催化铁还原-生物耦合技术开发及工程示范

针对示范工程依托单位--绍兴市大型工业污水厂有毒有害工业废水难以生化处理的问题,从工程应用角度开展了催化还原新型生物预处理技术研究。现以刨花状铁屑废料为零价铁来源已开发出Fe-Cu、Cu/Fe、Ag/Fe和Pd/Fe等系列催化铁双金属材料;以零价铁腐蚀产物为Fe2＋来源开发出多羟基亚铁络合物（FHC）、Cu/FHC、Ag/FHC和Pd/FHC等系列催化还原新材料;制备出适用于大型化工废水的催化铁单元化滤料、催化铁载体式水解酸化填料、防堵塞的催化铁流化载体填料等三种可工程化应用的单元化填料。形成合置式催化铁/水解酸化＋CAST、合置式催化铁/水解酸化＋悬浮填料池、分置式催化铁/水解酸化＋CAST耦合工艺和成套技术三套及其系列装置,以及催化铁协同混凝沉淀＋好氧生化耦合处理酸性化工与碱性印染废水耦合工艺一套,并成功构建处理规模为2000m3/d的示范工程。研究成果对提高我国工业废水的整体处理水平及为我国水体污染控制和节能减排目标的实现提供重要的技术支撑。     

硫酸和制药行业典型难处理废水的处理与综合利用新技术

本项目分别针对两类典型的难处理高浓度工业废水——重金属和难降解有机物,包括硫酸、制药两个行业的典型难处理废水的达标排放与综合利用问题。这两个项目的工程实施地均处于湖北省东部工业圈,技术特点的共性在于都以资源回收为技术出发点,通过选择性的将废水中重金属或抗生素等难处理化合物高纯度回收和综合利用,有效降低了废水的处理难度,并实现了达标排放,对难处理高浓度工业废水提供了新的处理思路,发明的具体技术和工艺途径对于环保科技进步起到了推动作用。     

催化还原技术强化废水生物处理工艺开发

工业废水中毒害有机物,单一生物方法不能有效处理,是水污染控制的难点.国内外对高级氧化方法进行了大量研究,但因反应条件苛刻、成本高,没能大规模应用.本成果在归纳毒害有机物分子结构共性基础上,原创性地研发出催化还原技术,即通过强化内电解还原反应破坏有机物毒性官能团,消除对微生物的抑制,与生物处理方法耦合,实现物化与生化相互强化、协同降解污染物、同时脱氮除磷.工艺应用于工业园区废水处理优于规定标准.本项目属水污染控制领域.     

超级工程菌剂和解毒酶制剂的开发

国家863重大专项“超级工程菌剂和解毒酶制剂的开发”课题（编号：2002AA601160），针对含难降解有毒有害有机污染物工业废水特别是农药废水的特点，克隆了6个解毒酶基因，完成了超级工程菌高效表达载体的构建与解毒酶基因的高效表达，解毒酶结构基因的定点突变和改造。开发出环境安全性高、适应性强、生物降解广谱的高效超级工程菌5种；可用于生产实践的解毒酶4种；高密度发酵培养达到中试水平。开发出性能指标高于传统技术30％以上、适合于超级工程菌生长的环流式深床生物反应器，适合于解毒酶反应的膜-解毒酶-生物反应器等集成生物处理新技术。     

微生物降解芳烃污染物及其在生物修复和生物催化中的应用

芳烃化合物作为最重要的化工原料已经广泛应用于医药、农业和化工产业中,并已造成了严重的环境危害。近年来,利用微生物对芳烃化合物代谢能力的多样性对环境污染进行生物修复、进而解决环境问题引起了广泛的关注。在分子水平、细胞水平和群体水平研究芳香烃代谢机理,不仅丰富了对微生物代谢途径多样性的认识,也是进行生物修复、生物催化、生物转化等相关研究的前提。本文针对近年国内外的相关进展,就微生物降解芳烃污染物及其在生物修复和生物催化中的应用等方面进行了综述,并对该领域来束发展方向进行了展望。     

水污染控制用系列新型炭纤维生物膜载体的研制与应用

通过将炭纤维的特有的生物亲合性和快速固着特性等优异性能引入污水处理用生物膜载体的设想,系统地研究了生物炭纤维结构特性的形成规律,解析了生物炭纤维微生物固着化的影响因素与机制,阐明了炭纤维的生物固着化特性、生物降解机理及生化反应动力学行为,成功地将该技术应用于工业与生活污水处理。该研究不仅可为生物膜理论的深化及新理论的建立提供了理论依据,还能大幅度提高生物膜法的生化降解能力与效果,从而解决了微生物固着、降解效率较低的难题。本课题是材料科学、生物科学和环境工程等多学科交叉结合的应用研究项目,通过这一研究将为开发一种新型的环保功能材料与快速高效水处理装备奠定基础。该技术可使微生物高效固着,故较以前生物膜法相比：①可快速高效化;②水处理设备小型化;③适于难生化物质废水处理。因此,这一环保新材料在生物膜法水处理上的应用将可能从根本上解决软、硬质微生物载体的问题,使生物膜法处理技术取得突破性进展。该项目构思新颖、观点明确、应用前景广阔,此研究结果具有前沿创新性,达到国际领先水准。     

污水处理微氧新技术

本文阐述了微氧技术的产生与作用机理,综述了微氧技术在污泥消化、改善出水水质、生物脱氮、降解难降解物质和消除中间代谢产物的抑制作用等5个方面的研究进展.     

