重庆三峡库区高难度有机废水治理的复合微生物选育及治理示范.doc

重庆市科技计划项目 立 项 申 请 书专项名称：环境污染治理关键技术及设备研究及工程示范专项项目名称：重庆三峡库区高难度有机废水治理的复合微生物选育及治理示范计划类别： 科 技 攻 关申请单位：重庆化医控股（集团）公司项目负责人：吴锡渝 联系电话：63839445 组织部门：重庆化医控股（集团）公司起止年限： 2002年 6月2003年12 月 填报时间： 2002 年 3 月 20 日重庆市科委编制二00二年一月填写说明1、凡申报重庆市科委科技攻关、成果推广、火炬、星火、产业化、科技合作、院士专项和科研院所转制计划的项目，都须填写此立项申请书。2、立项申请书由项目的主承担单位填写，经项目组织部门或区、县（自治县、市）科委审查同意后一式三份报送重庆市科委。3、立项申请书所列内容都要据实填写，表达应明确、完整、严谨、扼要（外文名词要同时用中文表达）。4、立项申请书一律要求用A4纸张打印，否则不予受理。重庆市科技计划项目基本信息简表专项名称环境污染治理关键技术及设备研究及工程示范专项项目名称重庆三峡库区高难度有机废水治理的复合微生物选育及治理示范承担单位重庆化医控股（集团）公司组织部门重庆化医控股（集团）公司单位地址重庆市渝中区临江路6号邮编400010单位性质31.高等院校 2.科研院所 3.企业 4.其它工商注册登记类型11.国有 2.集体 3.股份合作 4.联营企业 5.有限责任公司 6.股份有限公司7.私营企业 8.港澳台商投资企业 9.外资企业 10.其它企业单位法定代表姓名缪光奎联系电话63827996手位传真63834799项目负责人姓名吴锡渝联系电话63839445手-项目主要协作单位上海美境环境工程有限公司计划类别21.应用基础 2.攻关 3.火炬 4.推广 5.星火 6.产业化 7.科技合作8.软科学 9.院士专项 10.创新能力建设 11.科研院所转制项目主要服务行业21.农、林、牧、渔业 2.制造业 3.交通运输、仓储及邮电通信业 4.金融、保险业 5.社会服务业 6.卫生、体育和社会福利业 7.教育、文化艺术及广电业 8.科学研究和综合技术服务业 9.国家机关、政党机关和社会团体 10.其它行业项目所属技术领域41.电子信息 2.生物医药 3.农业 4.环境保护 5.新材料 6.光机电 7.交通、能源 8.社会事业 9.其它起止时间 2002、6-2003、12总投资450 万元申请资助50万元主要研究内容(限100字)针对高难度有机废水的特点，如大分子、杂环多、色度高、富氮化、盐、硫含量高、有毒等，选育特殊微生物（氧化还原菌、耐盐梭菌、脱硫杆菌、硝化反硝化菌等）进行复合，制成针对包括硝基、苯环、蒽环、萘环、杂环化合物、抗生素、色素物质、高含硫量、高盐份在内的多种类型的复合菌种，为不同类型的高难度污水处理提供国内领先的治理菌种。预期成果形式或达到的目标(限100字)预测推广应用后，年可实现销售收入4000万元，利税1800万元，其中利润1500万元。同时，每年至少可去除COD30005000吨，废水色度、NH3N、COD等指标均符合国家规定的排放标准，将为三峡库区的环保事业作出较大贡献，社会经济效益明显。注：此简表的选择项均为单选项。 一、目的意义、国内外水平、发展趋势和市场需求1、目的意义对生产废弃物的处理是涉及可持续发展的大事，其中污水治理量大，难度高，特别是一些高难度的有机废水，用常规的方法难以治理，对环境污染特别大，国内外均投入大量人力、物力研究攻关，寻求有效的治理方法。高难度废水一般是指含高COD，而BOD相对偏低，且含有毒性物质及难以分解成分之废水。这种废水不但传统生物法不易处理，即使再加上物理化学法，也难以达到理想效果。