黑龙江工程学院科学研究基金

黑龙江工程学院科学研究基金申请书项目名称：微生物菌剂的研制及其在地下渗滤系统中的应用研究项目负责人：代莹起止日期：2007.6~2009.6黑龙江工程学院2007年5月8日2一、简表项目申请项目名称微生物菌剂的研制及其在地下渗滤系统中的应用研究类别基础研究应用研究起止时间2007.6~2009.6申请经费0.8万项目负责人姓名代莹性别女出生年月80.4职称助教最后学历研究生学位硕士项目成员姓名性别年龄从事专业技术职称学位项目分工庞静女31建筑环境与设备讲师硕士试验及数据研究潘伟英女28建筑环境与设备讲师硕士数据收集和整理高超男19建筑设备与环境学生在读试样的测定王贺知男19建筑设备与环境学生在读菌剂生化试验测定吴晓磊女19建筑设备与环境学生在读搜集资料3二、立论依据1.项目的研究意义当前，我国水环境状况十分严峻，城市污水处理率仅为7％，大量污水未经处理直接排放，造成我国水体的严重污染。目前，水资源短缺与水污染严重成为影响我国工农业可持续发展的重要问题。解决我国水污染问题实现污水资源化已经不能仅仅依靠常规处理技术。理论和实践均表明，传统的污水处理技术基建与运行费用高，目前我国的经济实力难以承受；即使普及二级常规处理，也远未解决诸如水体富营养化等问题。寻求低成本、高效率的新型城市污水处理技术，一直是世界各国环保界关注的热点。国内的生活污水就地土壤渗滤处理生态处理系统是一种适用于处理分散排放污水的实用技术。它充分利用了土壤—植物—微生物系统的净化能力，具有不影响地面景观，运行操作管理简单、建设费低、出水水质好等优点。使污水处理从单纯的“处理型”向处理与利用相结合的“利用型”转移，经污水生态处理后的水，还可以重复利用，可浇灌绿地、农田，也可冲洗车辆、街道和厕所。所以在国内生活污水就地土壤渗滤处理的设备化研究将是一种趋势。2.国内外研究现状分析土壤渗滤系统在国外一些发达国家得到了很大的发展,目前已取得不少成果,而且也有许多实际工程运行。60年代日本就开始研究地下土壤毛细管浸润净化污水的技术，主要应用于旅游点、别墅、城郊小区，已建成上万个工程。美、法、德、以色列等发达国家都在大力推行地下渗滤技术。在法国,有30到50个污水处理厂使用渗滤池进行污水处理,出水或储存于含水层或抽走回用。法国地中海沿岸的GrauDuRoi市为减少或避免二级处理出水对附近旅游点海水的污染,出水经过几米深的自然土壤层的渗滤后回灌于地下的含水层中[5]。美国Arizona州Tucson市二级处理出水经土壤渗滤后储存于土壤含水层中,在干旱季节抽出用于供水。该州的Phoenix地区在1967年开始研究用土壤含水层系统处理二级出水,此系统产生的再生水可以用于灌溉等用途。工程总费用为0.004美元/ｍ3(1973年),比常规污水厂的三级处理要便宜得多。Danregion工程是以色列最大的水回用项目,负责TelAviv地区和临近地区城市污水的收集、处理、地下回灌和回用,服务人口130万,日处理城市污水2.7×105ｍ3/ｄ。该工程利用回灌池进行回灌,并在其四周合适的位置布置回收井,从而将回灌区与其余的含水层分开。经过SAT处理获得的高质量的出水应用于农业灌溉等多种非饮用用途。俄罗斯近二十年来组织科研、设计和建筑单位，对开发应用此类小型污水净化构筑物等做了大量工作，做到了定型化、系列化、并制定了相应的技术规范。目前，我国在一些缺水城市、如北京、天津、大连、青岛、和太原等城市开展了重视的研究试验工作，取得了一些经验，并建成一些试点工程。中国科学院沈阳应用生态研究所与北京市环境科学研究院、天津市环境保护科学研究院等单位在中国科学院与国家环保局的支持与组织下,针对我国水污染防治的情况,积极研究并吸收美、日、澳等国的先进经验,提出了采用土地处理替代二级处理并同时去除污水中氮磷的技术路线,突破了国外土地处理通常代三级处理的局限,而出水可达到三级水平与回用标准,经过多年的研究与实践,已建立起具有鲜明特色的土地处理分类体系和辅助设计系统,在北起内蒙古,南至云南的广大地区内,建成了包括慢渗、快渗、湿地与地下渗滤在内的土地处理示范工程11个,处理污水能力达16×104m3/d,为这一技术的进一步应用奠定了坚实的基础。