盘、序批式反应器(SBR)等。目前应用较多的是生物接触氧化法。
生物接触氧化法是介于活性污泥法和生物膜法之间的处理技术。它是在填料表面上培养微生物,形成生物膜,并采用与曝气池相同的方法向微生物供氧,污水流过时与填料上的生物膜接触,通过微生物的新陈代谢作用降解污水中的污染物,从而达到净化的目的。生物接触氧化工艺对冲击负荷有较强的适应能力,在间歇运行条件下仍能保持良好的处理效果,对于水量不均匀的农村生活污水处理更具有实际意义。然而对于农村生活污水来说生物接触氧化工艺的投资和运行费用偏高,所以此工艺适合在我国南方及东部城市化速度快、比较富裕的农村推广应用。
三、农村生活污水治理技术的发展方向
根据我国农村生活污水分散、水质单一且浓度低、水量不大但变化幅度大等特点,结合我国农村经济现状,我国农村生活污水处理工艺的总体发展方向应满足以下要求:建设及管理运行费用低、操作管理简便、处理稳定、低耗能、耐负荷冲击等。
1、厌氧生物处理是农村生活污水处理工艺发展的潜在方向
厌氧生物处理主要是利用厌氧微生物的代谢过程,在无氧的条件下,把有机物转化为无机物和少量细胞物质。厌氧生物处理适用于处理不同浓度、不同性质的污水,其污泥产率低,所以可节省污泥处理费用。同时厌氧生物处理还具有低耗能和运行管理费用低等优点。
2、生物-生态组合工艺是农村生活污水处理工艺发展的主要方向
组合工艺是目前污水处理技术发展的主要方向,不同的单一处理工艺的组合可以实现优势互补,从而取得更好更高效的处理效果。例如对于农村生活污水,生态处理工艺(地下渗滤、人工湿地等)因其建设运行费用低、能耗低、运行管理方便等特点而拥有广阔的发展前景,好氧生物处理工艺则可以弥补生态处理工艺受气候影响大,处理效果不稳定的缺点。
四、结束语
我国社会主义新农村建设正处于关键时期,尽快研究开发出新的有效的农村生活污水的治理工艺和技术,对新农村建设具有重要的意义。目前已有的治理技术各有特点,能够在适宜的情况下取得较好的治理效果,未来应着重加大厌氧生物处理及组合工艺的推广应用,同时应积极借鉴国外的成功经验并在国内因地制宜引进和消化吸收,以全面推进我国农村生活污水治理事业的发展,为新农村建设保驾护航。
参考文献:
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关键词:生活污水处理;PLC控制
中图分类号:F49文献标识码:A文章编号:1672-3198(2012)19-0169-01
1污水处理现状
我国现今的污水处理厂大部分都是使用活性污泥法来进行污水处理。随着社会的发展,我国对水环境质量提出了更高的要求,尤其是对新建的城市污水处理厂来说,氮、磷的处理要求要比以往更高,由此而开发出了A2/O法与氧化沟法等改进型的活性污泥工艺技术。相比发达国家,我国当前的污水处理技术、设备以及处理的效果都是十分落后的。
如果对我国当前污水处理厂的控制系统进行分析,可以得出它们的特点与不足:(1)控制系统的层次及类型多但是水平不一;(2)控制系统之间不能进行良好的协调,通讯与监控功能不完善;(3)自动控制系统的配套产品十分落后。
针对上述不足,我们提出了基于PLC控制的生活污水处理系统的设计。
2什么是PLC
PLC是可编程控制器的缩写,它针对生活污水处理系统的现场运行信号,以相应的现场设备与I/O模块与其直接连接。PLC的基本结构包括电源、I/O模块、CPU模块与编程器等主要部分。
3控制系统设计
基于PLC控制的污水处理控制系统的总体设计框架由工业控制计算机与PLC来对无事处理系统进行自动化的控制。PLC的可靠性与稳定性都是十分高的,而且它的刚干扰能力比较强,能很好地满足现场控制的需求,只是缺少一个良好的人机交互界面;如果是工业控制计算机来控制,虽然有了方便性与灵活性,但是又没有了PLC的优点。这个设计完美地结合了PLC与IPC的优势,将两者有机结合起来。这个系统的结构是上、下位机主从式的,各部分的功能分别是:
(1)下位机:主控PLC,它与污水处理设备进行连接,通过一号与二号PLC站来采集现场的数据,并实现本地报警、状态判定与分站控制的功能。
(2)上位机:工业控制计算机,它的实时监控界面的设计是以组态软件为核心的,功能包括状态显示、故障记录、时间日期、负荷记录、系统设置、参数设置、模式选择、报表统计以及实时数据显示等,有十分友好直观的操作界面。此外,上位机连接着UPS、打印机等输入输出设备。
PLC与工控机的集成系统中,两者的数据交换是非常关键的,一般来说有两种实现的方式,一是I/O卡,二是串口通信。
根据污水处理的技术流程,我们提出了对每个环节的控制要求。(1)格栅间。格栅机的运行状态在上位机上显示;自吸泵要准备两条,如果有一条发生故障,另一条会自动替换故障泵开始运行;轴流风机要在现场设置有启停按钮。(2)隔油沉淀池。转子泵要在现场设置启停按钮;电磁流量计(FQIT-6101)的范围是0-50m3/s显示隔油沉淀池旁边的入口污水流量。(3)调节池、事故池。对加药混合反应装置(X464-1)与气浮装置都是进行监视但不控制,控制由手动进行,如果设备出现故障,应该上位显示报警与蜂鸣报警器同时进行。(4)A/O池。平浆式搅拌机与潜水搅拌机都由现场手动控制,系统只对其进行监视。(5)综合工房。立式回用水泵要有两台,在正常液位时运行一台泵,低液位时停止,高液位时警报,但是仍然只运行一台泵。两台泵每日轮换,互为备用,如果有一台泵发生了故障,则备用泵开始启用,并且一直到故障泵完成修复,立式回流污泥泵也是如此;剩余污泥泵、化学污泥泵都是只监不控,控制可在现场或控制柜进行。(6)综合泵房。输泥螺杆泵与空压机都是只监不控,上位显示报警与蜂鸣报警器显示设备故障。
污水处理站有独特的库管环境,空气潮湿、控制设备分散、占地面积大,根据污水处理站的这种实际情况,其自控系统的设计指导思想是“集中检测、分散控制”。污水处理站自控系统的控制形式是PLC与组态分级分布进行控制,这样在中控室就可以实现对各工况的实时监控,并且工艺过程自动控制的原则是就地单独控制。以系统控制的要求作为根据,我们对自控系统的框架进行了确定。
4总结
在社会可持续发展受到高度重视的现代,我国生活污水处理系统十分落后的现状如果不得到根本性的改变,科学发展观就难以贯彻下去。本文针对我国当前污水处理系统存在的问题,设计了基于PLC控制的生活污水处理系统。生活污水处理过程本是比较费时费力的,但现在借助PLC的优势,主控制器对其实现了自动化的操作;另外,工控机的使用让资源管理、现场操作与过程控制设计实现了最优化管理。
参考文献
[1]王淑莹.论间歇式活性污泥法的自动控制[J].哈尔滨建筑工程学院学报,1995,(01).
摘要:本文从高中物理教学实际情况出发,以生活化教学理念为突破口,围绕生活化教学理念引导下的高中物理有效教学进行了分析与研究。
关键词:高中物理;生活化教学;课堂导入;知识讲解;课后练习
高中物理知识相对较为繁琐、抽象,学生学习过程中极易遇到困难,导致教学效率低下。这就需要我们高中物理教育工作者致力于探索实现有效教学的方式方法。在自身的教学实践中我观察到生活化教学方法的恰当运用使得高中物理教学的效益得以明显优化。以下,我仅围绕高中物理践行生活化教学理念这一主题发表个人认识与浅显看法。
一、将生活元素融入高中物理课堂导入
有经验的教师总是能在课堂导入环节便紧紧揪住学生的注意力,促使他们将满腔热忱一股脑儿地投入到新知识的学习之中。由此可见,做好课堂导入工作对于教师有组织的安排教学计划进而获取高质量教学效果的重要性。这其中,生活元素的融入往往能让高中物理课堂导入绽放迷人的光芒,收获意想不到的良好效果。
