生物废弃物（精选9篇）
生物废弃物 篇1
随着经济的发展和人民生活水平的提高,固体废弃物的排放量与日俱增,而以固废减量化、资源化、无害化为目的的固体废弃物处理与处置技术也在多元化的发展之中。其中,堆肥化技术已成为了对固体废弃物实现资源化处置的关键技术之一。我国的农业生产中普遍存在着过量施用化肥、有机肥施用不足而导致的农业环境污染、农产品质量不高的问题。在发展生态农业、走可持续发展道路的今天,充分地利用已有的固体废弃物,特别是富含有机质和一定量氮、磷、钾等营养元素的有机废物来发展生物有机肥技术具有相当重要的意义。
1 生物有机肥的效用
1.1 改善土壤环境与提高肥力
施用有机肥后可增加土壤的有机质含量,补充植物所需要的养分。有机物经微生物分解后形成腐殖酸,能改善土壤结构,增加土壤中有益微生物的含量,其中的解磷、解钾细菌能有效活化被土壤固定的养分,为作物生长提供适宜的生长环境[1]。另外,土壤有机质直接影响着土壤的保肥性、保水性、保温性、缓冲性和通气性等。
1.2 改善土壤微生态环境,发挥微生物的优势
加有功能菌的生物有机肥含有固氮菌、硅酸盐细菌、溶磷微生物、光合细菌及假单胞菌等一些有益菌,使土壤中的微生态系统结构发生了改变,增强了其固氮、溶磷、解钾等能力[2],可充分发挥各类功能微生物的优势,调节作物根际菌群平衡,抑制病原菌系列,进而增强了农作物抗病虫害的能力。
1.3 提高农产品产量,改善作物品质
生物有机肥中的微生物在发酵培养的代谢过程中,产生了大量活性物质,如氨基酸或NH4+、维生素、赤霉素及细胞分裂素等,可刺激根系发育,且营养物质易于植物细胞合成,促进了作物生长,改善农产品品质。
2 生物有机肥的原料
我国综合利用固体废弃物生产生物有机肥的原料选用,一方面考虑其有机质的成分、所含的营养物质,另一方面考虑其是否符合进行生物堆肥的条件或要求。我国主要采用的生产原料有:城市污水处理厂的污泥、生活垃圾、禽畜粪便、作物秸秆、酒精厂或醋厂等的废醩液、煤矸石、粉煤灰等。在具体的生产工艺中,可选用其中的一种或几种作为原料。对于多种物料的配合使用,可按其各自的有机质、营养物质含量选用合适的配比,并充分体现不同组分在生物有机肥中的效用,以满足各类或不同用途的生物有机肥的需求。比如,山西省阳泉市某农业科技开发有限公司的生物有机复合肥项目,其主要原料为生活污泥(占70%)、鸡粪(占15%)、风化煤(占5%)、醋醩(占5%)、蛭石(占5%),其中生活污泥是作为肥料的基质,鸡粪等可增加有机质,同时提高氮磷钾的含量,而蛭石的作用在于可疏松土壤、保持水分。
3 生物有机肥技术
3.1 生产工艺
以固体废弃物为主要原料生产生物有机肥,目前多采用的是堆肥技术,特别是好氧堆肥,该技术具有分解氧化较为彻底,产生恶臭较少的特点。堆肥技术是利用微生物的作用先将固废中易腐化的有机物质进行分解,转变成富含有机质和含有一定量氮、磷、钾等营养元素的熟料,然后根据土壤自然生态结构特点和农作物的生长所必需的营养元素、微量元素和具有固氮、解钾、溶磷等活性作用的有益微生物,配制生产菌液产品[3]。堆肥产生的固剂与培养微生物所制成的菌液相结合可生产出具有综合效应的生物有机肥。
生物有机肥的生产工艺流程包括固剂载体的生产、菌液的生产以及颗粒肥的生产。首先是收集并选取不同类型的固体废弃物,对其进行前期的筛选、处理,并按各自的功能效用进行配比。之后,在对环境、技术条件等的控制下进行堆肥,腐熟后破碎、筛分、烘干,成为固剂载体。与此同时进行的是微生物的培养、营养液的配制及菌液的制备。最后可将固剂与菌液混合并进行造粒等工序而生产出生物有机肥。
3.2 生产工艺的技术要点
(1)在生物有机肥的生产过程中需有效地控制影响有机废物发酵、微生物繁殖的各因素。主要的影响因素为有机质含量、含水率、碳氮比、堆肥过程的氧浓度和温度以及p H值等。一方面,通过对诸因素的控制满足各微生物菌种的生长繁殖所必需的碳氮比、温度、湿度、p H值、氧量及其它的营养元素;另一方面,不同的营养物质含量可产生不同效果的肥效,比如含碳量高有助于土壤真菌增多,氮则有助于土壤细菌增多,而钙对于作物抗病有明显的效用[4]。
(2)对堆肥产生的恶臭需加以防治与控制,避免二次污染。在堆料中加入发酵剂或快速分解菌可在较短时间内消减臭气,且感官效果较好;或者对堆肥场产生的恶臭气体以生物除臭技术等进行处理。
(3)严格控制原料中的重金属含量,防止在后期的生产过程中微生物中毒,以及成品有机肥中重金属超标,污染土壤及农作物。
(4),成品经过分析检测,其有机质、腐殖酸、氮、磷、钾及其它微量元素含量、活菌数等应达到或超过国家标准[5]。
4 综合利用固废生产生物有机肥的效益
4.1 环境、社会效益
(1)生物有机肥的使用减少了化肥的施用量,同时减轻了化肥施用所带来的土壤环境污染、农作物产量低及品质差、以及导致的周围空气与水体污染、特别是对人类健康的直接和间接影响。
(2)生物有机肥的应用在一定程度上缓解了目前愈来愈多的有机固体废弃物的污染问题,减少了大面积的土地占用问题,改善了固废堆积所散发的恶臭对空气的污染,抑制了蚊虫等孽生而引起的病原体传播[6]。
(3)有机固体废弃物的产生量较大,生物有机肥的生产以其作为主要的生产原料,较大程度地实现了固体废弃物的减量化。
(4)生物有机肥的施用使土壤环境与土壤结构、功能得到改善,为实施农业可持续发展战略提供了保障。
(5)随着社会对环境保护的日益重视和生态农业的迅速发展,人们越来越崇尚无公害食品,生物有机肥作为优质的“绿色肥料”,也必将推动新兴的“绿色产业”。
4.2 经济效益
(1)我国的有机废物每年的排放量是相当可观的,其中所含的有机成分及氮、磷等有效成分是一笔不小的财富。比如,一个年出栏10 000头猪的养猪场,平均每天的粪便排放量达17.5 t,其中氮和磷的排放量分别可达到105 kg和70 kg。
(2)化肥生产需消耗大量的能源,生物有机肥的施用意味着化肥使用量的减少,于是就减少了能源的消耗,并使氮的利用率提高,在相同作物产量的情况下,可节约氮肥30%以上[6]。
(3)生物有机肥作为一种新型肥料,它集化肥、农家肥的优点于一身,且肥效稳定,使得农作物增产明显,这也必将带来可观的经济收益。
5 生物有机肥的发展趋势与应用前景
5.1 生物有机肥技术的发展趋势
世界各国都在加大生物有机肥的开发生产和推广应用力度,从国内外现状来看,生物有机肥技术的研究发展趋势主要体现在:(1)实现生物有机肥类型的多元化生产,包括粒状、粉状、液体型,以及富含不同营养元素和微生物种类的不同功能的有机肥类型;(2)不断加强生物技术在生产中的渗透和结合,选育、改造和重组新的菌种,并组合和使用联合菌群,拓宽生物有机肥的作物应用范围以及多功能化;(3)提高对有机废物的利用率,尽量选用能耗低的生产工艺技术,严格控制能耗、物耗指标;(4)随着技术的发展,不断建立新的标准,控制、提高产品质量,加强质检条件的建设,提高产品质量检测的能力[7]。
5.2 生物有机肥的应用前景
发展生物有机肥既是提供作物营养、实现农业增产增收的需要,也是保护土壤肥力与农村环境、实现循环经济的需要[8]。我国充足的有机废物资源为生物有机肥的生产提供了可靠的原料保障。无论是发展可持续的生态农业、发展无公害、无污染的绿色农产品生产,还是减少农药和化肥的田间施用量以减少环境污染、降低生产成本,以及推动生物技术的发展和高新技术的渗透,都将使得生物有机肥的生产与应用具有良好的前景。
参考文献