重庆废水污染状况不容乐观，目前重庆每年有3000多个企业和沿江城镇排污水量高达14亿吨，污染物达50多种，其中高难度有机废水的量不少。举世瞩目的三峡库区提出了更高的环境要求，作为三峡库区主要组成的重庆库区，污水治理任务更加繁重，特别是针对含大量有毒有害物质的高难度有机废水，进一步开展新技术、新方法的研究，使其得到真正的、可靠的根治，是当务之急，具有重要的深远意义。三峡工程举世瞩目，三峡库区生态环境保护世人关注。1998年长江特大洪灾警示人们：保护长江，保护三峡库区的生态环境是千秋功业，意义重大而深远。继1997年11月8日三峡大坝截流，一期水位开始蓄水后，现在，三峡工程二期水位蓄水又迫在眉睫。就环境而言，三峡库区生态环境恶化，是库区沿线区域环境问题的综合反应，重庆所处的位置和影响尤甚。重庆位于长江上游、三峡库尾，三峡库区85%在重庆所辖范围，重庆的环境质量对三峡库区的生态环境具有决定性的影响。据大量科学研究预测，三峡成库后将对重庆的水环境带来不利影响，水污染将日趋突出，600多km长的水库，水面面积达1000km2，蓄水近400亿 m3。世界上独一无二的巨型水库完工蓄水以后，库区江河将由流速快、流量大的河川变成流速缓、滞留时间长、回水面积大的巨大人工湖。水体稀释自净能力大大减弱，水环境容量降低，水污染浓度增加，岸边污染带加宽。如按175m蓄水方案，重庆江段的江水平均流速将从建库前的2.66 m/s下降到0.38 m/s，横向扩散系数将从0.121 m2/s下降到0.0466 m2/s，在排污量不变的情况下，江中污染带将加宽0.85倍，污染度将升高34.5%-146%，因此，库区水环境污染加重将不可避免，要达到国家规定的二类水质标准的要求，难度非常之大。据重庆市环保局预测，到2010年重庆排放的废水将由目前的13.5亿 t/a增加到23亿 t/a(约含90万t污染物)，再加上长江上游排入重庆市“两江”的20亿 t，总共43亿 t，占库区总容量的1/10强。如果不能有效治理这些废水，将使三峡库区的水质污染雪上加霜。特别是高难度有机废水含有大量有毒有害物质，如果不有的放矢及时采取行之有效的预防和处理处置，将会后患无穷。本课题将针对重庆市现有的高浓度难处理有机废水，利用高效复合微生物处理技术，选择适应重庆市高浓度、难处理有机废水的特性化菌种，力争在技术上有所突破，达到新型实用的目的，为重庆市和三峡库区的水环境改善作出贡献。本课题成果的完成不仅能解决重庆市现有的高浓度难处理有机废水问题，同时，还能应用于其它城市或地区，为环境保护作出贡献的同时，还能为相关的成果推广单位取得一定的经济效益。2、国内外水平和发展趋势对于精细化工、农药、造纸、畜禽业废水的处理方法众多，但事实上，真正可采用的能达标的技术甚少。近几年在国内外，人工复合微生物的技术开始盛行。如美国的Microbe-Lift，日本的E.M，台湾的H.S.B等，被陆续地应用在许多难处理废水领域，都取得了一定效果。上海美境环境工程有限公司研制的高效复合微生物对制药、涂料、造纸、石油化工等领域的高难度废水有较强的处理能力。该技术有着极好的发展前景，具有运行成本低，处理效果好的特点。除上述高效复合微生物外，工程菌的研究与应用也有报导，当前世界上已发现有30余种质粒控制着细菌的降解能力。瑞士Kulla分离到2种可降解偶氮染料质粒的假单胞菌，应用质粒的转移术，获得了同时可降解2种染料的脱色工程菌。Chakrabarty等把能降解石油、农药、抗重金属及工业污染的4种质粒转入假单胞菌中去，获得了有4种质粒的工程菌，在几小时内能将普通菌要4天才能完成的除油污任务完成。不过这种技术尚无工程实绩的报导。高效复合微生物的选择、培育及其应用是当前发展的趋势。用微生物法处理废水的专利很多，但对难处理领域（制药、造纸、涂料、染料等）有实效的工程规模的报导极少。