例如,在教学“运动、空间和时间”这节内容时,我没有一上来就按照物理教材的编排直接向学生灌输具体的知识点,而是首先为他们提出了一个个生活化气息十足的问题:月光皎洁的夜晚, 我们抬头看天上的月亮,会发现它处在我们视野上方的某一个角度,可假设我们移动一段距离之后,抬头看天上的月亮,却能发现它好像也随着我们移动了一般,仍旧处在我们视野上方的同一角度,这是为什么?汽车票上显示的发车时间为15时20分,这里的“15时20分”属于时间还是时刻?火车站出售的用来辅助乘客的《列车时刻表》又为什么不能改成《列车时间表》呢?“时刻”和“时间”一样吗……这些问题都是高中阶段学生日常生活中能亲身接触到的,因此,便给予了他们最强烈的情感共鸣——“是啊,为什么呢?生活中的这些常见现象究竟蕴含着哪些物理知识呢?”“原来生活中随处可见的现象包含有这么丰富的物理知识,物理知识的学习也还是很有用的”……产生这类想法的学生不一而足。这不仅使得他们对“运动、空间和时间”这节内容有了浓厚的学习、探究兴趣,甚至于对物理学科都油然而生持久的学习热情,显然这对于本节知识的有效教学乃至于对这一学科长远性有效教学目标的落实都起到了极大的影响。
二、将生活元素融入高中物理知识教学
现代素质教育理念推崇生活化教学,认为立足学生的实际生活所展开的教学活动能使学生更好地建立起所学知识与自身社会生活之间的密切联系,进而推动他们实现对所学内容的轻松理解与掌握。由这一层意义展开来讲,在高中物理知识点讲解环节加以运用生活化教学理念存在着深化学生物理学习认知的良好功效。
例如,在教学“牛顿第一定律”时,为了帮助学生更好地理解该抽象的定律内容,我特意向他么列举了大量生活中有关惯性的现象,像干活时斧头从斧柄上脱落,这时最简单的办法就是将斧头重新按到斧柄上,然后将斧柄没有连接斧头的一端向坚硬的地面上重重敲击几下,这样原本松懈的斧头就能牢固地套在斧柄上,这是因为斧头和斧柄同时向下运动,当斧柄重重敲击在地面会因为遇到障碍物突然停止向下的运动,但斧头仍旧出于惯性保持原来的向下运动状态,这样斧头就能牢牢地套在斧柄上了;衣服上沾染了尘土,这时我们会习惯于重重拍打衣服,衣服上面的尘土也会随着动作掉下来,这是因为拍衣服之前衣服和衣服上的尘土都出于一个静止的状态,待到拍衣服时,衣服就会运动,但灰尘由于惯性仍旧保持着原有的静止状态,也正是因为如此,受到重力的影响,衣服上的尘土会往下落……这一番立足于日常生活情境所展开的物理知识分析使得学生凭借已有的生活经验对牛顿第一定律形成了更加直观、立体的认知,原本抽象的重难点知识得以轻松突破与解决,而这一切无疑都彰显了生活化元素融入高中物理知识教学所发挥出的巨大优势,有助于实现有效教学的预期目标。
三、将生活元素融入高中物理课后练习
生活是知识来源的根本,同时也是知识的最终归宿。因此,基础教育阶段任何学科知识教学的目的都不仅仅是为了让学生具有多么深厚的理论知识基础,而在于他们是否能将所学到的知识用来更好地指导自身的社会生活实践。结合此点来看,锻炼、发展学生的的知识运用能力格外重要。这其中,将生活元素融入高中物理课后练习便是达成上述目标极为有效的一种方式方法。
1市政生活污水处理系统的过程控制概述
1.1污水处理系统过程控制的目标以及优势。通过构建市政生活污水处理系统,主要具有以下几方面目标:第一,确保污水处理系统的出水水质达到质量标准;第二,市政生活污水处理系统的耐冲击性以及抗干扰性比较强,能够抵抗各种污水外在因素的干扰和影响;第三,必须确保市政生活污水处理系统各个单元具有良好的处理性能,才能在降解有机物生物时,真正达到生物脱氮除磷的目的;第四,必须确保污水处理系统的运行费用较低,才能全面普及应用。市政生活污水处理系统和普通的人工操作污水处理系统相比,其主要具有这样几点显著优势:第一,能够缩减污水处理的成本费用,扩大经济效益;第二,在污水处理厂进行升级改造的过程中,能够节约大量的成本费用;第三,污水处理系统具有更好的性能;第四,在市政生活污水处理系统的过程控制中,能够全面优化控制细节,提高污水处理系统处理负荷;第五,市政生活污水处理系统在处理完成污水之后,能够确保水质出水达标。