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生物废弃物 篇2
自查报告
按照上级生物安全管理规定要求，我中心领导高度重视，认真组织相关文件，结合中心实际切实加强中心各项管理工作。现将中心生物安全管理、医疗废弃物管理自查自纠情况汇报如下：
一、组织领导
中心成立生物安全、医疗废弃物处理管理领导小组，职责明确、分工负责。各科室主要负责人是本科室医疗废物处置工作的第一责任人，严格落实《医疗废物管理条例》、《生物安全管理制度》等各项要求，加强科室内部管理，建立医疗废弃物专职管理人员；组织本科室负责人和专职管理人员积极参加环保部门和卫生部门组织的医废管理业务培训，认真履行与中医院签订的医疗废弃物收集协议，计免科、检验科、艾病科、结防科等科室建立本科室医废收集和交接工作台账。计免科具体负责对全中心有关科室医疗废弃物收集、运送、交接工作。
由于工作层层落实，保证了我中心感染管理工作的顺利开展。
二、认真开展自查自纠，生物安全工作得到有效落实
认真查找本单位在生物安全、医疗废弃物处置方面存在的问题，加强管理，有效预防和控制传染病病原体、耐药菌、条件致病菌及其他病原微生物的交叉感染和医源性感染，增强疾控中心防病能力，保障人民群众的健康和生命安全。
因我中心无对外门诊及临床科室，废物仅有疫苗注射器、体检室采血针、结防科痰盒等，每天产生废弃物的量相对较少，无法与医疗废弃物回收公司签订回收合同。根据医疗废弃物处置相关规定及环保部门要求，我中心每年与县中医院签订医疗废弃物暂存处理协议。按协议规定将废弃物严格按分类包装储存要求处理，并每周两次送到中医院医疗废弃物暂存点。
1、对使用中的消毒剂(酒精、碘伏等)每月监测一次。
2、对紫外线灯的强度每月监测一次。
3、一次性物品(注射器、采血针、痰盒等)按相应科室处理要求进行一系列无害化处理后，再进行交接运送工作。
三、进一步完善管理制度并贯彻落实
单位生物安全管理、医疗废弃物处理制度是搞好感染管理工作的基础和重要保证。制定和健全一整套科学实用的管理制度来规范中心职工的行为，并认真贯彻执行，对于提高防范意识极为重要。充分发挥制度的约束作用，使各项工作落实到实处。
四、继续抓好各项控感管理工作
定期不定期检查，对发现的问题及时处理。发现传染病人如肺结核病人、艾滋病病人、麻风病病人，要及时登记报告疫情。有毒有害和有传染性的污水污物必须经过消毒处理。应认真搞好环境卫生、室内卫生、个人卫生和饮食卫生，加强对职工的卫生宣传教育，为群众创造一个整洁、肃静、舒适、安全的环境。
五、继续管好一次性用品，保证群众的医疗安全及防止社会污染
1、一次性用品的采购：在一次性用品购进中，加强管理工作，严格查证、检查质量。对购进的一次性用品进行检查、登记，把好一次性用品、消毒药械购进关口，严防不合格产品进入我中心。在本年度中，我中心购进的一次性用品无一样不合格产品。
2、一次性用品的贮存管理：加强一次性使用无菌医疗用品的贮存管理，按要求离地离墙存放。每季度对库房及各科室存放的一次性使用无菌医疗用品检查一次，各科室使用人员在使用前严格查对，以防将过期、失效等的一次性用品给群众使用。
3、一次性用品的使用：由于严格把关，我中心未发现使用不合格的一次性无菌用品。对使用过的一次性用品，各科一直坚持毁形、消毒、运送相关单位回收处理并有交接记录。
六、加强相关知识培训，提高全体职工控感意识
结合本中心实际，组织开展对上级有关文件及《中华人民共和国传染病防治法》、《医疗废物管理条例》、《生物安全管理条例》等法规的学习，对全体医务人员进行预防、控制感染相关知识培训，增强大家预防、控制感染意识。提高我中心预防、控制医院感染水平。
七、存在问题及解决措施
存在问题：
1、相关科室工作人员医疗废弃物处理、生物安全、职业卫生、安全防护措施及知识不够。
2、废弃物处理细节做得不够。
3、废弃物处理登记不全，有个别科室对废弃物处理登记表填 3 写工作不重视。
4、对传染病卡的填报工作欠缺认真。
针对我中心存在的问题，认真分析，想办法，找措施，解决存在的实际问题：
1、建立组织，明确职责，责任到人，健全完善了相关制度，以制度约束人。
2、制定和执行单位生物安全制度、医疗废弃物处理登记制度、消毒隔离制度、传染病报告制度等各项规章制度，3、抓好宣传教育、培训工作，对新毕业工作人员进行了培训及考核，对全中心职工进行相关知识全员培训。
4、开展室内室外卫生大清扫，整顿死角。
***疾病预防控制中心
微生物处理制革废弃物研究进展 篇3
制革生产过程产生大量固、液、气废弃物,给环境带来了严重的负担,也成为制革行业可持续发展道路上的一块绊脚石。传统制革工艺流程中,仅有20%的原料皮通过一系列的加工转化成了成品革[1],其余的大部分作为固体废弃物丢弃,这一行为造成了资源的极大浪费,同时也给制革行业的固体废弃物处理带来了巨大的挑战和压力。随着自然资源、社会环境等全球性问题的日益严峻,制革废弃物处理问题已成为关乎制革行业兴衰成败的大事。早在20 世纪9年代就有一些专家提出[2]:在制革污染的问题上,制革行业面临着两种选择,要么从源头上将废弃物的排放降到最低;要么将制革副产物做到最大化的处理与回收。由前者引申的制革清洁生产课题,正在各科研机构与企业之间如火如荼的展开,而后者却在很大程度上被人们所忽视。
微生物通常是肉眼看不到的微小生物,同时也是人类生存环境中必不可少的成员,有了它们才使得地球上的物质得以循环[3]。微生物的生长需要碳、氮、无机盐、生长因子和水五大类营养因素。制革废弃物中丰富的胶原蛋白及其不同程度的降解产物(多肽、氨基酸等)可成为微生物生长繁殖的碳素与氮素物质来源;制革过程使用的大量无机盐也可成为其生长的营养物质。将制革废弃物作为微生物的培养基,只需按微生物的营养要求再适当添加营养物质即可。如此一来,不仅可以有效地处理制革废弃物,而且通过微生物的培养可选择性的获得其代谢产物。因此,近年来,利用微生物处理制革废弃物已受到研究人员的广泛关注,这既为生物技术在制革工业中的应用提供了思路,更为制革行业的发展与创新拓宽了渠道。本文综述了国内外利用微生物处理制革废弃物的研究进展,期望对相关研究的发展起到一定的参考作用。
1 微生物对含铬革屑的处理
制革工业产生的大量废弃物中,含铬废弃物占总废弃物的60%以上[4,5]。在铬鞣工艺的鞣制过程中,铬与胶原发生交联作用,使生皮完全转化成革,这一过程提高了胶原稳定性,但是为废弃物的处理带来了困难。尽管近年来业内人士正在积极进行无铬鞣及其相关方面的技术研究,但铬鞣技术仍在制革生产中占据着主导性地位。铬鞣过程中,铬与胶原纤维中的羧基通过配位的方式结合,铬在胶原纤维内以三价态存在。在人体和动物体的生长过程中,三价铬是不可或缺的微量元素,例如,三价铬是葡萄糖耐量因子的组成部分。然而,不恰当的处理方法有可能使三价铬氧化成有毒性的六价铬,从而给环境造成不良影响。因此,如何安全、有效的处理这些含铬固体废弃物成为关注的焦点。处理含铬革屑的传统方法—化学方法,该法作用条件剧烈而且能源消耗量大,同时还具有二次污染的危险。而微生物来源广泛、反应条件比较温而且不会对环境造成严重污染的优点正好弥补了传统方法的不足。但铬鞣革对绝大多数微生物都有一定抗性,因此,微生物降解铬革屑的关键在于所选微生物对重金属铬的耐受性。
