生物与医药导师团队之十一——王趁义导师团队

作者:文章来源:研究生院招生网点击数:10更新时间:2021-08-17

团队风采展示

水化学和污染环境修复课题组 -


本团队有教授、副教授6名(含兼职),均为博士和硕士学历,学缘结构合理。已毕业硕士研究生13名,在读硕士研究生7名。近5年来主持和承担市级及以上项目10余项,发表核心刊物及以上论文50余篇,申请和授权发明专利12项。


一、团队主要研究方向

水化学和环境修复学:工业废水处理与中水回用,水资源利用与保护,污染环境(河湖库、土壤、湿地、滩涂、海湾)的健康评估、生态修复和污染治理。

节能环保材料:吸氮除磷材料,吸氮除磷脱碳生物构件,新型缓释尿素,高吸水性材料,盐敏材料,类芬顿高级氧化材料,环境友好型水处理药剂,浮上式除藻剂,农林废弃物及工业固废资源化利用、介孔材料及其环境效应。

一体化环保与污染治理设备:潜水式生态介质箱,水体透明度提升机,一站式餐饮废水处理机,便捷式水下深层增氧器,水下增氧球,农林废弃物资源化设备,一体化污水处理设备。

目前研究所涉及的关键词:黑臭河治理、小微水体生态修复、养殖尾水治理、工业废水处理与回用;垃圾处理与资源化利用、污泥脱水及其资源化利用;重金属污染治理、滨海湿地生态修复、海水入侵防治;吸氮除磷材料、节能环保材料、耐盐性高吸水材料、介孔吸附材料、脲酶抑制剂、缓控释尿素、友好型水处理剂;生态多功能浮床、潜水式生态介质箱、水下增氧器、一体化污水处理设备、环境污染物分析检测等。


二、导师介绍

王趁义,博士,教授,硕士生导师。近10年来被相关部门聘为中国化工学会化工新材料委员会会员,浙江省监控化学品生产特别许可考核员、市“五水共治”专家服务团成员、市“剿灭劣V类水”首席技术专家、市应急管理专家(危险化学品)、市履行禁止化学武器公约专家、市千名专家联系服务专项行动特聘专家、市新农村环境整治特派员团队首席专家、市生态养殖模式与尾水水质调控科技特派团队首席专家、市政协委员、市政协人口资源环境委员会委员、民进市委会委员和市委专委会主任,宁波市拔尖人才,常年担任国家自然科学基金、多个省份的科技项目、科技奖项的函评专家、多种中外知名学术期刊审稿人。


先后主持和承担了国家自然科学基金3项、浙江省重大科技招标项目、省公益性技术应用研究计划、省自然科学基金、农业部国际合作项目、省级重点科技创新团队项目等项目20余项;获浙江省自然科学基金优秀成果1项,省、市优秀论文奖5项,申请国家发明专利10项,已授权5项,参编美国化学会专著2部,在国内外学术刊物上发表论文180余篇,其中一级期刊和被SCI期刊收录论文70余篇,单篇它引300余次。


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Tel: 0574-8822233318258731191


滕丽华,女,副教授,毕业于华东理工大学获得化学工程专业博士学位。主要从事环境化学、工程流体力学等方面的教学及污水治理、重金属迁移及水环境模型评价等方面的研究工作。近年来主持了浙江省科技厅公益技术研究项目“二级生物净化系统处理海水池塘养殖尾水关键技术研究”、省教育厅项目“基于贝叶斯网络原理的生态工业园区产业链模拟研究”、宁波市自然基金项目“载菌磁性多孔碳基小球的构建及其处理皮革废水的效果与机理研究”及“金属/多孔碳基微球催化湿式过氧化氢深度处理垃圾渗滤液的研究”、宁波市科技局重大择优项目“基于网络技术的南美白对虾白斑病监测预警防控关键技术研究与示范”、横向项目“宁波市鄞州区生活垃圾填埋场场区臭气控制应用示范”及“海水鱼类刺激隐核虫病预警体系建设”等科研项目,参与了“宁波市水产病害防控与安全科技创新团队”、“蟹(虾)--藻多营养级生态养殖关键技术示范”等多项市厅级及以上科研项目的研究。主持了校内“环境化学”重点课程建设及“环境化学综合实验室”建设。近年来以第一作者在核心期刊发表论文30多篇。