因此,必须加强对市政生活污水处理系统的过程控制,减少外部因素的影响和干扰,才能提高污水处理系统的运行性能、节约运营成本费用,使市政生活污水处理系统更加高效、稳定地运行下去。1.2污水处理系统过程控制的变量分析。在调节污水处理系统的过程控制时,其中主要存在以下几种过程控制的可调节变量:1)水力调控的变量。在市政生活污水处理系统的运行过程中,水力流态发生变化,很容易造成严重的生化反应。当水力调控变量的状态出现变化,水体流速、浓缩状态、流量变化速率都将导致水力滞留时间出现较大的变化。具体而言,水力调控的变量主要为污泥量、回流量、流速变量、水位、控制流量以及外回流量等等几大重要组成部分。2)空气以及氧气供应量。在市政生活污水处理系统中,DO作为至关重要的变量,DO浓度出现变化后,将会严重影响系统内部的微生物细菌群。为了降低系统的运营成本费用,减少能量损耗,可以适当地把DO浓度降低,这样才能提高污水处理系统的运营性能。如果DO的浓度过低,将导致微生物大量寄生,而且会降低污泥的沉降性能,导致絮体大量产生。3)各种化学药剂和碳源的投放总量。在市政生活污水处理系统中投放化学药剂,能够消除其中的无机元素,避免污泥絮体形成以及沉淀反应产生。但是如果没有合理地投放化学药剂,将会导致污水处理系统的处理负荷大大降低,甚至导致污泥脱水性能逐渐降低,防止沉降性能也将显著降低。在污水处理中投放大量的碳源,能够使污水处理系统更好地进行反硝化,使碳氧比例保持在合适的范围。如果碳源的比例过低,将会导致反硝化过程非常困难,不利于系统脱氧正常进行。如果碳源的比例过多,将会导致药剂投加费用成本大大提升,污水处理系统的负荷也将扩大,所以必须确定合适的碳源投加量。4)进水预处理变量。在市政生活污水处理系统运行中,需要对进水预处理变量过程进行严格管理,只有进行科学、合理的进水预处理,才能防止外部因素产生干扰,能够使处理负荷大大降低。
2市政生活污水处理系统中比较常用的过程控制策略
在市政生活污水处理系统中采用的控制过程比较简单,而且能够反馈机理。其中被控制的系统主要包含了曝气机、污泥回流泵、混合液回流泵、化学药剂添加等系统,这些系统很容易受到进水水量以及水质变化等外在因素的影响和干扰,而且当内部回流量以及曝气量发生变化之后,也会产生极大的影响。在市政生活污水处理系统中,主要利用在线传感器和控制系统来获取相应的变量信息,然后做好模拟分析,从而确保污水处理系统的正常运行。当前,在市政污水处理系统的过程控制中,主要采用这样几种控制策略。2.1溶解氧控制措施这种控制方法主要把曝气单元中的DO浓度来作为变量,然后控制DO浓度的变化。但是控制DO浓度只是一部分东西,必须按照设定值有效调节空气变量,才能更好地控制DO浓度。通过利用系统控制器,能够有效对比DO浓度测量值以及设定值,从中发现两者间的差异,通过进行准确的计算,能够把DO需要的曝气量清楚地计算出来,主控制器能够自动调节水体质量的变化。2.2回流污泥控制措施其主要基于二沉池中污泥层活性和含量,从而有效控制系统的回流污泥总量。并且能够控制剩余污泥排放量、各个阶段的进水量以及回流污泥量,从而更好的控制系统污泥总量。如果在污水中存在较多的污泥,就会滋生许多微生物,微生物生长速度也会大大加快,所以必须严格控制剩余污泥排放量,防止微生物大量生长。2.3化学药剂投放的控制措施在市政生活污水处理系统中投放化学药剂,能够进行脱氮除磷处理,这种污水处理方式能够在瞬间发挥作用,避免外界干扰带来不利影响,从而使污水处理系统的过程控制更加方便、快捷。通过投放化学药剂来进行污水处理,其中主要包含了流量比投加控制以及反馈控制两种方式,必须根据污水成分、水量和其他干扰因素选择应用合适的方式。