国外在利用微生物降解铬革屑的研究较早,20 世纪80 年代就有关于利用青霉、铜绿假单胞菌降解铬革屑的报道[6,7],尽管从当时的研究结果来看并未能达到很好的降解效果,但却为以后的研究提供了方向。印度学者K. Dhayalan等[8]利用从制革污水及污泥中分离出的厌氧菌对铬革屑进行了降解研究,研究结果表明,脱鞣处理可明显提高微生物对铬革屑的降解能力:以积累产气量作为评价标准,脱铬作用可使厌氧菌总产气量由脱铬前的160 m L提高到350 m L左右。以铬革屑为培养基质,在培养微生物的同时收获蛋白质和酶产物,也已被证明是铬革屑高值转化的一个可行办法[9]。国内的董燕等人[10-11从不同来源的微生物中筛选出了能降解革屑的皱绒青霉AS 3.1066 菌株,并利用该菌株所产酶对铬革屑进行了降解实验,结果表明:Ca(OH)对含铬革屑的预处理不能有效促进该菌种对革屑的降解,但其处理的革屑中,大量的三价铬生成沉淀,从而除去三价铬,当该菌所产粗酶的量达到2.26%时,50%的革屑已被水解。
2 微生物在处理制革工业中污水污泥的应用
2.1 微生物对三价铬的吸附与回收
制革工业排放的污水中,铬主要来源于鞣制工艺过程未能完全反应的铬盐,据统计,铬鞣阶段约有25%的铬盐排放到污水池中,这造成制革行业所产生的工业总污水中铬的含量高达10~70 mg/L。汤克勇等[12]对水中所含三价铬的危害性做了比较详细的研究,结果证明:当水体中三价铬的含量达到1 mg/L时,三价铬对鱼类的毒性比六价铬的危害还大,同时,水生物食物链的破坏将进一步影响到人类。目前常用的铬回收方法包括碱沉淀回收法、焚烧氧化法、电解法、膜分离技术等[13]。然而,这些方法都存在着成本高,吸收效果不理想等局限,相反,微生物吸附则因其来源广,二次污染风险小,吸附能力强,易于分离的优点,而具有良好的应用前景。
我国的科研人员对生物处理废水中的铬做了大量研究,但早期多限于对六价铬的还原,直到近几年才有关于微生物吸收废水中三价铬的报道。如:牟俊华等[14]对从某污水处理中心分离出的9 株菌株进行了耐三价铬性能及吸附三价铬性能的初步试验,并在诱变的基础上,对最优菌株进行了吸附三价铬的实验条件优化。结果表明:体系温度在30 ℃、p H维持在6.0 左右、吸附时间为72 h的试验条件下,菌株对三价铬的吸附率达到最大,最高可达29.1%。占金宝等人[15]将发酵工业中废弃的菌丝作为吸附介质,并通过与分子印迹技术相结合,制得了青霉菌丝体分子印迹为基体的一种吸附膜,并从动力学角度通过该吸附膜对三价铬的吸附特性曲线、影响吸附的因素以及吸附膜的稳定性进行了系统研究。
2.2 微生物对六价铬的吸附与回收
据了解,排放含铬废水中六价铬约有3 500t,六价铬是很容易被人体吸收的,长期接触六价铬具有致癌和致突变性的危险,易被人体吸收同时在体内不断积累,形成重金属富集,是国际上所公认的3 种致癌金属物之一,而且也被美国环境保护局列为129 种重点污染物之一。六价铬污染不止存在于制革工业中,在冶金、建材、染料、电镀、防腐几大行业中都有严重的铬污染。微生物吸附的方法除六价铬主要作用原理是:利用活性微生物的化学结构及其成分特性来吸附制革工业废水中的六价铬,再通过两相分离的方法进行分离六价铬。
Moore[16]等人发现在厌氧消化系统下加入300 mg/L的六价铬后,半小时内六价铬含量迅速降低至60 mg/L,两天后,逐步降至2 mg/L。Lamb[17]利用活性污泥反应器做六价铬去除实验,结果表明在6.5 h内,有35%的六价铬能够被去除。周立祥[18]等将嗜酸性硫杆菌接种在制革污泥中,该方法能有效地将污泥中的六价铬去除或使其溶出。而在该过程中添加能源物质粉,淋滤处理8 天后,六价铬的去除率高达100%。微生物吸附处理含铬废水,速率快,操作方便,后期处理简单,但其吸附容量不高,废水中微生物吸附剂的新陈代谢作用有限等缺点限制了吸附方法的应用。
2.3 微生物对六价铬的还原
20 世纪70 年代,科学家们开始研究六价铬的微生物还原,发现某些微生物能够将制革工业污水中的六价铬还原成成三价铬。
从国内外研究动态以及结果来看,用来还原六价铬的微生物主要是细菌,例如普罗威登斯菌[24]、节杆菌[25]、微杆菌[26]、溶血不动杆菌[27]、无色杆菌[28]等等。韩国中央研究所Woo-Chul Bae[29]等人研究了大肠杆菌还原六价铬的最佳条件,发现当体系p H值为7.0 时稳定存在,温度在37℃,p H为6.5 时达到酶的最优活性,同时发现其在好氧的条件下能将六价铬还原。其他大量研究也表明大多数的还原菌的最佳p H为中性。除大肠杆菌外,芽孢杆菌[30]、硫杆菌[31]、以及假单胞菌[32]等种属的菌也是在好氧的条件下还原六价铬,其余大多数种类的菌株都只能在厌氧的条件下将六价铬还原。
国内的马琳娜[33]等在皮革厂污泥中分离出一株S7 还原菌,研究表明该菌株显示出较高的六价铬抗性和还原性,好氧条件下在液体Luria-Bertani培养基中培养72 h可还原六价铬,并在浓度为2 mmol/L,温度在30~35 ℃,p H维持在7~8 时将六价铬完全还原,最有利的是在补充培养基和六价铬时可以连续还原。秦利玲[34]等筛选并驯化了一株耐六价铬细菌,可以把葡萄糖作为碳源和电子供体来还原六价铬。结果表明,该菌对温度和p H值都有很好的适应能力,在接种量1∶4 的实验条件下,该菌能在72 h内将20mg/L的六价铬完全还原。同时六价铬的还原介质为M9 限制性培养基,成本低廉,便于以后的工业化推广。中南大学的龙腾发[35]等分离了株属Achromobacter sp的无色细菌,该菌的耐盐度、耐碱度、耐六价铬浓度很高,并在有氧,温度为30℃,p H为10.3 时具备强还原特性,该菌株的分离发现将微生物治理制革废水的范围由酸性、中性环境扩大到碱性环境,具有实际回收价值。
研究人员认为这些细菌对六价铬的还原机理主要是依靠其体内本身的还原酶或者利用其体内具有的一系列还原性的物质。细菌能够产生铬还原酶,主要是其在好氧条件下产生的一种防御机制,用以防六价铬进入其体内造成的损伤。此机制由以下三种方式来实现:
(1) 利用分泌到细胞外的可溶性还原酶,将六价铬还原为三价铬;
(2)细胞膜上所含有的铬还原酶,阻止了大部分六价铬进入细菌的细胞内;
(3)少量进入细胞体内的六价铬由细胞内存在的铬还原酶进行还原。通过分析假单胞菌的细胞组分,在细胞周质和细胞膜中发现大部分的铬还原酶,只有少许铬还原酶分泌到细胞体外。
微生物还原制革工业废水中的六价铬主要通过以下两个步骤:
其中,第一个反应过程主要由细菌来完成,而第二个反应过程是通过将制革工业废水中p H值升高,从而使三价铬沉淀。
近年来,研究人员不止研究了还原六价铬的细菌,沈阳环境科研所的常文越[36]等在含铬量超高的土壤里分离筛选出了土著真菌,该真菌在48 ~72 h内可将铬渣浸出液中的六价铬从1151.2 mg/L降到10.9 mg/L。王保军[37]从不同来源的样品中分离出青霉菌BS-l和BS-3、黑曲霉BR-4 和黄曲霉BX-1,其中BS-1 的抗铬浓度达900 mg/L,结果表明,该四株菌在铬浓度为7 200mg/L的培养基中生长4~6 d,培养液中的六价铬完全消失。由此证明真菌类微生物对制革废水中六价铬同样有着较强的还原作用。
3 微生物对制革无铬废弃物毛发的处理
