MDS2710在污水处理上的应用

第一篇：MDS2710在污水处理上的应用

某污水处理厂无线方案

一、系统需求：

污水处理厂数据采集及控制系统。最远传输距离：20公里。主要采集的现场设备状态量。总共三个现场站，一个中控室。现场站和中控室之间要求双向通讯，现场站向中控室上传采集的数据和状态量，中控室向现场站发送命令。

二、需求分析：

现场站与中控室之间传输的数据量不大，采集数据及控制指令的时延要求不高，但由于系统需要控制，所以对无线链路的稳定性及可靠性还是有较高的要求。三个现场站为平房，中控室为3层楼，4个点天线架设高度均不高，目前对现场无线环境及地理环境均不清楚，天线如何架设？无线网络如何规划都需现场测试后再定。其中最理想的情况就是中控室楼顶架一个全向天线，三个现场站房顶架3个定向天线；如果因为地势起伏原因造成无线链路无法联通，一个办法是采用架设天线杆升高4个点的天线高度；另外一个办法是要选择一个中继点，该点位置比较高可以稳定的与4个点（中控室和3个现场站）通信。

三、设备选型

目前用于工业数据采集及控制的无线方式有两种：公网方式和专网方式。

公网设备最大的好处是可以利用现有的公网设施，只要公网覆盖的地方就能很快的接入，前期投入小；但缺点也很明显，一是整个数据网络的管理依赖移动公司和互联网，一旦出现问题无法自己解决，二是GPRS电台时延很大，不适合要求快速反映的采集及控制系统，特别是对控制时延要求较高的系统，最后一点是使用公网的费用不是一次性投资，如果采集控制点的数据量比较大的情况，后续的网络使用费也会很高。因此公网多用于城市的路灯控制等对时延要求很低，数据量很小的应用。

专网优点是自己专用网络自己能够很好的控制管理，出现问题能马上处理，二是专网的时延非常小这点对控制来讲尤为重要，另外系统属于一次性投资，建成后不需要其它费用；不足是专网需要自己架设基站，对于大范围覆盖来讲需要多个基站才能实现。所以专网多用于一定范围内的企业内部专用的、时延要求较高，传输数据量较大的应用。

针对用户的使用情况，我们建议采用专网模式。考虑到系统实际使用的需求我们建议采用链路稳定、传输时延小的MDS2710A电台作为无线远程控制的链路，MDS2710A电台工作稳定、接受灵敏度高、传输时延小，具有无委会核发的核准证，可以保证使用申请的频点不会受到其它设备的干扰，其无线传输速率可达9.6kbps,完全能够满足用户传输的需求，电台发射功率高，接受灵敏度好，链路稳定性高，能够保证无线的远距离传输。

四、组网模式：

MDS2710A数传电台采用点对多点轮寻模式，支持点对多点组网，用户将来如需增加现场站的数量非常方便。

考虑到现场站和中控室的天线位置都不高，如果中控制与现场站之间地势教平缓、障碍物阻挡不严重的情况，可以采用点对多点的方式，如图一所示。但如果中间地势起伏较大或障碍物遮挡厉害的，则需要在中心找到一个高点做中继，如图二所示。系统拓扑结构示意图如下所示：

图一 点对多点模式

图二 中继模式

五、网络管理

为方便用户对整个系统管理的要求，MDS电台可以提供网管功能，通过INSITE网管软件，用户在中控室即可对各个从站电台进行实时的状态监控和参数修改，从而实现远程管理。

第二篇：浅析信息技术在污水处理中的应用

浅析信息技术在污水处理中的应用

摘要：在第三次科技革命中，电子信息技术有了突飞猛进的发展，而且也越来越多地应用到传统的一些工业领域

。污水处理对保护水环境有着极为重要的意义，污水处理厂就是污水处理的前沿阵地。从前的污水处理厂处理工序复杂，不仅需要消耗巨大的时间、金钱、人力，而且往往效率也很低下。信息技术的发展在一定程度上就有效地解决了这些问题，将大数据技术等现代信息技术巧妙地运用到污水处理当中，不仅实现了各项资源的合理利用，并且保证了污水处理的高效率、高质量。但在信息技术的应用过程中也出现了一些问题，要重视这些问题并提出适当的解决方案，确保信息技术的合理运用。