上海美境环境工程有限公司对新昌制药股份有限公司废水的处理及对上海石化丙烯腈含氰废水处理进行查新，其结论是“国际先进、国内领先”。3、市场需求据有关统计资料，重庆现年排工业废水10.5亿t,其中50%未经达标排放，直接排入两江(长江和嘉陵江)，年排生活污水3.5亿t，基本未经处理直接排放。每年约有54万t污染物直接或间接排入长江和嘉陵江，对三峡库区造成严重污染，特别是一些高难度有机废水对三峡库区的水质污染危害最大。如2000年排放三峡库区的工业废水中就有悬浮物4.81万t，石油类384.58 t，硫化物366.26 t，氰化物12.68 t，挥发酚6.45 t，六价铬3.81 t，砷2.35 t，铅0.54 t，汞0.20 t。据前2年国家计委统计，我国每年仅工业排放的废水高达215.5亿吨，COD量为681万吨，废水处理率为75%，达标率仅为55.5%。未能达标排放的工程中，多半系高难度有机废水，为一般微生物难以降解的工程，目前全国532条河流中已有82%受到不同程度的污染，其中污染较严重的占79%，据估计每年因水污染造成的经济损失已达400亿元。此外还有数以千万吨的畜禽场污水的污染。本技术开发成功，不但能有效解决重庆化工医药行业高难度的有机工业废水污染问题，而且能对重庆市内一些相关行业的有机废水扩大应用范围，使三峡库区的水污染得到治理，保护三峡库区的水质，保护三峡库区的生态环境。同时该技术还可在全国范围内推广应用，将对我国高难度的有机废水治理作出贡献。二、研究目标、主要研究内容和技术关键、特色1、研究目标（1）、针对重庆三峡库区高难度污水的特点，如大分子、杂环多、色度高、富氮化、盐、硫含量高、有毒等，普通活性污泥法难以达到理想治理效果而选育特殊微生物（氧化还原菌、耐盐梭菌、脱硫杆菌、硝化反硝化菌等）进行复合，制成针对包括硝基、苯环、蒽环、萘环、杂环化合物、抗生素、色素物质、高含硫量、高盐份在内的多种类型的复合菌种，为不同类型的高难度污水处理提供国内领先的治理菌种，力争选育出治理10种以上有毒物质的复合特性化菌种。（2）、为重庆市典型高浓度难处理有机废水提供可实际应用的工艺技术，选择2家企业（化工、医药各一家）进行复合微生物工程治理效果示范，其技术达国内领先水平。2、主要研究内容（1）、通过正交试验筛选菌种，进行菌种的定向培养、定向构建工作；（2）、特殊微生物对环境影响的评价；（3）、特殊微生物对典型高浓度难处理有机废水的处理效果评价；3、关键技术（1）、适应多种污水种类的特殊微生物的筛选与定向培育技术；（2）、特殊微生物的扩大培养技术（培养基及培养方法）；（3）、特殊微生物的复合调配技术和复合保存技术；（4）、高效复合微生物的运输及复苏技术；4、技术特色同常规处理方法相比，提高了废水的可生化性能和出水达标的稳定性，在工艺参数的选择上突破经验范围，可以较经济的方法达到去除污染物的效果，减少处理过程中带来的副产物。三、拟采取的研究方法、技术路线和工艺流程（含可行性分析）1、 研究方法高难度有机废水之所以不易被微生物所分解，其主要原因是废水中含有毒性物质，而毒性物质则是在一定浓度下会对微生物产生毒害及抑制作用的物质，主要如下表：有毒物质抑制浓度(mg/L)有毒物质抑制浓度(mg/L)CN20Phenol100S30HCHO150S2150CH3COCH36000Cl21油酯50Cl10000NO236NH3200CH2=CHCH2NCS2NO35000CH3CSNH20.5SO425000Mercaptobenzothiazole0.1CH3COO150C8H10O0.1治理高难度有机废水主要可从两方面的途径入手：一是除去有毒物质，二是寻求对毒性物质耐受力强、分解力强的微生物，通过微生物的作用，将其消除。本项目便是通过第二种途径实现对高难度废水的有效治理。