E-mail: 931792306@qq.com

Tel:0574-8822233318667851717


三、研究生培养成效

1.研究生4年来发表的部分论文

[1]Preparation and characterization of APT-FA-basedbinuclear slow-release fertilizer encapsulated by Eudragit, Agronomy Journal,2019, 111(5): 2411-2421.


[2]Synthesis, inhibitory activity and inhibitorymechanism studies of Schiff base Cu(II) complex as the fourth type ureaseinhibitors, Inorg. Chem. Commun., 2019, 99: 70-76.


[3]Research status and progressof inhibitory effects and inhibitory mechanism of complex-type ureaseinhibitors - a review, Commun. Soil Sci. Plan. 2019, 50(6): 772-781.


[4]Classification research and types of slowcontrolled release fertilizers (SRFs) used - a review, Commun. Soil Sci. Plan.2018, 49(17):2219-2230.


[5]Synthesisof two kinds of mesoporous diatomite by microwave assisted sol-gel method andits adsorption of ammonia nitrogen in wastewater. Materials Science andEngineering, 2020, 782: 022044 (7 pp.) .


[6] 壳聚糖/浮石浮上式复合除藻材料的制备及其除藻性能和除藻机制研究复合材料学报, 2021, 38(12):1-10.


[7] SA-P(AA/AMPS)-高岭土耐盐性高吸水性树脂的制备及性能研究化工新型材料, 2021,49(12): 1-10.


[8] 潜水式生态介质箱的优化设计及其修复黑臭水体的效果比较研究地球与环境, 2021, 49(4):447-454.


[9] 一体式隔油-生物滤池装置的设计及其处理餐饮废水的效能研究工业水处理, 2021, 41(7):134-139.


[10] SchiffCu(Ⅱ)配合物的合成,表征,及其抑制脲酶活性的机理研究,化学研究与应用, 2021, 33(4):681-688.


[11] 基质级配方式对生态介质箱修复黑臭水体的效果比较水土保持学报, 2019, 33(2): 356-362.


[12] 潜水式生态介质箱对黑臭水体的修复效果应用生态学报, 2019, 30(8): 2837-2844.


[13] 第四类配合物型脲酶抑制剂对油菜生长及土壤氮素转化的影响水土保持学报, 2019, 33(4): 180-186.


[14] 绿沸石基复合材料对河道水氨氮去除效果研究矿物学报, 2019, 39(5): 585-593.


[15] 氧化石墨烯改性聚(丙烯酸/丙烯酰胺)高吸水树脂的制备及性能化工新型材料, 2019, 47(5): 90-95.


[16] 第四类脲酶抑制剂对土壤脲酶活性和微生物量的影响水土保持通报, 2019, 33(2): 149-154.


[17]盐生植物碱蓬在富营养化海水养殖尾水修复中的应用研究水生态学杂志, 2019, 40(6): 81-85.


[18] 2种介孔硅藻的制备及其对废水中Cd2+的吸附,工业水处理,2018, 38(10): 87-90,112.


[19] 介孔材料应用于污水处理的研究进展材料科学与工程学报, 2018,36(1):169-173.


[20] 碱蓬浮床对海水养殖尾水的修复效果研究水土保持通报, 2018, 38(2): 281-284, 291.


[21] 盐地碱蓬浮床对海水养殖水体原位修复效果研究水土保持通报, 2018, 38(3): 217-221.


[22] 膨润土基壳聚糖吸附剂处理污水中Pb(Ⅱ)Cd(Ⅱ), 非金属矿, 2018, 41(1): 98-100.


[23] 碱蓬浮床对海水养殖尾水中氮磷修复效果研究广西植物, 2018, 38(6): 696-703.