3市政生活污水处理系统过程控制的难点和注意事项
在市政生活污水处理系统的过程控制中,必须通过各个单元进行协作,才能达到良好的处理效果,在控制过程时,必须充分考虑几者之间的协调性,不能使它们独立出来,采用全套控制工艺。在污水处理系统的控制中,必须消除外界干扰因素,避免有害物质产生不利影响。必须合理调节污泥回流量,注意解决反硝化污水厂兼氧区以及溶解氧等问题,严格控制DO浓度、上清液回流量。合理设置排水管网,才能降低污水的排放量,由于污水的水质存在较大的差异,所以需要侧重不同的去除能力,才能达到弹性调节的目的。
4结语
在市政生活污水处理系统的控制过程中,必须根据实际情况进行科学、合理的设计,采用合适的方式来控制污水处理过程,才能确保污水处理厂能够高效、稳定运行,提高市政生活污水处理质量,促进我国环保型城市建设发展,满足现代化新型城市建设发展要求。
参考文献:
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【关键词】生物表面活性剂;鼠李糖脂;污水;修复
1、前言
随着人们的生活水平不断的提高,餐饮业在各个城市也迅速发展,餐饮废水的排放量逐渐增大,由此而产生的含油脂污水特别是含高浓度油脂的污水量大幅度增长,已成为城市生活污水的重要组成部分。油类物质进入水体,则漂浮于水体的表面,影响水体的复氧及其自然净化过程,危害水体生态系统,又会引起水体的富营养化,威胁环境和人类健康。
目前处理餐饮废水的方法主要有物理法、化学法和生物法三种方法。与物理、化学法相比,微生物处理法具有经济、高效的优点,并可以实现无害化、资源化,所以生物法在污水处理中长期以来占重要位置。
生物表面活性剂在污水的修复中有明显的增效作用。和化学合成的表面活性剂先比具有以下优越性:①生物表面活性剂具有一般化学合成的表面活性剂所不具有的独特的化学结构,从而产生一些对修复有用的性质。②生物表面活性剂是由微生物代谢产生的可生物降解的物质。投放到被污染地区不会造成新的污染。③与化学合成的生物表面活性剂相比,生物表面活性剂的生产价格是可以接受的。④生物表面活性剂可以在污染地区及其附近生产得到,不需要运输和储存。本实验主要通过合成生物表面活性剂鼠李糖脂,并将其加入校园含油污水中研究其对污水降解的增效作用。
2.实验部分
2.1实验材料与方法
2.1.1实验材料
(1)实验土样:石油污染土样取自油田油井附近地表深度为10cm左右的石油污染土壤。
(2)种子培养基斜面培养基(g/L):牛肉膏2.0,蛋白胨5.0,NaCl5.0,琼脂20.0,pH值7.0。
(3)种子培养基(g/L):牛肉膏3.0,蛋白胨5.0,NaCl5.0,pH值7.0。
(4)发酵培养基(g/L):豆油50,NaNO3 8.0,KH2PO4 1.0,Na2HPO4・12H2O 1.0 ,FeSO4・7H2O 0.2,PH值为7.0。
(5)苯酚溶液的配制:取5ml苯酚溶液放入到100ml容量瓶中,稀释到刻度,得5%的苯酚溶液,将其置于冰箱中备用。
(6)鼠李糖标准溶液的配制:准确称取一定量鼠李糖溶于100ml容量瓶中,然后再配成不同浓度的标准溶液。
2.2实验仪器及试剂
2.2.1主要设备
超净工作台 JJT-7A
全自动高压灭菌锅 HVE-50
震荡培养箱 QHZ-98A
高速台式冷冻离心机 HFsafe1200
电子分析天平 BP211D型
2.2.2实验试剂及仪器
无机盐培养基(BR,上海化学试剂公司)、氯仿(AR,上海化学试剂公司),经重蒸后使用。甲醇(AR,上海化学试剂公司)、苯酚(分析纯重蒸馏试剂)、标准鼠李糖(国药)、氢氧化钠(分析纯)、盐酸(分析纯)、浓硫酸(分析纯)、去离子水、蒸馏水、分液漏斗、抽滤瓶、圆底烧瓶、直形冷凝管、蒸馏头、锥形瓶、烧杯、量筒、玻璃棒、移液管、吸耳球、药勺、胶头滴管、容量瓶、移液枪、称量瓶。