关键词：信息技术；污水处理；应用

一、各项信息技术在污水处理中的应用分析

（一）物联网技术的应用分析

物联网是在互联网基础上进行延伸扩展的一项技术，它能将物物相连，在物与物之间进行信息的交换与通信。将物联网技术应用到污水处理系统中，使其实现了智能化、信息化。污水处理不再像从前一样需要工作人员时时监控，现在只需通过监测窗口就能掌握污水处理的每一道工序和每一处细节，各项数据也能进行实时监控并被一一记录下来。物联网技术通过智能感知技术便能采集污水的温度、湿度等各项数据，然后通过通信系统将数据发送到中央处理系统，系统经过普适计算分析后做出决策，再将决策内容发送到具体的设备处理器中，最终污水处理系统中的各项设备就可以做出智能精准的调整，更好地净化污水，增加可利用的水资源。

（二）大数据技术的应用分析

对大数据技术的应用的关键不在于掌握巨大的数据信息，而是在于对这些信息进行归纳分析和专业处理，使无序庞杂的信息变为条理有意义的信息。大数据分析不是对信息的收集，而是对信息进行再加工和再生产，是将信息进行增值处理的一项技术。污水处理是一项繁杂的任务，它的监测设备往往收集了大量的信息，但这些信息数量大、种类多、变化性强，我们往往不能直接看出数据背后的有效信息，由此便需要引入大数据技术。首先，应用大数据技术建立污水处理数据的数学模型，科学有效地分析筛选数据，对水质进行有效监控。其次，建立污水处理数据云平台，有效记录每次的处理数据，分析计算出相应的数值、指标，制定有效的污水超标治理方案。同时根据标准数据参数预防污水指数超标等情况的出现，做好应急方案。大数据的处理模式保证了信息处理的高效性和精密性，真实有效地反应污水处理的各项数据，计算出要监控的各项数据指标。

（三）软计算技术的应用分析

软计算技术是污水处理中必须要运用到的一项技术。污水处理系统是一项复杂的、动态的系统，在测量监控的过程中，一些不稳定、不确定的数据很难被实时测量，为了解决这个难题，就要运用软计算技术。与传统计算严格、精确的计算方法不同，软计算主要在不稳定、不精确的环境中进行推理计算，主要应用模糊集合理论、近似推理等方法。软计算的计算方法，有利于我们快速掌握和了解污水处理过程中的各种参数变化，将数据更加快速地显示和储存，使前沿控制更加快速有效。

二、信息技术在污水处理中的作用

(一）物联网技术在污水处理中的作用

物联网技术在污水处理中的广泛应用使污水处理实现了无人化、智能化，节省了大量的财力、人力，实现了数据的实时监控和即时录入，并且提高了污水处理的效率与质量，减少运营和耗材的消费，解放了劳动力，并且通过计算分析使水资源的利用率提高，坚持了可持续发展战略。管理人员可以在计算机端查看污水处理系统的运行信息，实现对污水处理每一个环节的有效监控，当有异常情况出现时，系统会自动发送信息通知管理员，使管理员及时做出调整。

（二）大数据在污水处理中的作用

大数据技术在污水处理过程中有效地降低人工劳动的强度，优化了各个环节的操作流程，使各项信息得到二次加工，优化了系统设计。此外，在数据监控过程中也能够及时发现数据的异常，能够让系统人员尽快采取措施解决相关问题，避免事故的发生。大数据系统还为污水处理的装置筛选、工艺处理、选择优化等提供了必要的数据支持。大数据技术使污水处理流程优化，使各项数据得到增值，提高了污水处理效率。

（三）软计算技术在污水处理中的作用

物联网技术和大数据技术解决了污水处理中较为精确的数据分析问题，而软计算技术就解决部分不稳定、不确定的数据的分析与处理问题。污水处理系统并非是单线输入单线输出的线性系统，它是极为繁琐的多输入多输出的一个动态系统，在处理过程中要求输出的水质量稳定且符合相关标准，但反应水质好坏的指标在这个过程中难以用仪器测量，这个时候，只能运用软计算技术进行测量。它通过各种计算方法的组合测量，采用分布处理的方式，在短时间内进行大量运算，反应现场情况，适应现场环境，降低不确定性。

三、信息技术在污水处理中面临的问题

尽管信息技术对于污水处理有很积极的意义，但在运用过程中也出现了一些不可避免的问题。

首先，行业内总体信息化水平不高。与计算机等行业相比，污水处理的信息化水平还有很大不足，而且在行业内的发展也很不均衡。虽然大部分的污水处理厂已经开始采用信息技术，但仍有部分污水厂并未实现机器的更新换代，较老化的硬件设备不能够满足信息化的需要，因此，也就不能够发挥信息技术在污水处理中的作用。