2.部分研究生获奖情况

考取博士:陈仙仙、付佳佳


万里英才荣誉奖章:陈仙仙、郭炜超


万里卓越奖:黄兆玮、郑宇、田啸


优秀研究生干部:杨佳、郭炜超、高宇超、郝琦

玮、方雨博、杨娜


优秀研究生:黄添浩、汤唯唯、徐园园


科研优秀奖学金:高宇超、付佳佳、王国贺


研究生优秀毕业论文:陈仙仙


优秀毕业研究生:杨佳、高宇超、郝琦玮、陈仙仙、王国贺


研究生会主席:杨佳


研究生会副主席:郭炜超、方雨博


研究生班班长:杨娜


万里优秀运动员:杨佳


研究生校际辩论赛“最佳辩手奖”:高宇超


校际辩论赛二等奖:高宇超、郝琦玮


摄影比赛二等奖:高宇超


实习实践”单项奖学金:杨娜


四、部分可转化的研究成果简介 (寻求合作方,转发有效)

[1] 生物质吸附剂 (介孔硅藻,氨氮和重金属吸附剂)

近年来,随着社会和经济的快速发展,氨氮和重金属造成的水污染已日趋严重,对生态环境和人体健康造成威胁。


膨润土、硅藻土资源丰富,品质优良具有较高的开发利用价值。但膨润土在水中有高溶胀、高悬浮的缺点;硅藻土孔径大但比表面积较小,限制了它们的应用领域。而介孔材料因其具有较好的孔径和较大的比表面积且易于和其他基团进行结合,在废水处理领域受到广泛青睐。但是合成介孔材料所使用的硅源价格昂贵,且合成步骤繁琐、耗时长、耗能大,易对环境造成二次污染。


本发明以硅藻土作为天然硅源合成介孔材料,再改性膨润土,制得生物质吸附剂——介孔硅藻(MDM),不仅解决了膨润土在废水中高膨胀、高悬浮的缺点,也解决了硅藻土密度小无法与水体中污染物良好结合的问题。结合磁流体技术制得磁性介孔硅藻(DM),应用于氨氮废水和重金属废水处理中,去除率分别达到60%90%以上,去除效果好,且可以通过磁选快速分离,方便回收,多次使用,且造价低廉、环境友好。


应用范围:工业废气和尾气治理、市政污水处理厂水质提标改造;污水处理专用设备及大型流化床;工业废水和生活污水治理等。在化学化工、生物医药、吸附剂领域、催化剂领域、环境治理和能源领域也有着广泛的应用前景。合成机理如下。


1 DM的制备过程示意图

2 磁性介孔硅藻(DM)的回收效果

3 介孔硅藻的扫描电镜图


[2]耐盐性高吸水材料(盐敏材料)

高吸水性树脂(Super Absorbent Ploymer, SAP)是一种能吸收自身重量几百倍水的高分子水凝胶材料。传统SAP按原料来源分为淀粉系、纤维素系、合成聚合物系三大类,其中合成聚合物系树脂因其吸水速度快、倍率高、耐热性好、能长期储存等优点,占据了世界吸水树脂总产量的80%。但此类聚合物原料来自于不可再生的石油资源,其生产成本高、生物降解性差、凝胶强度低、在咸淡水交替环境下的吸水性和稳定性能力差,容易出现低凝胶堵塞等问题限制了其发展。



由于高吸水性树脂在实际应用中大多应用于电解质盐溶液,因此良好的耐盐性是SAP大规模工业化应用的前提,提高SAP的耐盐性已成为扩展其应用范围的关键。本产品以海洋生物质材料为高分子接枝链,矿物材料为无机添加物,丙烯酸(AA)等为合成单体,改性制备出了吸水性、耐盐性、反复使用性、智能膨胀性优良的新型有机-无机高吸水性树脂,其吸水倍率和吸盐水倍率分别为641g﹒g-183g﹒g-1,性能明显优于传统的SAP,不仅提高了树脂的耐盐性、力学性能等指标,同时也能增加树脂的降解性,降低生产成本。将耐盐性SAP填充可渗透反应墙装置后,结果表明,此盐敏材料能拦截99%的海水,可有效减缓海水渗透,阻挡海水入侵。应用范围:因优良的吸水和保水能力可广泛用于农林园艺、荒漠治理、卫生用品、医疗材料、工业吸附剂、防漏材料、海水入侵、缺水区域的植树造林和土壤改造等。