制革废弃物分为铬鞣前废弃物(毛发、肉渣等)铬鞣后废弃物(含铬废水等)以及皮革制品后加工产生的废弃物三类,保毛脱毛法的应用就使得毛发的利用成为急需解决的环境问题。研究人员除了利用芽孢杆菌SD-142 变异菌株产生的蛋白酶用于脱毛工序外,对废弃毛发的微生物降解也开始发展,部分研究人员[38]对制革脱毛工序中回收的毛用微生物适度的进行发酵处理后,作植物生长过程中所需要的缓释有机肥和土壤调节剂。近年来的研究结果表明,一些细菌培养物具有水解角蛋白的活力,可为降解制革废弃毛发所用,例如:孙颖杰成功的驯化了角蛋白厌氧降解复合菌系M1-18,p H维持在8.0,温度在55 ℃条件下厌氧的环境下培养,对降解牛毛、猪毛等制革固体废弃物能达到较好的效果。
4 微生物对制革染料废水的处理
制革后期处理过程,含有染料的废水排入水体后,影响水体中光的入射以及氧的传输,改变水体中生物的生存环境,严重的会污染地下水,诱导有机体产生突变的物质,从而致癌致畸,例如偶氮染料等。近年来很多研究者利用微生物吸附对染料废水进行脱色,以达到降低污染的目的。英国利兹大学的研究人员[39]分离出腐败谢瓦纳拉菌,结果表明p H维持在8.0 左右,温度35 ℃时,脱色效果最佳,能够脱除废水中95%的活性染料和葸醌染料。Knapp J S等人[40]观察到混合厌氧菌在2 d内可脱除废水中85%的颜色。而李慧蓉[41]等研究了黄孢原毛平革菌对固体介质中染料的降解反应过程,将真菌技术从水处理范畴扩展到固体物处理领域的应用,研究发现在不同固体介质体系中,该菌都能有效地对代表性染料进行降解,其中BKM-F-1767 品系菌种的降解能力最强,并且对蒽醌染料的进攻性优于双偶氮染料和聚合染料的进攻性。
5 结语
作为全球环保的重大课题,制革废弃物的综合治理问题不容小觑。微生物处理制革废弃物作为一个交叉学科,在环保技术的领域是一个新的突破,在皮革和微生物方面都将存在更大的发展空间。但目前微生物处理法大多局限于实验室或中试规模的研究阶段,并且大部分研究是只对微生物降解等的影响因素和机理进行探讨。在工业化应用研究中,国内外对其报道寥寥无几,所以微生物法的工业应用依靠加强工程化的研究与开发,同时也要加强:
(1)对新菌种的研制与开发,需开发具有强还原能力的新菌种,并且能在强碱(p H>9)、高盐(8%)及高铬含量的环境中生存并保持良好的活性;
(2)对培养基进行优化,提高菌种的生长与繁殖速度,缩短繁殖时间,降低研究的成本;
(3)对反应器本身进行优化,设计高效能的生物反应器,优化工艺条件,不断探索新工艺。
生物废弃物 篇4
摘要：文章报道麦草秸秆水解-发酵两步耦合生物制氢的研究结果.在该研究条件下,麦草秸秆的产氢能力达到68.1mLH2/gTVS,与未经处理的底物相比提高了约135倍.此外,对麦草秸秆的`产氢机理也进行了探讨.作 者：李燕红 林钰 杏艳 樊耀亭 张亚辉 作者单位：李燕红(郑州大学化学系,郑州,450052;郑州大学化工学院,郑州,450002)
林钰(河南省教育学院化学系,郑州,450014)
杏艳,樊耀亭,张亚辉(郑州大学化学系,郑州,450052)
生物废弃物 篇5
1 中国生物质资源简况
中国生物质能资源数量大、品种多, 适合于能源利用的主要有五类:
(1) 农作物收割后留在农田里的秸秆 (麦秸、玉米秸、高粱秸、稻草、豆秸和棉秆等) , 以及农产品加工过程中产生的麦壳、稻壳等。中国农作物秸秆产量每年近7亿吨, 而农业加工业的废弃物则高达8 000多万吨。当前主要用途主要用途有五个:造肥还田、饲料、工业原料、薪柴、露地焚烧。 (2) 畜禽养殖业产生的粪便、垫草。根据2008年中国生猪、鸡和牛的存栏量计算, 全国主要畜禽的粪便排放量为14.7亿t。 (3) 森林抚育和间伐作业中的零散木材、树枝、树叶、木屑, 林业副产品的废弃物木材加工中产生的锯末、木屑、枝丫等边角料。据不完全统计, 中国每年可以从林木采伐和木材加工过程中获得约1.25亿t的剩余物。 (4) 城镇居民生活污水和酒精、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业产生的工业有机废水。经过对国家统计年鉴和20多个主要工业行业公开发表的数据进行调查和统计可知, 中国主要工业企业每年排放的有机废水约为8.5亿t, 废渣约为2 500万t。 (5) 居民生活垃圾、商业、服务业垃圾等固体废弃物。据有关专家分析, 2008年中国城市垃圾清运量近2亿t, 考虑目前城市垃圾的收集率不到50%左右, 其作为生物质能转化的资源可获得量则为1亿t。
2 生物质利用技术
固体废弃物目前的处理方式主要有填埋、焚烧、生化处理。填埋方式和焚烧技术都未能充分利用固体废弃物中的生物质能源, 还造成了资源和能源的浪费。目前国内外对废弃物中生物质的再利用都进行了深入的研究和产业化。对生物质的利用方式主要有:饲料、肥料、工业原料、沼气、燃料。
2.1 饲料
饲料主要针对农作物的秸秆、餐厨垃圾以及产业废弃物等具有大量营养成分的生物质。将对这些生物质的加工为饲料, 可以利用其中的营养成分, 并缓解玉米等粮食作物的压力。
我国是农业大国, 每年的秸秆产量有7亿吨, 通过物理加工 (切断、粉碎、浸泡、蒸煮、辐照、膨化、热喷、颗粒化等) 、化学加工 (碱化、酸化、碱加酸化、氨化、氧化) 和生物加工 (青贮、黄贮、发酵、酶解等) 等手段处理后, 提高作物秸秆适口性和营养价值。目前秸秆饲料广泛用于反刍动物的饲养中。这种方法不但降低了饲料成本, 而且通过动物过腹还田, 提供了优质有机肥料。但是由于秸秆中粗纤维含量较高, 不利于单胃动物的吸收;而且秸秆单位体积容量小, 无法作为商品运输;农牧业生产率低, 先进的加工技术成本高, 产品价格很难被普遍接受。
2.2 堆肥肥料
堆肥肥料就是将有机废物经过堆肥化处理后制得的腐殖质复合物。根据微生物生长的环境将堆肥化分为好氧堆肥和厌氧堆肥。现阶段堆肥化已经形成了各种完善的工艺系统和成套设备, 堆肥产品也已基本能达到园林、绿化、农业使用的标准要求。好氧堆肥是指在有氧条件下进行, 优点是发酵周期短、臭气发生少、堆肥品质好, 缺点是设备要求高、运行能耗大、投资大、管理复杂。厌氧堆肥是指在厌氧条件下进行, 优点是投资运行成本低、普适性强, 缺点是发酵周期长、堆肥质量低、肥效差。堆肥化技术广泛应用于庭院垃圾、有机生物垃圾、有机剩余污泥和农业废物等废物处理。
2.3 工业原料
将废弃物作为工业原料有两种方式。一种是利用目前高度发达的切割、粘接以及组装等机械加工技术, 将农业残留物和建材废料作为原料进行加工。已被实用化的实例有建筑复合材料、填充料、纤维素纤维、各种板材、再生纤维等[11]。另一种是将玉米秆、玉米芯、稻糠、玉米淀粉渣、甘蔗渣等作为原料, 进一步水解来生产糖类、糠醛、草酸、木质素系列材料或者纤维素系列高分子等多种工业原料[12]。但是由于农业残留物具有季节性, 因此作为原料利用受到季节和农作物生物的限制。
2.4 沼气技术
沼气是有机物在厌氧条件下经微生物分解产生的一种可燃气体。沼气技术已广泛用于农业、工业以及人类生活中的各种有机废弃物。但是在产生沼气的同时, 也要对沼渣和沼液进行再利用, 否则造成二次污染。沼渣、沼液可以直接作为肥料或者固液分离制成商业肥料。但是直接施肥有季节性, 不能保证连续的后处理;直接制成商业肥料需要对液体进行再处理, 浪费资源。
2.5 燃烧
直接燃烧生物质获取能量是目前最普遍的生物质能利用法, 但如何提高利用效率仍是当前技术开发的课题之一。上世纪80年代我国推广了省柴灶, 提高炉灶的能源利用效率。通过对生物质进行压缩成型技术可以将原来松散、细碎、无定形的生物质原料压缩成棒状、粒状、块状等各种成型燃料, 增加了燃料密度和强度, 改善燃烧特性[13]。