不同酸值油脂为原料连续生产生物柴油用负载型固体酸/碱催化剂研究

近年来能源危机和环境问题日趋严重,生物柴油逐渐成为人们研究的热点。生物柴油与矿物柴油相比,具有优良的环保性、安全性、润滑性和可再生性等优点。目前工业上使用的生产生物柴油的方法均是均相催化间歇式工艺,该工艺劳动强度大,反应时间长,反应所需温度高,不易进一步扩大产量。     

生物质的抗降解性及其生物炼制中的科学问题

木质纤维素资源的化学成分和结构复杂,目前还缺少能够破坏纤维素结构稳定性的低成本技术,生物降解转化的效率还不能适应大规模工业化要求。国内这方面基础研究相对薄弱,急需针对生物质抗降解屏障与生物转化的难点,围绕其中3个关键科学问题开展研究：（1）植物生物质是如何抗生物降解的——从生物降解转化的角度深入研究这一系列抗性屏障的特性,寻求破解之道,是实现生物质高效转化的基础;（2）微生物是如何攻击植物生物质抗降解屏障的——深入研究微生物降解木质纤维素的机理、多样性以及酶系合成调控,探寻人工构建低成本且高效的复合酶系的可能途径;（3）破解抗性屏障和提高转化效率的可能途径——分子生物学和系统生物学研究的发展为生物的定向设计与改造提供了可能,通过设计和改造植物、微生物及其降解酶系,选育适于转化纤维素为大宗平台化合物的微生物,研究其代谢调控,构建代谢工程菌,研究定向转化的过程及相关产品,结合物理化学预处理技术的研究,可望集成和设计出新的木质纤维素类生物质生物转化液体燃料和化学品的综合生物炼制技术方案。     

城市污水水解--好氧生物处理工艺

一、主要技术内容 该工艺中的水解池是一种新型厌氧反应器,避免了厌氧反应中时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段,而是利用水解、产酸菌可以迅速降解水中有机物的物点,形成以水解产酸菌为主的厌氧上流式污泥床,由于水解池集生物降解、物理沉降和吸附为一体,在与初沉池停留时间相近的情况下,有机物去除效果显著高于初沉池,并且能将污水中的难降解的大分子有机物转化为小分子有机物,提高了污水的可生物降解性,使得后续的好氧处理所需的停留时间缩短,能耗降低.与此同时悬浮固体物质(包括进水悬浮物和后续好氧处理中的剩余污泥)被水解为溶性物质,使污泥得到处理,从而取消了传统工艺中的污泥消化池,实现了污水和污泥的一次性处理.     

白腐真菌木质素降解酶发酵调控技术

白腐真菌是一类高等丝状真菌，其产生的木质素降解酶系具有强氧化性和非特异性的特征，可彻底降解木质素，并能有效降解环境中的许多持久性有毒有机污染物，在造纸工业的生物制桨和纸浆的生物漂白、水污染控制和土壤修复等方面具有重要的应用价值。白腐真菌木质素降解酶的应用有赖于酶的高效大规模生产，对白腐真菌进行木质素降解酶的发酵研究始于20世纪80年代，但目前，尚未见大规模生产的报道。     

可循环氧化剂氧化高硫高砷难选金精矿或氰化尾渣提金及综合利用

本课题主要研究“三相流化床中催化氧化高硫高砷金精矿或尾渣提金银及综合利用”。开发了一种适合NOx催化氧化金精矿的三相循环流化床，选择并主要进行了可循环催化氧化剂（NOx）的设计、初步优化，在再生系统中完成NOx再生与循环，研究了温和条件下NOx催化氧化高硫高砷金精矿化学动力学，同时研究了O3、双氧水。利用压力传感器、电导率仪、溶解氧仪等设备结合传统的流化床研究方法和手段对本流化床进行了参数优化，进而用该流化床处理了几种典型的难选冶金精矿或尾渣，不仅提高了金银的提取率（高达90%），而且对预处理尾液进行了净化和综合利用。     

海洋生物多糖高分子链定长切割分子器的研究Ⅰ——制备窄分子量分布低聚壳聚糖

海洋动植物与微生物富含天然多糖，多糖降解产物低聚糖有着优良的生物生理功能，充分发挥其功能需要聚合度尽可能单一的低聚糖，以可作为药物使用。然而目前还无法通过控制降解获得均一聚合度的低聚糖，甚至常规的降解方法还很难获得窄分子量分布的低聚糖。针对这一难题，我们希望通过设计合成一种功能分子器件，即海洋生物多糖定长切割器件，达到对多糖定长切割的目的。     