4 耐盐性高吸水材料(盐敏材料)的应用领域

5 耐盐性高吸水材料树脂(盐敏材料)的合成

6 耐盐性高吸水材料(盐敏材料)电镜扫面图

7 高吸水材料(盐敏材料)的抽水井式渗透性实验


[3] 新型脲酶抑制剂及双核缓释尿素

现今尿素已成为农作物种植过程中优质氮素化肥的首选,约占氮肥消耗总量60%以上,然而当尿素施用后会受到无处不在的脲酶的专属催化分解,致使尿素的利用率仅有3035%,我国每年因氮肥利用率低下导致的直接经济损失达450亿元,不仅造成农业资源的严重浪费,也会引起一系列的生态环境问题,如导致植物“烧苗”;加速土壤酸化、耕地板结的进程;引起环境氮污染和农村面源污染;造成大气污染,如温室效应,臭氧层破坏等。


脲酶活性的抑制剂调控技术是提高尿素利用率、减少氮肥损失最有效的生物化学方法之一。但现有的3类脲酶抑制剂具有毒性较大、残留高、耐药性强、作用时间短等缺点,难以被大范围推广应用。


课题组首次提出了第四类配合物型脲酶抑制剂的概念,并合成出了十几种抑制活性高、稳定性好、环境友好的新型脲酶抑制剂,辅以包膜技术,制备出了双核缓释尿素,在试验条件下,双核缓释尿素能使水稻在株高、有效穗数、千粒重、结实率等方面均比对照组大有增加,氮肥利用率提高了22.5%,水稻单产提高了36.5%,节省农业成本30.6%;种植快菜时,使其最高产量增长率达到311.11%;种植油菜时,使其硝酸盐含量降低38.8%50.8%,提高植株体内全氮含量,氮肥利用率提高到42.4%左右,经济、社会和生态效益显著。



8 不同浓度配合物和乙酰氧肟酸对刀豆脲酶的抑制效应和半数抑制浓度(IC50

9 配合物与脲酶蛋白的分子对接模拟二维、三维结构模型

10 利用大颗粒尿素、新型脲酶抑制剂、外加粘土材料等制备的双核(外核+内核)缓释尿素(平均粒径5mm,抗压强度82N,土柱中尿素的缓释时间延长了1个月)

11 利用国标水溶法测定各种尿素在静水中的尿素释放率比较


[4] 海水养殖尾水修复、海湾和滩涂盐碱地修复

随着沿海池塘养殖规模的不断增加,养殖尾水排放量日益增加,目前已超过了陆源污水的排海量。特别是养殖密度的增大导致了饵料过剩,利用率过低,引起严重的海洋环境问题,导致病害滋生,严重制约了沿海养殖业的发展。为了保证海水池塘的健康养殖,亟需一种兼具环境和经济效益的生态修复手段。


由于富营养化海水的盐度效应和海水养殖尾水污染结构的特殊性,使其处理难度较大,许多修复性能良好的水生植物无法应用于含盐量高的水体修复,使得盐生植物得到了普遍重视。课题组驯化了一种本地陆生盐生植物,经水培后发现,本地盐生植物从内陆生境转移到海水生境后不但适应了水生环境,用于修复污染海水后,其株高、生物量及含水率均显著提高,对氮积累效应表现为叶>>茎,对磷的积累表现为根>>叶,证明本地盐生植物对氮磷的吸收会优先分配至叶片和根系,以促进叶片和根系的生长;同时它可以通过根系吸收、根际微生物等作用方式对水中的氮、磷、COD、重金属等产生了良好的去除效果;因此,盐地盐生植物修复海水养殖池塘水体具有良好潜力,为治理日趋严重的海水养殖尾水和海湾富营养化问题提供了新的方法和途径。