2.6 燃料
生物燃料指由生物质生产的液体燃料或者气态燃料, 用于运输部门, 主要有生物乙醇、生物柴油、生物甲醇、生物二甲醚、乙基叔丁基醚、合成烃、氢能、植物油[15]。可用于农业生产废弃物及农林产品加工废弃物、薪柴和城市固体废物。根据生产方法分为生化法和热化学法。
3 展望
生物废弃物 篇6
我国的生物质废弃物具有产生量大、可降解有机物含量高等特点,但目前生物质废弃物的随意丢弃或焚烧不仅造成严重的环境污染,还使碳质资源大量流失。现有的生物质废弃物多以农林废弃物如稻草、核桃壳、玉米秸杆为主,这些材料中含有的木质纤维素是制备活性炭的廉价原料[1]。目前在环境治理领域生物质废弃物制备的活性炭主要用于废气和染料废水的处理,如蒋卉等[2]采用微波法制备玉米秸秆活性炭,活性炭的亚甲蓝的吸附值为131 mL/g,高于国家标准,并且对甲醛的吸附性能也高于市售活性炭;Tsai[3]采用氯化锌法制备的玉米秸秆活性炭,在温度为70 ℃,吸附时间为5h的条件下对碱性品红、次甲基蓝、甲基橙3种染料废水的吸附达到最好效果;原芳等[4]研究发现,以KOH作为活化剂制备的稻壳活性炭碘吸附值达到1010mg/g,对水中有机物的去除率为71%,对高锰酸盐的去除率为61%。在大气污染物的去除方面生物炭的最新研究是采用核桃壳为原料制备的脱硫剂,如李秀玲等[5]采用氯化锌活化法制备了脱硫的核桃壳活性炭,研究表明当氯化锌溶液质量分数为60%,300℃炭化80min,500 ℃活化60min时,制得的活性炭穿透时间长,同时其碘吸附值可达880mg/g以上,吸附效果明显好于市售活性炭。生物质废弃物制备的活性炭虽然使用成本低,但对含硫恶臭物质的去除效果要低于昂贵的锌基和铜基脱硫剂。如闫波等[6]通过直接沉淀法制备的纳米氧化铜,在常温条件对H2S的脱除精度可以达到0.05mg/m3以下,高于同类型的其他脱硫剂产品。
为了提高活性炭的脱硫效果,降低金属氧化物脱硫剂的使用成本,本研究以稻草和核桃壳为原料,通过化学活化法制备出活性炭,将铜负载到活性炭表面,制备出复合脱硫剂。并采用多种测试方法研究了复合脱硫剂的结构,以及对H2S等恶臭气体的吸附性能。
1 实验
1.1 生物质活性炭的制备
以30% ZnCl2作为活化剂,其中制备稻草活性炭的液料比为3∶1,活化温度为480 ℃,活化时间为1h;制备核桃壳活性炭的液料比为2∶1,活化温度为400 ℃,活化时间为1h。具体步骤如下:将原料粉碎、过20目筛,置于烧杯中备用。按活化剂的浓度及液料比配制一定量的溶液,将原料置于其中,放在40 ℃恒温槽中水浴加热24h。将浸渍完成的样品置于烘箱中,在85 ℃的条件下烘干。将烘干完成的样品置于瓷坩埚中,放入管式电阻炉内在流动N2的氛围下活化。待活化完成的样品随炉温冷却至150 ℃以下取出,将产品多次水洗后干燥备用。
1.2 复合脱硫剂的制备
配制0.5mol/L的Cu(NO3)2溶液,根据负载量计算所需的溶液体积,将活性炭加入其中,用保鲜膜封好,于常温下浸渍12h以上。将浸渍完成的活性炭放入烘箱内85 ℃烘干。将烘干完成的样品置于瓷坩埚中,放进通入氮气的管式电阻炉内焙烧。焙烧完成的样品随炉冷却至150 ℃以下后取出备用。
1.3 H2S吸附性能测试
将复合脱硫剂的H2S吸附时间作为脱硫剂脱硫性能的评价指标。称取0.2g脱硫剂,装入长450mm、内径9mm的玻璃管反应器中。室温条件下,气速为20 mL/min时,H2S标准气体(10-3,氮气配制)从反应器上部进入,从通入H2S标气开始计时,每隔一定时间,利用美国华瑞公司的(PGM-1700)有毒气体检测仪对出气中H2S浓度进行检测,直至出气口中H2S浓度超过2×10-5时停止检测和计时。从通入H2S标气开始至出气H2S被检出为吸附阶段;从出气H2S被检出至H2S浓度超过2×10-5为穿透阶段。吸附阶段和穿透阶段的时间总和定义为脱硫剂的吸附时间。
1.4 脱硫剂的表征
本实验对所制备出的复合脱硫剂采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)分析表征手段进行分析。XRD采用日本岛津公司的X射线衍射仪(XRD-6000),以CuKα靶作为辐射源,λ=0.154056nm,管压40kV,管流30 mA。 扫描电镜(SEM)采用FEI公司的Quanta 200型扫描电子显微镜测试。用导电胶把颗粒样品粘附在铝制托盘上,之后用离子溅射镀膜仪在样品表面镀上一层1500 nm厚的金属膜。 红外光谱(FT-IR)采用T60SXBFTIR型红外光谱仪(美国NICOLE公司),测定时对实验室有严格的要求,其相对湿度不能高于65%,温度范围为15~30℃,取样量为1~2mg,加压到0.8~1GPa后维持2~5min。
2 结果与讨论
2.1 不同复合脱硫剂的H2S吸附性能
分别测定氧化铜、稻草活性炭及核桃壳活性炭载铜前后的吸附性能,实验结果如图1所示。由图1的H2S吸附时间曲线即可得知,单纯的活性炭对H2S的吸附性能不及氧化铜,氧化铜的H2S吸附时间长达100min,而稻草和核桃壳活性炭的吸附时间分别为50min和70min。且稻草活性炭的吸附性能要好于核桃壳活性炭。而负载20%铜制得的最优核桃壳活性炭对H2S的吸附性能则超过了氧化铜和载铜20%的稻草活性炭,核桃壳活性炭的吸附时间长达160min,而载铜20% 的稻草活性炭对H2S的吸附性能与氧化铜接近。
2.2 铜负载量对复合脱硫剂脱硫性能的影响
以核桃壳和稻草为原料,分别制备出铜理论负载量为15%、20%、25%和30% 的样品,考察铜的负载量对H2S吸附性能的影响,结果如图2和图3所示。
从图2 和图3 可明显观察到,两种原材料制备的脱硫剂,随着铜负载量的变化,其脱硫活性呈现出相似的变化规律,即吸附时间出现先上升后下降的趋势,当铜负载量为20%时,两种脱硫剂的吸附性能最佳,其中核桃壳为原料制备的脱硫剂其H2S吸附时间为110min,稻草为原料制备的脱硫剂其H2S吸附时间仅为82min。分析认为当铜负载量低于20%时,负载量低于活性炭表面单分子层分布的阈值,铜化合物高度分散在稻草活性炭的表面,从而表现出较高的吸附性能;当负载量高于20%时,载负量高于活性炭表面单分子层分布的阈值,部分化合物以大颗粒结晶形态析出而导致吸附性能降低[7]。而在相同理论负载量的情况下,核桃壳脱硫剂的吸附活性要好于稻草活性炭,说明了核桃壳相比于稻草更适合负载活性组分。
2.3 焙烧温度对复合脱硫剂脱硫性能的影响
选定最佳的铜负载量为20%、焙烧时间1h,设定250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃6个焙烧温度,通过改变焙烧温度来探讨复合脱硫剂对H2S吸附性能的影响,H2S吸附时间曲线如图4和图5所示。
由图4的吸附时间曲线可见,焙烧温度400 ℃时制备得到的脱硫剂具有较高的脱硫能力,其吸附时间为160min,吸附148min后H2S浓度可被仪器检测出,此时的H2S浓度值为2×10-7,直到160min时检测出H2S浓度超过2×10-5,时间为13min。脱硫能力最差的是焙烧温度为250 ℃时的样品,其吸附时间仅为48min,从H2S被检出到实验结束时间仅为6min。