2.3实验步骤
2.3.1产表面活性剂菌的分离纯化
取土样2.5g,加200mL无机培盐养基,在30℃,120r/min 的恒温摇床上振荡培养7d,移取一定量的富集培养液接入新鲜含油无机盐培养基中,同样条件下培养7d,共重复3次,在无菌的条件下,用接种环蘸取驯化培养液,在分离培养基的平板上划线后,平板倒置于恒温培养箱中培养24h,然后将典型菌落在分离培养基的平板上反复划线纯化后得到单一菌落,再将纯化的菌株接种至斜面培养基上培养后,4℃保存于冰箱中。
2.3.2鼠李糖脂的发酵培养及提取
配置发酵培养基,高压灭菌后将A6 4%接入发酵培养72h,取发酵液在8000r/min,4℃下离心20min取出上清液,加6mol/L的HCL调节PH值至2.0,静置过夜。用等体积氯仿/甲醇=2/1萃取,取下层有机相,64℃减压蒸馏得到浅黄色浆状物,既为表面活性剂的粗产物。
2.3.3鼠李糖脂的含量测定
将鼠李糖脂粗产物稀释至0~80mg/l的范围内,用同样的方法在480nm下测吸光度。根据标准曲线计算鼠李糖脂的浓度。得到的鼠李糖脂的浓度(CRH)和鼠李糖浓度(CR)的倍比关系CRH=3.5CR,计算鼠李糖脂的浓度。
2.3.4鼠李糖脂产生条件的优化
分别以葡萄糖、原油、甘油、豆油为唯一碳源,以NaNO3为氮源发酵培养,考察不同碳源条件下生物表面活性剂鼠李糖脂的产量情况。用同样的方法研究以尿素,NH4Cl,(NH4)2SO4,NaNO3为唯一氮源,豆油为碳源时,生物表面活性剂鼠李糖脂的产量情况。确定最优碳源和氮源。
2.3.5鼠李糖脂在污水修复中的应用
(1)污水中油脂含量的测定
取50ml混合均匀的水样,加入等体积的氯仿萃取,取出氯仿相。减压蒸馏,将其中的氯仿蒸出。准确称量称量瓶的重量,并将蒸馏后剩余的油脂用少量的氯仿溶解转入称量瓶中,放入水浴锅中将其氯仿蒸发殆尽(多次称量直至重量恒重),再准确称量称量瓶和油脂的总重量,减量法得出称量瓶中油脂的重量。
(2)鼠李糖脂在污水修复中的作用
取三组混合均匀的水样各1L,给其中一组加900mg/l的鼠李糖脂,另一组加入同样量的鼠李糖脂和降油菌,另一组做空白对照,分别测第5、10、15天时废水中油脂的含量,观察其变化情况
3.实验结果与讨论
3.1产表面活性剂菌株的分离和筛选
从油田油井附近所取的土壤样品中,经过平板分离筛选纯化,得石油降解菌A6。A6菌为铜绿假单细胞菌, A6菌株形态特征和生理生化试验指标等实验结果与假单胞菌属的基本特征一致,所以以A6菌为实验所用的菌。
3.2鼠李糖脂的发酵培养及提取
在发酵生产的鼠李糖脂过程中,发酵液在培养的第二天就发生了明显的乳化现象,表明以豆油为碳源能够诱导试验菌种产生鼠李糖脂,从而促进菌种对豆油的摄入和利用。萃取过程中,出现界面明显的分层,上层呈浅绿色,中层乳白絮状混浊乳化层,下层为透明至白色有机溶液,取下层萃取液于旋转蒸发仪中,减压蒸馏得到棕黄色鼠李糖脂粗品。
3.3鼠李糖脂的含量测定
(1)鼠李糖标准曲线的绘制
用紫外分光光度法在480nm处测得鼠李糖的标准曲线(见图1.1)的标准方程y=0.172x+0.0188――①,相关系数为0.9992,可见样品中鼠李糖的浓度和吸光度之间的关系可以很好的用①式表示。
①式中:y――鼠李糖溶液的吸光度。
x――鼠李糖的浓度,单位mg/l。
(2)鼠李糖的含量测定
测得样品的吸光度为1.501,将测得的吸光度值代入方程y=0.172x+0.0188中,得x=86.17,样品中鼠李糖的浓度为86.17mg/l。根据鼠李糖脂的浓度(CRH)和鼠李糖的浓度(CR)的倍比关系CRH=3.5CR,计算出样品种鼠李糖脂的含量为30.17%。
3.4鼠李糖脂产生条件的优化
(1)碳源优化
分别选用葡萄糖、原油、甘油、豆油为唯一碳源,NaNO3为氮源,发酵培养,所产生鼠李糖粗产物的干重如下图:
由图可以看出,甘油为碳源时产生的鼠李糖脂的量最多,而以豆油为碳源时产生的鼠李糖的量仅次于甘油为碳源时产生的鼠李糖脂量。
不同碳源产生树立糖脂的量不同,碳源是构成细胞物质和供给微生物生长发育所需要的能量,为细胞代谢产物中碳源开来源提供营养物质,不同为生物对碳源的利用情况有差异,但大部分微生物以有机碳化合物为碳源和能源。碳源的分析结果显示,甘油为碳源是鼠李糖脂的产量最为理想,甘油发酵中细胞生长和产物合成具有相同的代谢途径,所以鼠李糖脂的产量高。但是由于甘油成本较高,从经济方面考虑,豆油是大规模生产鼠李糖脂的首选碳源。
(2)氮源的优化
分别以尿素,NH4Cl,(NH4)2SO4,NaNO3为唯一氮源,豆油为碳源,在相同培养条件下发酵培养,测得鼠李糖脂粗产物的干重如下图:
由上图可以看出,以NaNO3为氮源时所产生的鼠李糖脂最多。氮源是合成生物表面活性剂鼠李糖脂的关键,它提供了合成原生质和细胞其它结构的原料,对微生物的生长发育和稳定生长及细胞产生生物表面活性剂其重要作用。NaNO3在鼠李糖脂的合成中具有促进作用,NaNO3为合成鼠李糖脂最佳氮源。
3.5鼠李糖脂和降油菌联合植物对污水的修复
(1)污水中油脂的含量
恒重法测得50ml混合均匀的水样中油脂的含量为0.0227g,经计算得出餐厅污水中油脂的含量为0.454g/l。
(2)鼠李糖脂在修复中的作用
分别测得鼠李糖脂及鼠李糖脂加降油菌对污水中油脂降解效果
由上图可以看出,三组污水中油脂都降低了,并且降解时间越长降解率随之增高。空白组中油脂的含量都有所降低。加入900mg/l的鼠李糖脂后油脂的含量和COD值有明显的降低,降解率约增加10%,污水在鼠李糖脂和降油菌共同作用下降解效果最好。
污水有一定的自净能力,水中的有机污染物在微生物的作用下进行氧化降解,逐渐被分解,最后变为无机物,是污水中有机污染物浓度降低。在污水中加入生物表面活性剂后,污水的降解率有明显的增高,原因是鼠李糖脂可以增强污水中疏水化合物的生物可利用性和生物降解作用,主要通过增加疏水的不溶性基质的表面积和增加疏水化合物的生物利用率来对污水进行修复。其次,鼠李糖脂的乳化作用可以使油脂液滴在水相中分散,并且增加两相之间的界面面积,能增强憎水性物质的亲水性和生物可利用性,降低其表面张力,降解率增加。鼠李糖脂还可以增加细胞壁的疏水性,使油脂进入细胞内从而被酶代谢,油脂在水中溶解度极低,鼠李糖脂可以促进疏水化合物的分散,增强疏水化合物的利用率。微生物是污水修复的主体,主要通过分泌胞外酶对有机污染物降解和吸收到细胞内由胞内酶对有机污染物降解,在污水中加入降油菌后,污水中微生物的种类和数量都有所增加,有机污染物会其被充分利用,降解率增高。
4、结论
本实验主要研究了生物表面活性剂鼠李糖脂的发酵产生及提取方法,并对其产生条件进行了优化,最后将其加入餐厅污水中研究在餐厅污水降解中的作用。实验得出的主要结论有:
①可用发酵法发酵产生鼠李糖脂并用萃取法可将鼠李糖脂从发酵液中提出,减压整蒸馏后可得到黄色胶状物鼠李糖脂。
②碳、氮源的优化结果表明,产生生物表面活性剂的首选培养基为(g/L):豆油50,NaNO3 8.0,KH2PO4 1.0,Na2HPO4・12H2O 1.0 ,FeSO4・7H2O 0.2,PH值为7.0。
③生物表活性剂主要通过增加疏水的不溶性基质的表面积和增加疏水化合物的生物利用率来对含油进行修复。其次,鼠李糖脂的乳化作用可以使油脂液滴在水相中分散,并且增加两相之间的界面面积,能增强憎水性物质的亲水性和生物可利用性,降低其表面张力,降解率增加。鼠李糖脂还可以增加细胞壁的疏水性,使油脂进入细胞内从而被酶代谢,油脂在水中溶解度极低,鼠李糖脂可以促进疏水化合物的分散,增强疏水化合物的利用率。
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