12 组合式浮床结构三视图

13 中试用组合式浮床中盐生植物的生长情况


14 水培盐生植物根系生长情况

15 现场布置


[5] 潜水式生态介质箱取代传统生态浮床,及其在黑臭河治理中的应用

许多常规的物理法、化学法和生物法等都曾用于富营养化黑臭水体的治理,但收效甚微,常用的生态浮床技术,由于已知的原因逐步被废除,各种技术方法的综合手段组合已成为修复黑臭水体的主流技术。本课题组研发的潜水式生态介质箱可以取代传统的生态浮床,并优于生态浮床,它是一种利用环境吸附材料和天然基质营造出沉水植物和根际微生物生长的环境条件,为微生物提供载体和碳源,并在基质上种植沉水植物的装置。它吸收了生态沉床和人工湿地的优点,集成了生物修复(水生植物)、微生物修复、湿地修复和环境矿物吸附等技术的优点,形成了一种多介质、可回收、易组装的“河道+多功能生态悬浮湿地+沉水植物”的原位处理技术体系。课题组探讨了装置中多介质的最佳基质级配方式、最佳水生植物种植方式以及结构的优化设计,并检验其对黑臭水体的适用性,结果表明,正级配组和反级配组对TPTNNH4+-N的去除效果均优于单一的植物组和基质组;正级配组对水体中TP的去除效果优于反级配组,而反级配组更有益于对TNNH4+-N的去除;生态介质箱中的植物因素对脱氮除磷的贡献率较低,NP的去除主要是通过非植物因素(基质和微生物)CODMn的去除更多地依靠于基质与植物载体上附着的微生物的作用;本装置可根据受污染水体的深度不同来灵活调节吃水深度,解决了透明度低、不适应于水生植物生长的缺点;通过替换级配方式来满足不同NP污染程度水体的修复效果,能对各类污染物和营养盐等实现多层次梯级吸附利用和有效去除。为各地正在开展的黑臭河小微水体的综合整治行动提供一种新技术。


16 潜水式生态介质箱示意图

17 挂膜中的生物镜检图(10×20倍)


[6] 兼具类芬顿反应性质的免烧陶粒(煅烧的陶粒效果更好)

高级氧化技术是一种对环境污染小的催化氧化技术,在高污染有机废水和缺氧性水体中得到广泛应用,其中芬顿氧化法是应用较广的一种技术,适合处理难生物降解有机物,且催化效率高、使用设备较为简单。然而,芬顿法只有在酸性条件(pH<3.0)才能产生高活性的·OH,并且会产生大量的含铁污泥,对H2O2的利用率也不高。


本产品属于环境功能材料、废物资源利用及污()水处理等技术及应用领域。它是以废弃材料,如粉煤灰、污泥、牡蛎壳、适量矿物材料和添加剂等为原料,再用适量的溶液喷洒前述原料混合均匀后造粒,然后在养护箱中养护成型,干燥后得到新型类芬顿复合材料(8-10mm大小的球状颗粒,见图)


18 生物质类芬顿催化材料(免烧陶粒)

19 4种具有类芬顿反应性质的免烧陶粒的SEM

20 H2O2投加量对4种免烧陶粒材料去除NH4+-NCODMn效果的影响

21 pH4种免烧陶粒材料对NH4+-NCODMn去除效果的影响


本发明具有易于固液分离,方便回收再利用,比表面积较大,性质稳定,以废治废,成本低廉,质轻强度高,结构不易破坏,无二次污染,兼具吸附、脱色和氧化作用等特点,使用过程中芬顿反应条件温和,无需调为酸性pH和加热等预处理,减少了后续处理过程,克服了传统类芬顿材料需要在酸性和加热条件下才能使用的不足。