从图5中可以明显地观察到在250~400 ℃的温度区间内,随着焙烧温度的升高稻草脱硫剂的吸附性能提高,400 ℃时达到最大值,而后脱硫性能开始下降。所以400 ℃为最优焙烧温度,当吸附时间达到78min时,开始有H2S被检测出来,直到108min时检测到的H2S浓度达到2×10-5,所用时间为30min,可见400 ℃时稻草复合脱硫剂的吸附性能较稳定。分析认为样品焙烧温度升高,能加快活性组分铜的迁移并提高其分散度,从而提高了脱硫效能,而焙烧温度过高,又会破坏活性炭的微孔结构,使得负载组分烧结,从而导致吸附效能下降[8]。
综上对比分析,铜负载前稻草活性炭的吸附活性高于核桃壳活性炭,而铜负载后核桃壳活性炭的吸附活性明显优于稻草活性炭,再一次说明了核桃壳比稻草更适合负载活性组分。
2.4 复合脱硫剂的XRD分析
图6((a)载铜稻草活性炭,(b)载铜核桃壳活性炭)为复合脱硫剂的XRD衍射图。由图6(a)可见载铜稻草活性炭脱硫剂在衍射角2θ为16~30°处有一宽衍射峰出现,此峰为炭的衍射峰;在2θ为32.4°、36.3°、43.3°、50.4°和74.1°处出现了衍射峰,与标准谱线对比,其中32.4°、36.3°、74.1°的衍射峰是CuO的特征峰,证明了稻草活性炭中存在CuO;而43.3°、50.4°的衍射峰是单质Cu的特征峰,且峰强度较大,认为是在高温活化过程中出现还原的氛围将CuO还原为单质Cu[9]所致。由于单质铜不与硫化氢发生反应,所以制得的稻草复合脱硫剂的吸附性能有所下降。
由图6(b)可见,在2θ 为28.5°、30.8°、32.6°、36.2°、42.5°、48.9°、50°、57.6°、62.1°、69.2°和73.7°处有衍射峰出现,其中32.6°、36.2°、48.9°、57.6°、62.1°归结为CuO的特征衍射峰,同样证明了核桃壳活性炭中成功负载了CuO;在28.5°和73.7°出现的强衍射峰归结为Cu2O,在42.5°和50.4°出现的衍射峰归结为单质Cu衍射峰,但单质铜的衍射峰强度要明显弱于稻草复合脱硫剂,说明单质铜含量较少,由于Cu2O可以与H2S发生反应,所以制得的核桃壳脱硫剂的吸附性能好于稻草复合脱硫剂。以上分析进一步证明核桃壳比稻草更适合负载铜氧化物。
2.5 扫描电子显微镜(SEM)分析
图7为复合脱硫剂的扫描电镜照片。由图7(a)和(b)可见,稻草活性炭负载前后表面都存在较规整的孔洞,且负载后的稻草活性炭表面有大量的小颗粒均匀分布。对比图7(c)和图7(d)可以发现,铜负载前后的核桃壳活性炭均由不规则颗粒堆积而成,颗粒表面粗糙,有小孔存在。且铜负载后核桃壳活性炭颗粒的尺寸大幅度减小,大颗粒表面粘附着少量的小颗粒,笔者认为小颗粒可能是铜的化合物。对SEM照片深入分析发现,负载后稻草脱硫剂呈现大块体,块体上有规则的孔存在,孔径较均一;而核桃壳脱硫剂的孔是由小颗粒堆积而形成的,孔径分布较宽,一般认为H2S气体在吸附的过程中,大孔是气体进入中孔和小孔的通道,促进了H2S气体进入材料的内部,进而提高了H2S的吸附效果[11]。这也是核桃壳复合脱硫剂活性强于稻草脱硫剂的原因。
2.6 红外光谱(FT-IR)分析
图8和图9为负载后复合脱硫剂的红外光谱图。
从图8和图9可见,两种复合脱硫剂在3420.02cm-1、2921.23cm-1、1400.33cm-1、1068.74cm-1附近都有吸收峰,分别对应-OH的伸缩振动、饱和C-H的伸缩振动、C-H的弯曲振动、C-O的伸缩振动,说明活性炭经过再次焙烧后,-OH、C-O含氧官能团并没有丢失,对H2S的吸附效能并没有因再次焙烧而受损[12]。而在490cm-1和520cm-1附近出现的2个峰是Cu-O键的伸缩振动引起的红外吸收,说明活性炭负载后均有氧化铜存在。
3 结论
(1)当稻草活性炭的载铜量为20%、焙烧温度为400 ℃,对H2S的吸附时间为108min,相同工艺参数下制备的载铜核桃壳活性炭对H2S的吸附时间为160min,而载铜稻草活性炭对H2S的吸附时间与CuO(100min)接近,说明核桃壳活性炭更适宜作载体使用。
(2)结构分析显示,负载铜后核桃壳活性炭颗粒明显小于稻草活性炭,且材料中仍保留有-OH、C-O含氧官能团,以及CuO和Cu2O;但稻草活性炭负载铜后其XRD谱线中铜的衍射峰明显强于载铜核桃壳活性炭样品,即负载铜后核桃壳活性炭对H2S的吸附性能明显强于稻草活性炭。
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生物废弃物 篇7
1 生物技术实验室废弃物的类型和危害
实验室废弃物通常是指实验过程中产生的有毒、有害的气体、废液、废渣、实验材料、实验器材等[4]。因此, 按照废弃物的性质, 可将生物技术实验室废弃物划分为化学废弃物 (chemical waste) 和生物废弃物 (biological waste) ;按照废弃物的形态, 可将其划分为液体废弃物、固体废弃物、气体废弃物和尖锐型废弃物 (sharps waste) 。
1.1 化学废弃物
化学废弃物是对含有或者被化学有机试剂或无机试剂污染的实验室废弃物的统称, 包括含有或者被化学有机试剂或无机试剂污染的液体、固体和气体等。化学废弃物具有易燃性或 (和) 腐蚀性或 (和) 毒性的特征[5]。具有易燃性特征的化学试剂包括燃烧点低于60℃的液体、在常温下易自燃的固体、易氧化的物质、易燃压缩气体, 如乙醇、硝酸钠、二甲苯和丙酮等。p H值≥12.5或p H值≤2的溶液具有强腐蚀性, 重金属能引起人体中毒, 溴化乙锭 (Ethidium Bromide, EB) 、焦碳酸二乙酯 (Diethylprocarbonate, DEPC) 和巯基乙醇具有很强的诱变致癌性, 丙烯酰胺是神经毒剂, 可引起神经中毒。放射性化学物质对人身及环境也存在着极大的危害性, 我国于2007年3月1日起实施《放射性同位素与射线装置安全评定管理办法》, 明确规定了放射性物质的安全管理[6]。
1.2 生物废弃物
生物危害剂 (biohazardous agent) 包括细菌、病毒、衣原体、寄生物、重组物 (recombinant products) 、致敏物、培养的动物细胞以及实验动物感染诊断样本和组织、废弃血样等[7]。生物废弃物可分为2类, 第1类是源于人体或可感染人、植物、动物的组织和细胞, 或被生物危害剂污染的废弃物, 包括实验过程中被生物危害剂污染的培养皿、培养液、移液管、Tip头、生物反应废液、废弃的实验动物、实验动物组织、细胞和血液等, 以及感染性培养物、大肠杆菌工程菌株、转基因植物细胞和植株等。第2类生物废弃物也被称为类似废弃物 (look-alike waste) [7,8], 是指未被污染的动物组织细胞、细胞培养物、植物再生植株、培养皿等。
生物废弃物主要产生于医学、生命科学院校或科研机构实验室, 其多数带有生物活性物质, 因此成为引起疾病传播和生物安全隐患的潜在原因。工程菌因具有抗生素抗性极易在环境中繁殖, 致敏物及实验动物废弃物常会引起人类或动物的感染, 可能会直接引起疾病的传播, 甚至会产生前所未有的突发病例, 带来无法应对的灾难。生物废弃物对自然界植物的影响也是巨大的, 通过污染地下水源、土壤或直接干扰植物本身, 可能会造成植物大面积死亡, 引起某些种群植物的消逝灭绝, 改变特定区域内的植物群落, 造成自然界生态系统的改变, 进而影响全球气候变化。转基因植物植株的不合理废弃, 可能会引起外源基因漂移, 造成超级杂草的出现, 同样存在引起特定区域内植物群落改变的危害。