通过培育针对重庆库区高难度有机废水所含有毒物质的特性化菌种，利用多种微生物的复合协同作用，达到有效治理高难度有机废水的目的。2、技术路线和工艺流程不同类型的污染物工艺路线略有区别，其基本工艺流程为：工业废水-前处理-高效生化反应器（特殊微生物）-排放（国家一级排放标准）。针对不同水质，选育特殊微生物（耐盐、抗硫、破环、脱色等功能）进行复合调配，达到预期效果。3、可行性分析上海美境环境工程有限公司已有复合菌培育中心，已选育出醋化醋杆菌、反硝化产碱菌、硝基还原假单胞菌、脱氮硫杆菌及排硫硫杆菌等为主的110多种特性微生物，并已在多个行业多方面初步应用取得了明显效果。其应用结果表明该菌系具有：1）降COD快（COD从7000mg/L降至100mg/L以下仅需3天）；2）脱氮效果好（NH3-N能从300mg/L降至25mg/L以下）；3）耐硫酸根（一般微生物受抑制的SO42-浓度约5000mg/L，该菌系则大于25000mg/L，比一般微生物高出4倍多）；4）抗盐能力强（一般微生物CL抑制浓度约在10000mg/L，该菌系则大于30000mg/L，比一般微生物高出2倍多）；5）破杂环速度快（含有苯酚、喹啉、甲酚、甲基喹啉等物质的废水，利用该菌系只需12小时，便可较彻底的破环，水解）。随着本课题的研究深入，应用技术将会更完善，技术人员对技术的掌握与管理经验也会更加丰富，因此，本课题的风险性极小。四、进度安排及达到的技术和经济指标1、计划年度安排用18个月的时间完成各类高效菌的选育、培养、复合、保存、运输及复苏技术研究，以及2个示范企业的工程应用效果考查；2、技术和经济指标（1）技术指标经处理后的废水稳定达到国家一级排放标准，具体指标如下： 国家一级排放标准（GB8978-96）污染物CODcrBOD5NH4-N色度SS出水标准100201550倍20（2）经济指标针对三峡库区高难度有机废水选育的特殊微生物，其针对性强，可解决多种行业的废水治理难题，推广应用面广。用此技术推广应用，预测年可实现销售收入4000万元，利税1800万元，其中利润1500万元。五、前期研究基础（可附相关证明或说明）及现有条件（含设备手段等）和优势1、前期研究基础 上海美境环境工程有限公司针对不同水质育制出含产碱菌属的反硝化产碱菌（Alcaligenes,denitrificans）、产碱假单胞菌属的恶臭假单胞菌（Pseudomonas putina）、硝基还原假单胞菌(Pseudomonas nitroreducens)、敏捷食酸菌（P.Facilis）以及硫杆菌属的脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrifican)、排硫硫杆菌(T.Thiooxidans)等110多种特性化微生物。课题组近十年来共取得各类科研成果几十项，并获多项专利技术，包括“工程菌MSBR法处理制药废水”、“气囊市高效生物滤池处理食品废水”、“上海市城市污泥处置”、“上海桃浦工业区污水处理工程设计研究”、 “上海石油化工有限公司水质净化厂工程设计研究”和“国家863计划”等，为本课题的建立打下了良好基础。2、现有条件和优势上海美境环境工程有限公司针对不同水质育制的醋化醋杆菌、反硝化产碱菌、硝基还原假单胞菌、脱氮硫杆菌及排硫硫杆菌等为主的复合微生物已在焦化、染料、涂料、制药等系统试用，均取得了良好的效果，并初步建立了菌种培育中心。课题组既包括具有丰富经验的微生物专家外，还有熟悉污水厂设计、建设、管理运行经验，长期从事环境工程领域各种实用技术的开发应用和推广工作的技术人员。同时，课题组主要成员近年来完成的高难度有机废水课题研究、工程设计、调试中，对典型的高浓度难处理有机废水性质曾经进行过较全面的性能分析，已有似醋酸杆菌、脱氮硫杆菌、纤维分解菌等近百种酸化水解菌为基础的复合菌，已在多方应用取得成效，这些都为课题组顺利完成本课题提供了良好的工作基础。