此免烧陶粒将铁盐或亚铁盐催化剂固定在多孔陶粒中,使其不容易随废水流失,防止催化剂的浪费,节省催化剂用量;它既是良好的类芬顿催化剂材料,使用后又是生物挂膜的优良载体,可以遗留在水中用做生物挂膜载体,继续发挥其净水作用,还可以处理污废水中的高NH4+-N和其他污染物,随固液分离而移除。



应用范围:高污染有机废水和缺氧性水体;人工湿地;河湖库黑臭水体;垃圾渗滤液;农药废水、染料废水等高浓度难生物降解污染水体。


[7] 兼具除磷作用的轻质浮上式复合型除藻剂(可用作锁磷剂PHOSLOCK替代品)

近年来,我国水体氮磷富营养化现象非常严峻,藻华频繁暴发,藻毒素大量释放,导致水体功能受损,水生生态系统遭到严重破坏,甚至影响水源地供水安全,对人类身体健康造成严重威胁。因此各类藻体和水体富营养化的去除已成为亟待解决的难题。



传统除藻技术除藻后藻体沉入水底,无法移除,条件成熟时又会爆发复生,除藻不彻底,治标不治本。本发明将改性矿物、钠型膨润土、海泡石、膨胀蛭石混合于生物质溶液中,完成包裹改性,阴干或烘干即得轻质多功能浮上式复合型除藻剂。它是利用生物质的架桥网捕与电性中和作用除藻,沉淀反应除磷,矿物材料能增强其净水效果。



由于复合型除藻剂质量较轻,能悬浮于上水面。所研发的悬浮式辅助除藻装置,结构包括:箱体,格栅,PVC泡沫浮体,收藻娄等。除藻剂因质轻而悬浮于上水面,装置也悬浮于上水面,符合微藻大多浮于阳光照射到的上水面的特性。当与进入装置内的藻类反应后,产生的藻絮体悬浮或沉淀至收藻娄中,既可以去除水中的微藻,又方便藻絮体的回收,防止藻体下沉后再次爆发。通过调节浮体的大小可以控制除藻装置的吃水深度,适用于不同深度的河湖库,且移动方便,灵活性高。



收藻娄可以拆卸与更换,也可以通过定期更换装置底部及左右两侧的滤布,实现藻絮体的收集,并实现同步除磷除藻,不仅除藻效率高,而且也便于回收除藻剂并再生利用,达到一体化除磷除藻且净水的目标,标本兼治,无毒无害,能克服现有除藻剂成本大、污染严重以及除藻效率低的缺陷,且投放简单,成本低,使用方便,无二次污染,对藻类和可溶性磷的去除率均在90%以上,可以广泛应用到各种藻类(蓝藻、绿藻、硅藻、丝状藻)污染的水体。


22 (a)图为悬浮式辅助装置结构示意图,(b)图为栅格示意图

23 显微镜下投加复合型除藻剂前后的藻体絮凝对比图

24 复合型除藻剂投加量对铜绿微囊藻中叶绿素a、水样浊度、水中磷含量的去除效果

25 原矿与复合型除藻剂的扫描电镜图


[8] 兼有脱氮除磷作用的便捷式水下深层增氧器

水体中的溶解氧(DO)是水环境中生物生存所必需的,同时也是维持良好水体环境所不可或缺的因素。但很多水体底层长期处于缺氧状态,造成水体发黑发臭。这不仅会导致水体中的动植物和微生物的大量死亡,还会严重威胁到水生态安全,并通过食物链危害人类的健康,水下深层增氧已成为改善水体水质亟待解决的技术问题之一。


目前水体增氧的方式主要有机械增氧和化学增氧两种,其中机械增氧需要大功率空压机或水泵,能耗大,不方便移动,极易破坏或扰动周边()生物的生存环境;而且空气中的氧气融入有限,空气泡还未与水体充分接触则已浮出水面,增氧效果不够明显。