1.3 液体废弃物
液体废弃物是指实验室中产生的液体状或流体状的废弃物, 包括洗涤废水、实验分析残液和废液、生物反应液以及仪器设备使用的制冷剂或润滑剂残液等。液体废弃物中常含有酸、碱、盐、重金属、有害微生物、有机溶剂、抗生素残留等, 如果直接排放到城市下水管网, 将会直接造成水体污染, 影响地下水源。
1.4 固体废弃物
固体废弃物复杂多样, 相对数量较多, 包括多余的实验材料、实验产物、残留或过期失效的试剂药品、一次性实验耗材 (如滤纸、离心管、PE手套、移液器Tip头等) 、凝固的琼脂糖凝胶及培养皿等。固体废弃物常常被化学试剂或生物危害剂污染, 含有大量危害公众环境的有机溶剂、有害微生物等, 如果按照生活垃圾处理, 势必会引起严重的环境污染, 危害人类的健康。
1.5 气体废弃物
气体废弃物主要是指在实验过程中使用的易挥发试剂, 如浓盐酸、氯仿、乙醚、乙酸等挥发产生的气体, 以及实验过程中产生的毒性气体, 如硫化物、氰化物等。相对于液体和固体废弃物, 气体废弃物较少。气体废弃物常含有刺激气味或具有麻醉作用, 引起眼睛或呼吸道疾病, 或者麻醉人的中枢神经, 甚至可使人失去意志或死亡。
1.6 尖锐型废弃物
尖锐型废弃物主要特指如注射器、针头、外壳手术刀、破碎的玻璃器皿等废弃物, 这类废弃物也可被划分为固体废弃物, 但由于其易造成废弃物处理人员的意外伤害, 或引起病毒感染等危害, 所以将其作为一类特殊的废弃物, 进行单独处理。
2 废弃物安全处理的原则
2.1 减少产生量
控制废弃物的生成是处理废弃物的源头。因此, 实验室工作要尽可能采用生成废弃物少的途径, 各种实验药品、试剂要购买适合工作需求的包装量, 多余的实验药品、试剂要实现实验室间的共用, 减少废弃物的生成量。
2.2 及时收集处理
实验室产生的废弃物必须及时收集, 形成“即生即收”的思想和制度, 减少其扩散、污染的时间。但对于有毒性的废弃物必须及时处理, 应遵循“即生即处”的原则。
2.3 集中收集
在实验室内应该设立指定的废弃物收集地点, 宾夕法尼亚大学将集中收集废弃物的位置命名为微小收集区 (Satellite Accumulation Area, SAA) [5], 在SAA放置专用的容器, 并贴有醒目标注, 以便减少废弃物污染的范围。
2.4 分类处理
实验室废弃物复杂多样, 要依据废弃物的性质、形态特征进行分类, 以便于对不同性质和形态的废弃物采用不同的方法, 进行定期安全处理。同时, 不同废弃物间可能会发生化学反应或交叉污染, 使得污染性增大, 造成二次污染。
2.5 专人负责原则
实验室废弃物的管理和处理必须由专人负责, EHRS (Enivormental Health&Radiation Safety) 专门负责宾夕法尼亚大学实验室化学废弃物的处理、存放、销毁[5]。澳大利亚卧龙岗大学设立了工作区健康安全部 (Workplace Health and Safety Unit, WHS Unit) , 化学学院设立了危害废弃物处理部 (Hazard Waste Contact) [8,9], 专门负责废弃物的管理和处理。
3 废弃物的处理方法
3.1 化学废弃物处理
根据化学废弃物的特性, 通常可将其划分为:酸溶液、碱溶液、氯化溶剂、非氯化溶剂和一般废弃物[10]。液体的酸、碱废弃物必须存放在高密度聚乙烯 (High Density Polyethylene, HDPE) 材质的塑料容器, 且容器体积小于5 L。氯化溶剂废弃物与非氯化的有机溶剂, 如氯仿和丙酮, 必须分开存放, 若混合存放会引起爆炸。氰化物废弃物必须存放在含有碱性溶液的废弃物瓶内。
化学废弃物的处理多数可经过酸碱中和、次氯酸氧化消毒、溶剂提取法、活性炭吸附法、氧化分解法等方法进行, 重金属废液可采用混凝沉淀法、中和沉淀法来处理。溴化乙锭 (Ethidium Bromide, EB) 作为非放射性化学标记物被应用在核酸检测实验中, 但EB具有很强的诱变性和毒性。含有EB的废弃物需要用含14 g/L Na NO2和0.31%H3PO2的溶液浸泡1 h, 自来水冲洗5 min后, 才可以进行焚烧或高压灭菌后深埋处理[11]。32P作为放射性化学元素, 其半衰期12.8 d, 常被用在医学上跟踪定位诊断, 生物学上杂交检测, 但被32P污染的废弃物的处理周期约为6个月[12]。
3.2 生物废弃物处理
第1类生物废弃物可能会引起公众危害, 必须放置高温灭菌袋内, 经高温灭菌后, 焚烧或深埋[7,8]。实验用动物尸体及废弃物喷雾消毒后用塑料袋包裹深埋或焚烧[13]。尿液、血液、唾液等废弃物, 应加漂白粉搅拌后作用2~4 h, 倒入化粪池或厕所, 或者焚烧处理。第2类生物废弃物不具有危害性, 不需要专门处理, 可以视为生活垃圾处理[7,8]。
3.3 液体废弃物处理
液体废弃物应统一收集在HDPE材质的密闭容器中, 需经过高温灭菌或化学消毒处理, 才可以排放。无毒的化学试剂可以直接排放在下水道, 但易挥发或发臭的液体必须通过旋转过滤器或真空过滤才可以排入下水道。经高温灭菌融化的琼脂糖凝胶或培养基不可以直接排入下水道, 冷却凝固后放在生物危害物袋内, 按照固体废弃物处理。
3.4 固体废弃物处理
固体废弃物应收集在危害废弃物高温灭菌袋内, 进行高温灭菌或化学消毒处理, 处理后放置在硬纸盒内, 并贴标签待定期统一运走。广口试剂瓶或玻璃器皿不应直接放置在生活垃圾筒内, 含有酸污染物必须用水冲洗, 含有易挥发试剂, 在处理前必须放置在通风橱内, 高温灭菌或化学消毒处理后放置在指定放置玻璃废弃物的桶内, 而装有甲醇或乙醇的废弃试剂瓶可以直接重复利用。
3.5 气体废弃物处理
实验室产生的少量气体废弃物可通过通风橱的通风管道与空气充分交换混合, 稀释后直接排向室外, 但通风橱的通风管道应加设过滤器。实验过程中产出的大量有毒气体必须要通过合理的措施, 如经过酸或碱性溶液吸收处理, 或与氧燃烧处理, 降低或消除其毒性后排放。
混合型废弃物 (Mixed waste) 可能既属于化学废弃物又属于生物废弃物, 这类废弃物应先按生物废弃物处理后, 再按化学废弃物处理[5]。尖锐型废弃物可能被化学试剂、放射性物质或生物废弃物污染, 应该装在特定的尖锐型废弃物容器内, 按其污染物类型进行相应的处理[7]。
4 重视生物技术实验室废弃物的安全管理
随着生物学的快速发展, 生物技术实验室教学和科研工作任务在逐渐加重, 实验室废弃物也在增加。因此, 生物技术实验室废弃物的安全管理和处理不容忽视。虽然我国国家教育委员会于1992年发布《高等学校实验室工作规程》, 国家环境保护总局于2004年正式下发了《关于加强实验室类污染环境监管的通知》, 教育部和国家环境保护总局于2005年下发了《关于加强高等学校实验室排污管理的通知》 (教技〔2005〕3号文件) , 加强对高校实验室排污管理工作的认识, 并将高校实验室、试验场等排污纳入环境监督管理范围, 但有效、安全管理和处理废弃物, 减少污染仍需进一步加强。
生物废弃物 篇8
我国农村有着丰富的生物质资源。我国的生物质资源理论约为70亿t, 是我国年均能耗的4倍左右。据统计, 中国的农作物秸秆年产量为7亿t左右, 占整个生物质能源量的30%, 有着巨大的利用潜力。生物质能是目前唯一可存储和运输的可再生能源。其利用方式与化石燃料相似, 常规能源的利用技术无需做大的改动就可应用于生物质。在一些距离电网较远的乡村地区, 商品能源相对缺乏, 利用其丰富的生物质资源建设生物质发电厂具有特殊意义[1,2]。生物质发电项目产业的推进实现了对农林废弃物的高值化利用, 也为农民提供了工作岗位, 给农民带来经济效益, 也改善了农村脏、乱、差的生活环境, 提高了农村的空间利用率, 减少了火灾的发生和疾病的传播[3,4]。