井下作业生产中废液控制及资源化处理技术

井下作业废液具有“含油量高、矿化度高、微生物含量高、机杂高、腐蚀率高，控制难、处理难”的“五高两难”的特点。本文以JS油田井下作业过程中废液控制与处理新技术为例，阐述油田井下作业过程中废液控制及资源化处理工艺技术。     

石油污染土壤微生物修复技术

由于石油工业的迅速发展,石油泄漏造成的环境污染日益严重,其中对土壤的污染尤为严重,我国石油污染土地面积约20万平方公里。长期的石油污染不仅破坏了土壤结构,石油中多环芳烃对人还有致癌、致突变和致畸等作用,石油污染土壤给生态环境带来了巨大危害。20世纪80年代发展起来的微生物修复石油污染土壤技术由于其操作简单、费用低、效果好以及无二次污染等优势已经成为石油污染治理方法的主流。但是,微生物降解石油速度缓慢、存活率低、现场盐碱度、温度、污染物种类及浓度等多种因素的影响,限制了微生物修复技术的应用。因此,寻找环境适应性强的高效石油降解微生物菌株,建立石油污染生物修复强化工艺以及联合生物修复技术,己经成为改进和完善石油污染生物修复技术工艺的关键。     

高盐碱化石油污染土壤及石油废水的生物治理

本研究研发高盐碱石油污染土壤和废水的生物-物理协同修复关键技术,利用耐盐碱石油烃降解菌和表面活性剂生产菌,辅以土壤改良剂,提出盐碱化、板结化土壤石油污染的生物修复和油田废水处理新方案。采用自然环境中筛选的土著微生物进行驯化,对生态环境影响极小,构建多功能微生物菌群,研发微生物菌群的高密度发酵技术和多功能微生物菌剂及有机肥使用工艺,为高盐碱含量石油污染土壤和石油废水的生物治理提供了数据支撑。     

精细（手性）化学品制造中的生物催化与化学催化整合策略

绿色化学和社会可持续发展需求对物质加工手段提出了更高要求。生物催化和化学催化的交叉整合可以实现两种技术的优势互补,从而提高原子效率,减轻环境压力,降低生产成本,在精细（手性）化学品合成新工艺的开发和工业化生产中具有十分广阔的应用前景。生物催化和化学催化的交叉需要生物学家和化学家的紧密合作,着重解决生物催化和化学催化反应的相容性,生物催化反应类型的拓展及其分子催化机理的认识,及生物催化剂的快速商品化、工具化技术等问题。     

环境友好表面活性剂及绿色润滑油产品技术开发

以我国丰富的木本油脂、松脂、蓖麻等生物质资源为原料，针对非粮油料生物质利用过程中存在的技术瓶颈问题，开发木本油脂、蓖麻生物质资源的预处理、催化转化、深加工制备功能产品表面活性剂、能源产品蓖麻基润滑油、关键化工中间体癸二酸中间体等环境友好制备工艺。研究生物基表面活性剂制备工艺技术，创制松香双子表面活性剂、油脂基阳离子和水溶性表面活性剂、漆脂基乳化蜡及表面活性剂、稳定的水果和包装纸用乳化蜡等新产品；建立中试示范生产线。通过对示范工艺系统优化和技术集成，实现木本油脂、非粮非木质生物质蓖麻的综合利用，将为木本油脂高值利用、替代石油的蓖麻基可生物降解能源产品的产业化提供可靠的技术支撑，为我国生物基材料的发展起示范作用。     

非水相生物催化的最新研究进展和研究热点

生物催化的主要挑战是将生理状态下作用的酶转变为工业过程中苛刻条件下执行功能的催化剂,其中非水相生物催化是工业生物催化的一个重要方面。近年来工业生物技术飞速发展,生物催化领域也取得突破性进展,生物催化剂在非水相中活性及稳定性研究、耐溶剂生物催化剂的筛选构建及修饰和改造、生物相容性和环境相容性好的绿色介质等研究方面也有很大进展。最近的研究热点和未来几年的研究方向主要是：基于基因组信息的耐溶剂酶的虚拟筛选和构建;基于自然界筛选新酶基因的耐溶剂酶的重构和改造;离子液体等环境相容性好的绿色介质系统等几个方面。     

纺织印染废水治理的现状及未来发展的思考

本文首先对印染废水的处理方法进行了归纳总结,着重介绍了目前在华南地区常用的水解酸化一接触氧化法生化,该工艺废水的CODcP总脱除率达84．4%,色度脱除率为97．2％。探讨了减少废水排放的方法,着重提出了纺织印染废水深度处理并回用的新工艺——“臭氧化学氧化-曝气生物滤池”,通过此工艺的深度处理,出水的COD值能低于;30mg／L,浊度低于1NTU,色度低于2倍。