4三、研究内容1.研究目标、研究内容和拟解决的关键问题研究目标：本研究主要是通过添加自行研制的微生物菌剂改善土壤性状和增强渗滤区微生物活性，以期达到缩短系统启动运行时间和提高系统抗冲击负荷能力的目的。研究内容：（1）微生物菌剂的研制确定最优菌剂配制方案，并对此方案进行生理生化实验和微生物活性测试。（2）特殊土壤的配制本研究主要是在筛选出最优菌剂配制方案后，再按照不同比例与辅料、原土混合配制特殊土壤，最后通过土壤的菌数、生理生化实验筛选出特殊土壤的最优配制方案。（3）地下渗滤土柱模拟实验通过添加微生物菌剂研究对地下渗滤系统处理污水影响；研究地下渗滤系统处理污水的能力和对污水中污染物指标的降解能力及协同效应；测试污水的处理效果从而实现运行的最优化。拟解决的关键问题：污水地下渗滤处理系统具有投资少、运行费用低、管理简便等特点。然而传统的地下渗滤系统需要较长的运行启动时间和较低的水力负荷，在一定程度上限制了该技术的广泛应用。本研究主要是通过添加自行研制的微生物菌剂改善土壤性状和增强渗滤区微生物活性，以期达到缩短系统启动运行时间和提高系统抗冲击负荷能力的目的。2.拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析研究方法：（1）鉴定菌剂的菌群、性质，研究应用菌剂的最佳条件，如温度等。（2）研究依据菌剂配制的特殊土壤细菌计数来确定菌剂使用的最佳量，以后可以在特殊土壤中添加不同质量的菌剂，通过测定污水处理效果，来确定菌剂的最佳投加量。（3）做模拟实验，通过添加微生物菌剂，研究对地下渗滤系统处理污水的影响；研究地下渗滤系统处理污水的能力和对污水中各污染物指标的降解能力及协同效应；测试污水的处理效果。技术路线：简单概括为：通过在特殊土壤中添加配制的微生物菌剂提高土壤中微生物活性——以此来提高地下渗滤系统的污染物去除效率——减小土壤的净化能力受污染负荷的制约程度——缩短系统运行启动的时间。实验方案：本研究根据水处理微生物的特性，以及微生物生长所需的营养、载体，进行菌剂的研制，通过对初步制定的几种微生物菌剂采用平板计数法进行平行实验，确定最优的菌剂配制方案，并对此方案进行生理生化实验和微生物活性测试；确定最优的土壤配制方案；研究对地下渗滤系统对污水的处理效能。可行性分析：申请人硕士期间师从于中科院生态研究所孙铁珩院士，在理论积累方面具有一定的基础，前期模拟试验、实验数据结果分析处理已完成。申请人研究中1.项目的研究意义当前，我国水环境状况十分严峻，城市污水处理率仅为7％，大量污水未经处理直接排放，造成我国水体的严重污染。目前，水资源短缺与水污染严重成为影响我国工农业可持续发展的重要问题。解决我国水污染问题实现污水资源化已经不能仅仅依靠常规处理技术。理论和实践均表明，传统的污水处理技术基建与运行费用高，目前我国的经济实力难以承受；即使普及二级常规处理，也远未解决诸如水体富营养化等问题。寻求低成本、高效率的新型城市污水处理技术，一直是世界各国环保界关注的热点。国内的生活污水就地土壤渗滤处理生态处理系统是一种适用于处理分散排放污水的实用技术。它充分利用了土壤—植物—微生物系统的净化能力，具有不影响地面景观，运行操作管理简单、建设费低、出水水质好等优点。使污水处理从单纯的“处理型”向处理与利用相结合的“利用型”转移，经污水生态处理后的水，还可以重复利用，可浇灌绿地、农田，也可冲洗车辆、街道和厕所。所以在国内生活污水就地土壤渗滤处理的设备化研究将是一种趋势。2.国内外研究现状分析土壤渗滤系统在国外一些发达国家得到了很大的发展,目前已取得不少成果,而且也有许多实际工程运行。60年代日本就开始研究地下土壤毛细管浸润净化污水的技术，主要应用于旅游点、别墅、城郊小区，已建成上万个工程。美、法、德、以色列等发达国家都在大力推行地下渗滤技术。