1 计算依据
目前采用国家发改委公布的温室气体自愿减排方法学CM-092-V01“纯发电厂利用生物废弃物发电”[5], 对项目进行碳减排量进行预测和评价。该方法学适用于发电厂燃烧 (或掺烧, 化石燃料占燃料比重不能超过80%) 生物质进行发电的项目活动。
1) 新建的燃烧 (或掺烧) 生物质的发电厂, 建设地点原本不存在发电项目。
2) 新建的燃烧 (或掺烧) 生物质的发电厂, 建设地点原本已存在燃烧化石燃料和/或生物质的发电项目。新建发电厂替代现有项目, 或作为现有项目的增容活动与现有项目同时运行。
3) 提高现有的燃烧 (或掺烧) 生物质的发电厂能效的活动 (该活动亦能使电厂增容) , 例如对发电厂进行改造。
4) 用生物质完全或部分替代现有发电厂或计划新建发电厂使用的化石燃料, 例如通过改造现有发电厂使其能够使用生物质或与基准线相比提高了生物质的使用比例。
2 项目简介
山西某公司2×12MW秸秆发电项目, 主要内容为建设以谷壳和秸秆为燃料, 装机容量为2×12M W的生物质发电综合利用项目, 包括汽轮发电机组、2×75t/h秸秆直燃锅炉、厂房及其他配套设施等。项目建成后, 年上网电量可达1.85亿k Wh, 消耗秸秆及生物质废弃物21万t。利用生物质发电, 替代区域电网中化石燃料电厂发电, 减少化石燃料燃烧, 从而减少温室气体排放。
3 碳减排计算
3.1 确定项目边界和温室气体种类描述
项目边界包括项目活动发电厂、将生物质运输到项目现场的途径、弃置和腐烂生物质的场所、生物质加工点、废水处理设施和与项目所在的华北电网相连的所有发电厂。项目边界内包含的温室气体如表1所示。
3.2 基准线确定
根据方法学, 该项目基准线情景为:由华北电网提供与该项目等量的电量;生物质废弃物被遗弃或在有氧条件下腐烂。
3.3 项目碳减排量计算过程
根据方法学, 项目碳减排量通过如下步骤计算:
1) 计算项目排放量;
2) 计算基准线排放量 (替代发电产生的排放量) ;
3) 计算泄漏;
4) 计算碳减排量。
基于方法学的描述, 在第y年项目的减排量可用下式表示:
式中:ERy—第y年项目的减排量, ;ERelectricity, y—第y年替代电量产生的减排量, ;ERheat, y—第y年代替热量而产生的减排量, ;BEbiomass, y—生物质自然腐烂或无控制燃烧产生的基准线排放量, ;PEy—第y年项目排放量, ;Ly—第y年泄漏排放量,
3.3.1 基准线排放量
基准线排放量包括替代发电产生的排放量、生物质弃置和腐烂产生的排放量。
1) 计算电网供电引起的基准线排放BEEL, y。准基线排放量计算如表2所示。
2) 计算生物质弃置和腐烂产生的排放BEER, y。
生物质废弃物无控燃烧或腐烂的基准线排放量的计算是可选项, 项目参与方可决定是否包含这些排放源。为简化, 不计算此部分产生的排放, 这是保守的。即:BEBR, y=0。
综上, 基准线排放量EBy=139803 tCO2e
3.3.2 项目排放量
项目排放量包括:
A项目活动中使用化石燃料产生的二氧化碳排放量PEFF, y。
B场外加工生物质废弃物的电量消耗的排放量PEEL, y。
C生物质运输到项目所在地过程中产生的排放量PETR, y。
D燃烧生物质产生的排放量
E处理生物质排放的废水在厌氧条件下降解排放的甲烷量PEWW, y。
1) 项目活动中使用化石燃料产生的二氧化碳排放量 (PEFF, y) , 该项目无化石燃料的燃烧, PEFF, y=0。
2) 场外加工生物质废弃物的电量消耗的排放量PEEL, y。
加工生物质废弃物的电量消耗排放量如表3所示。
3) 生物质运输到项目所在地过程中产生的排放量PETR, y
根据可研报告数据, 生物质运输排放量计算如表4所示。
4) 燃烧生物质产生的排放量
基准线排放量中, 不计算生物质弃置和腐烂产生的排放, 故项目排放中该部分不计算。即:
5) 废水处理的甲烷排放PEWW, y。
该项目在处理生物质的过程中不包括污水的厌氧处理工艺。
因此PEWW, y=0。
综上, 项目排放量
3.3.3 泄漏量
项目活动主要的潜在泄漏源是燃烧化石燃料增加的排放, 或由于自愿减排项目活动的需要将原本用于其他用途的生物质废弃物转移至项目电厂后所产生的排放。由于该方法学仅限于使用生物质废弃物, 生产生物质废弃物导致的土地利用、土地利用变化和林业的碳储量变化被认为是不明显的。存在上述潜在泄漏的生物质废弃物的基准线情景是B5、B6、B7和B8 (详见方法学中描述) 。
各种情况下的实际泄漏排放也许会大不相同并取决于每个项目活动的具体情况。基于这个原因, 方法学采用了简化的方法:假定在生物质废弃物由其他用户转移至项目活动后, 这些用户将转为消费与这部分生物质废弃物同等能量的化石燃料, 而无论这部分生物质废弃物当初在基准线情景作何用途。
根据该项目可研报告, 项目周边范围内生物质来源丰富且有保障, 不会引起其他生物质用户的燃料转换情况, 因此项目活动不会引起相关泄漏。
即LEy=0。
3.3.4 项目碳减排量
项目活动的减排量计算如下:
4 结语
1) 依据温室气体自愿减排方法学CM-092-V01“纯发电厂利用生物废弃物发电”, 对河北某生物质发电项目进行碳减排量计算, 可为以后类似项目的处理提供参考。
2) 企业要获得实际产生的碳减排量, 应按照方法学中“三、监测方法学”的要求, 制定监测计划, 并严格按照监测计划对生产过程相关数据参数进行监测, 获得真实可靠的监测数据, 以便于后期第三方机构进行碳减排量的核证。
参考文献
[1]王焱军.国能上蔡生物质发电项目综合评价[D].北京, 华北电力大学, 2014.
[2]李静, 余美玲.基于中国国情的生物质混燃发电技术[J].可再生能源, 2011, 29 (1) :124-128.
[3]高立, 梅应丹.我国生物质发电产业的现状及存在问题[J].生态经济, 2011, (8) :123-127.
[4]张启发.绿色超级稻的构想与实践[M].北京:科学出版社, 2010.
废弃生物质可生产乙二醇 篇9
爱荷华州立大学化学教授沃尔特·特拉汉沃斯基团队本来打算在高温高压条件下使用纤维素和其他形式的生物质来制造糖类衍生物。结果在实验中, 他们使用核磁共振波谱仪对化学反应得到的物质进行分析后发现, 除了生产出预期的糖类衍生物外, 还产生了很多昂贵的乙二醇和丙二醇。
乙二醇和丙二醇在工业上的应用非常广泛。乙二醇是一种重要的石油化工基础有机原料, 主要用于生产聚酯纤维、防冻剂、润滑剂、非离子表面活性剂以及炸药等;此外还可用于涂料、照相显影液等行业。丙二醇主要用作硝酸纤维素、乙酸纤维素等的溶剂;也可用于制造增塑剂、熏蒸剂、合成洗涤剂等。
研究人员表示, 新的生物质转变过程主要基于超临界液体的化学性质。他们将这些液体生物质在高压下加热, 直到出现液体和气体的临界状态, 并让其在此临界状态下发生化学反应。在他们的实验中, 除了产生大量乙二醇、丙二醇和其他分子重量比较轻的化学物质外, 还产生了烷基糖苷、左旋葡聚糖, 后者可以被转化为葡萄糖生产乙醇或作为他用。