六、主要研究人员情况姓名部门及职务技术职称年龄近年取得的主要科技成果情况（包括学术论文）联系电话严青上海美境环境工程有限公司 总经理高工37在复合微生物应用于不同类别的高难度废水处理中，先后攻破了二十几个难关，在多个行业的应用中获得成功武厚上海美境环境工程有限公司 总工高工64主持及参与研究了13项部、市级重点攻关项目，其中有9项获得了部、市级重大科技进步奖，在国内外发表了学术论文64篇，并有多篇在国际会议上宣读。主编或作为编委完成著作7本，为国务院特殊津贴专家国华上海美境环境工程有限公司 副总工高工38主持完成了8项市级、国家级重点项目，发表论文9篇锡渝重庆化医控股（集团）公司 副总工高工50组织重庆医药行业环保治理成绩显著，2000年被评为全国环境保护先进工作者、准备工作情况和拟采取的主要措施重庆化医控股（集团）公司下属部分企业如重庆川染化工总厂、重庆大新药业有限公司、西南合成制药股份有限公司等均有一定的装置，可供研究应用。上海美境环境有限公司已有110种特性微生物，并针对不同水质育制的醋化醋杆菌、反硝化产碱菌、硝其还原假单胞菌、脱氮硫杆菌及排硫硫杆菌等为主的复合微生物已在焦化、染料、涂料、制药等系统试用，均取得了良好的效果。本项目以利用化医集团下属企业的现有设备和条件为主，依托上海美境环境工程有限公司现有特性化菌种，针对不同水质育制适宜重庆的高难度有机废水的复合菌种。主要措施：1、国内外资料检索分析，确定具体细致的实验方案，细化到每个单项指标；2、典型高浓度难处理有机废水的确定；3、实验室各种基本性能初步测定研究，确定中试规模研究的主体控制参数；4、中试规模研究的各种性能长期监控研究；5、实验室分析研究的深化，参数的优化；6、现场中试研究的优化控制和各种相关研究；7、完成实验研究的技术报告和经济分析报告；8、课题鉴定和继续跟踪研究。八、项目实现后的经济（社会）效益： （单位：万元） 预期经济效益新增产值新增税金新增利润节约价值创 汇（万美元）完成并形成能力后直接效益/年完成后间接效益/年文字说明：（含社会效益）针对三峡库区高难度有机废水选育的特殊微生物，其针对性强，可解决多种行业的废水治理难题，推广应用面广。用此技术推广应用，预测年可实现销售收入4000万元，利税1800万元，其中利润1500万元。预测推广应用后，每年至少可去除COD30005000吨，废水色度、NH3N、COD等指标均符合排放标准，将为三峡库区的环保事业作出较大贡献，社会效益明显。预期经济效益表各栏应尽力如实填写，无内容应填0，不能空格九、经费概算： （单位：万元）总投资： 450 其中：1、申请科委补助： 50 2、自筹资金金额： 400 来源： 企业自筹 3、其它资金金额： 来源： 十、资金主要用途及用款计划： （单位：万元）主要用途：科 目用途摘要说明金 额研究、试验费研究经费、工资、差旅费等20 必须的材料、设备和仪器费用于实验和检测用的仪器、设备、原材料130其 它技术应用示范经费300合 计450 用款计划：2002年2003年年合 计用 款 金 额300150450其中市科委资助302050自筹及其它资金270130400十一、拟新增主要仪器、设备： （单位：万元）名称、规格型号仪器设备来源单价数量金额备注小 计9710升微生物培养罐100升微生物培养罐500升不锈钢发酵罐5m3不锈钢发酵罐空气过滤系统贮槽超净工作台摇瓶机分光光度计国内国内国内国内国内国内国内国内国内510152520102.51511111（套）22151015252010525 十二、其它协作单位及其分工1、必要的支撑条件和组织措施本项目由重庆化医控股（集团）公司、上海美境环境工程有限公司两家联合承担。重庆化医控股（集团）公司是重庆市政府出资组建的国