课题组发明了一种兼有脱氮除磷作用的便捷式水下深层增氧器,内装食品级的固体增氧剂。使用时只需通过滴速控制器来控制和补充液体增氧剂的用量,即可使水下增氧反应不断循环进行,物料利用效率高,增氧成本低廉,放氧时间长,克服了传统化学增氧剂(属于管控危化品)的二次污染,制备工艺复杂,成本较高,增氧效率不高,增氧时间短,及pH增加的缺陷;以及物理增氧的能耗大,水体扰动大,效果不明显等缺陷,节省了经济和维护的成本。


在增氧装置的第一层隔断中填充足量具有脱氮除磷作用的天然矿物材料,可通过更换矿物材料的种类和用量,实现对水体中的不同污染物的去除,改善水体环境,同时矿物的重量能克服整个装置的浮力,使其沉入水下深层,有助于实现水下增氧,又能帮助改善水体环境。通过U型管可判断增氧器内部气压是否过大,指示水下深层增氧的反应状态,判断液体增氧剂是否已反应完毕;药剂储存瓶和滴速控制器用于其储存和投加,使增氧反应可控;通过投加管上的阀门,可以方便地补充投加固体增氧剂,省时省力。


水下增氧器对受试水体的TNTPNH4+-NCODMn的去除率分别为55.86%71.45%61.70%82.04%DO能维持在3mg•L-1左右(可以调高,取决于增氧剂用量)。可通过调节泡沫浮球上连接箱体的耐腐蚀绳长度来适用于不同深度的小微水体的水下增氧,可为多种厌氧或缺氧水体稳定提供水下深层的溶解氧,使水中耗氧微生物充分利用氧气来分解水体中的有机物,维持水体深层的电位平衡,减少发黑发臭现象。总之,本增氧装置设计巧妙,深层增氧,循环使用,维管方便,成本低廉,无二次污染。


26 兼有脱氮除磷作用的便捷式水下深层增氧器结构和使用方式示意图

27 水下深层增氧器中两个隔断之间的隔离板结构和内撑可见结构示意图

28 水下深层增氧器对水体中氨氮、总磷和COD的协同净化效果


[9]水下增氧球

随着城市化和现代农业的快速推进,导致大量的有机物和各种营养元素不经处理处置直接排入塘、沟、渠等水体,致使水体发黑发臭,溶解氧降低。当前河道中所运用的曝气装置不仅影响航道,而且还需岸边供电,对下层的增氧效果有限,有明显的局限性。


本发明的增氧球现做现用,投入水体后,能根据其自身重量而停留在水下某一深度,并不断发生释放氧气的反应,增加水体底部的溶解氧,随着其释氧的进行,自身重量不断减轻,并逐渐浮出水面,待其浮出水面则说明放氧结束,此时可以打捞出来,继续投加增氧剂(食品级的),重复使用。此增氧球缓慢放氧,可持续半个月左右。


29 增氧球相关示意图


此增氧球具有制作简便、易管理、易更换、不影响航运、原料简单便宜、无二次污染、成本较低、外部容器和内部增加配重的元件可以重复使用的特点。适用于水体溶解氧浓度较低的封闭水体、景观水体、养殖水体、水质断面考核和缺氧水体的应急等。


[10] 水体透明度提升机

水的透明度,即阳光在水中的穿透程度,可以直观反映湖水清澈和混浊程度,是衡量水体环境质量和水体优劣最直观的指标,其大小取决于水的浑浊度(指水中混有各种浮游生物、有机碎屑、泥沙、和其他悬浮物颗粒所造成的浑浊程度)和色度(悬浮生物和溶解有机物造成的颜色)。从水体所能提供的服务功能来看,草型水体清澈见底、溶氧高、水质好,对于社会发展所需的资源与环境以及支撑社会经济活动具有更大的服务价值。因此,促进藻型浊水态水体向草型清水态转变一直是水体富营养化治理追寻的目标。

通过外源污染控制和生物调控治理水体富营养化是工程界常用的方法。然而,减少外源营养负荷短期内并不一定能取得理想的效果,生物调控现在还处于试验阶段,其过程复杂、周期长,所采用的方法还要考虑物种间的相互影响、生物种群对地理环境的适应、水域生态安全等因素。