在法国,有30到50个污水处理厂使用渗滤池进行污水处理,出水或储存于含水层或抽走回用。法国地中海沿岸的GrauDuRoi市为减少或避免二级处理出水对附近旅游点海水的污染,出水经过几米深的自然土壤层的渗滤后回灌于地下的含水层中[5]。美国Arizona州Tucson市二级处理出水经土壤渗滤后储存于土壤含水层中,在干旱季节抽出用于供水。该州的Phoenix地区在1967年开始研究用土壤含水层系统处理二级出水,此系统产生的再生水可以用于灌溉等用途。工程总费用为0.004美元/ｍ3(1973年),比常规污水厂的三级处理要便宜得多。Danregion工程是以色列最大的水回用项目,负责TelAviv地区和临近地区城市污水的收集、处理、地下回灌和回用,服务人口130万,日处理城市污水2.7×105ｍ3/ｄ。该工程利用回灌池进行回灌,并在其四周合适的位置布置回收井,从而将回灌区与其余的含水层分开。经过SAT处理获得的高质量的出水应用于农业灌溉等多种非饮用用途。俄罗斯近二十年来组织科研、设计和建筑单位，对开发应用此类小型污水净化构筑物等做了大量工作，做到了定型化、系列化、并制定了相应的技术规范。目前，我国在一些缺水城市、如北京、天津、大连、青岛、和太原等城市开展了重视的研究试验工作，取得了一些经验，并建成一些试点工程。中国科学院沈阳应用生态研究所与北京市环境科学研究院、天津市环境保护科学研究院等单位在中国科学院与国家环保局的支持与组织下,针对我国水污染防治的情况,积极研究并吸收美、日、澳等国的先进经验,提出了采用土地处理替代二级处理并同时去除污水中氮磷的技术路线,突破了国外土地处理通常代三级处理的局限,而出水可达到三级水平与回用标准,经过多年的研究与实践,已建立起具有鲜明特色的土地处理分类体系和辅助设计系统,在北起内蒙古,南至云南的广大地区内,建成了包括慢渗、快渗、湿地与地下渗滤在内的土地处理示范工程11个,处理污水能力达16×104m3/d,为这一技术的进一步应用奠定了坚实的基础。5三、研究内容1.研究目标、研究内容和拟解决的关键问题研究目标：本研究主要是通过添加自行研制的微生物菌剂改善土壤性状和增强渗滤区微生物活性，以期达到缩短系统启动运行时间和提高系统抗冲击负荷能力的目的。研究内容：（1）微生物菌剂的研制确定最优菌剂配制方案，并对此方案进行生理生化实验和微生物活性测试。（2）特殊土壤的配制本研究主要是在筛选出最优菌剂配制方案后，再按照不同比例与辅料、原土混合配制特殊土壤，最后通过土壤的菌数、生理生化实验筛选出特殊土壤的最优配制方案。（3）地下渗滤土柱模拟实验通过添加微生物菌剂研究对地下渗滤系统处理污水影响；研究地下渗滤系统处理污水的能力和对污水中污染物指标的降解能力及协同效应；测试污水的处理效果从而实现运行的最优化。拟解决的关键问题：污水地下渗滤处理系统具有投资少、运行费用低、管理简便等特点。然而传统的地下渗滤系统需要较长的运行启动时间和较低的水力负荷，在一定程度上限制了该技术的广泛应用。本研究主要是通过添加自行研制的微生物菌剂改善土壤性状和增强渗滤区微生物活性，以期达到缩短系统启动运行时间和提高系统抗冲击负荷能力的目的。2.拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析研究方法：（1）鉴定菌剂的菌群、性质，研究应用菌剂的最佳条件，如温度等。（2）研究依据菌剂配制的特殊土壤细菌计数来确定菌剂使用的最佳量，以后可以在特殊土壤中添加不同质量的菌剂，通过测定污水处理效果，来确定菌剂的最佳投加量。（3）做模拟实验，通过添加微生物菌剂，研究对地下渗滤系统处理污水的影响；研究地下渗滤系统处理污水的能力和对污水中各污染物指标的降解能力及协同效应；测试污水的处理效果。技术路线：简单概括为：通过在特殊土壤中添加配制的微生物菌剂提高土壤中微生物活性——以此来提高地下渗滤系统的污染物去除效率——减小土壤的净化能力受污染负荷的制约程度——缩短系统运行启动的时间。实验方案：本研究根据水处理微生物的特性，以及微生