本项目将天然粘土矿物与生物质经过改性研制出一种复合材料,能有效去除水体中的氮磷、有机物以及一部分藻类和悬浮物,实现水质净化;同时设计一种装置,方便藻类、悬浮物和有机物的去除,防止藻类和悬浮物沉入底泥,不造成二次污染,并极大地提升水体透明度。水体透明度提升机可在水体中移动,增大处理面积,能根据水体情况调节装置在水体中的深度,具有收集装置、清洗系统、微生物碳源载体等,可同时去除漂浮物、胶体、藻类、微生物的作用,易便携、易拆卸、易清洗、有效提高水体透明度,可应用于水体透明度低的各类小微水体中。


30 水体透明度提升机示意图


[11] 吸氮除磷脱碳生物构件

近年来城市污泥产量不断增加,污泥的资源化利用日益受到人们的关注。本项目通过煅烧或免烧的方式,将大量的污水处理厂废弃污泥(或河道底泥),与少量功能矿物结合制备高效吸氮除磷脱碳一体化生物构件,解决城市污泥的处置和资源化利用、环境污染治理等问题。


因为生物构件的主要原料为生物活性污泥,富含大量的生物残体,因此该构件除了具有快速去除水中氮、磷以及有机污染物的作用,同时还可作为固定化载体负载微生物,强化其在污染水体生态修复中的效果。

本产品解决了污泥处置和利用问题,变废为宝,成本低廉,效果显著,降低了环境污染的风险,实现安全资源化利用,适用于多种河道或景观水体的生态护坡,也可用于公园、湿地、停车场、道路两旁、海绵城市,此构件可制备成多种形状,在保证脱氮除磷效果的同时还起到观赏作用,具备良好的社会经济和环境效益。


31 吸氮除磷脱碳生物构件示意图


[12] 兼有去油脱氮除磷效果的一体化餐饮废水处理装置

近年来,随着人们生活水平的不断提高,第三产业发展很快,尤其是餐饮业的发展迅速,导致餐饮废水的排放量剧增,特别是以农家乐、生态观光农业和客栈为典型的独立微小餐饮服务业的大量出现,带来的污染问题也越来越严重,餐饮废水的减排和处理已成为我国城镇污水治理和管理的重要内容之一。


餐饮废水来源于餐饮业在营业过程中产生的食物准备、餐具洗涤、残余食物渗滤液等,其中含有大量的固体悬浮物,各种各样的有机物、动植物油、蛋白质、植物纤维、维生素、无机盐分、合成洗涤剂和其它悬浮物等。该类废水在进入市政下水道前,必须就地开展预处理。目前,餐饮废水的处理方法有物理法、化学法和生物法等。物理法虽然工艺简单,流程短,占地面积小,但需要用设备,成本高,普遍存在出水水质超标等问题,一般作为餐饮废水的预处理;化学法的费用较高,对废水中的微生物有毒性,易造成二次污染,且产生的污泥较多,处理困难;生物法占地面积相对较大,停留时间长,处理效率低。因此,市场上仍缺乏性价比好的可推广的处理技术及相关设备。


本发明提供了一种投资小、易维护、管理方便、去油脱氮除磷效果好的一体化餐饮废水处理装置。它将兼氧和好氧生物工艺融入隔油装置中,构建了由兼氧生物滤池、好氧生物接触氧化工艺组成的一体化装置。废水依次经过箱体内隔板沿纵向隔开的粗滤室、油水分离室、兼氧室、好氧室和沉淀室后,由沉淀室出水排放,在油水分离的同时,有效地削减餐饮废水中的悬浮物、有机物、总氮和总磷等污染物。本发明简单方便,占地面积小,运行成本低,降碳除油脱氮效果显著。


32 去油脱氮除磷效果好的一体化餐饮废水处理装置结构示意图

33 去油脱氮除磷效果好的一体化餐饮废水处理装置的俯视示意图

34 生物填料布置示意图