其次，实际流程并未实现信息化，信息系统的效率并未达到预想水平。在控制室的值班人员可以根据大屏幕对现场情况进行处理，但一线的值班操作人员却并没有从信息化系统中受益，同时他们也缺乏对信息化系统的应用经验，极度依赖专业的技术人员，使整个信息系统的效率并未想预想当中的那样高效，发挥不出信息系统的优势。

最后，缺乏相应的安全防护系统，如果有人恶意攻击污水处理厂的信息系统，就很容易导致信息泄露，造成巨大的财产损失。主要是因为信息系统中所采用的Windows操作系统没有加密和防护技术，很容易遭受外部不法分子的攻击和利用，使数据丢失，系统紊乱。数据库系统也存在着非常多的安全漏洞，很容易导致重要信息丢失和损坏。

四、信息技术应用问题的相关对策

首先要投入适当资金更换信息化需要的硬件设备，满足污水处理信息化建设的需要。其次，要加强对一线操作人员的信息化培训力度，让他们也体会系统信息化带来的好处，提高信息化系统的使用效率，与生产实际情况相接。优化相关管理制度，明确各级人员的职责分工，避免违规操作和怠慢工作现象的发生，降低安全隐患。最后，建立专业的安全隔离屏障，在各个基层站点配置防火墙，阻止来自外部的攻击。值得重视的还有要对信息数据库进行加密和防护，保障数据的安全。

五、结语

本文介绍了在污水处理过程中运用到的几种信息技术，分析了它们在具体操作中的运用，以及在运用过程中存在的一些问题，也提出了相应的解决方案。从本文中我们深刻地认识到信息技术给我们的生活生产带来的便利，因此我们要利用这些技术，推动现代社会的不断发展，将更多的信息技术运用到污水处理当中，更好的节约资源，提高效率。继续利用信息技术发展污水处理产业是当今污水处理的大方向，我们还要继续深入研究，积极将信息技术与污水处理等实践操作更紧密的联系起来。要根据信息技术的特点，合理将其运用到污水处理的具体实践当中。

参考文献

[1]叶兴刚.大数据技术在污水处理运营中的运用[J].产业与科技论坛,2016,15(06):85-86.[2]王海宇,高连鹏,董春利.IT信息集成控制技术在污水处理厂的应用[J].自动化博览,2008(S1):134-137

[3]姚兴桂.浅谈信息技术在污水处理中的应用[J].中国新通信,2018,20(10):104

[4]许颖.污水处理厂的自动化系统的探究[J].科技创业家,2013(01):195.

第三篇：自动控制系统在污水处理行业的应用

自动控制系统在污水处理行业的应用

摘 要：以保定市银锭庄污水处理厂一期工程为背景，介绍了自动控制系统在城市污水处理工程中的组成及重大作用，并说明了该系统在实际工作中的可行

性。

关键词：污水处理；PLC；自动控制系统；SCADA 概 况

随着工业自动化技术的飞速发展和产品价格的不断降低，PLC（Programmable Logic Controller）技术和SCADA（Supervision Control and DataAcquisition）系统的应用范围和应用规模越来越大，大大加快了我国工业自动化的进程。近年来，随着中央和各级地方政府对城市基础设施建设和环境保护的高度重视，城市污水处理工程的建设正以前所未有的速度发展，决策人员、工程技术人员和运行管理人员所共同关注的一个方面就是怎样提高和保证这些工程设施的功能、效率和管理水平，所以创建适合自己的自动控制系统，使污水处理工艺流程按最优设

计方案运行，就显得尤为重要。自动控制系统在污水处理行业中的实例

保定市银锭庄污水处理厂一期工程设计排水量80 000 t／d，总变化系数KX＝1．3，其中生活污水占65％，工业污水占35％，采用带前置厌氧段普通活性

污泥工艺。工艺流程如图1所示。

进水水质设计为：COD≤330

保定市银锭庄污水处理厂一期工程自动控制系统采用集散式测控管理系统，控制系统采用PLC＋PC的监控方式，设置一个中央控制室和4个PLC现场控制站，分为管理层（中控室操作员站）、控制层（PLC控制站）和执行层（现场测量仪表）。中央控制室与现场之间通过Sattbus总线形式通讯。

图1 工艺流程图就地控制时PLC只能监测设备的运行状态，由现场工作人员手动操作设备；在自动状态下，中央控制室还具有自动（Auto）与手动（Manual）两种控制方式：当处于Auto方式时，机器设备完全由中央控制室计算机按程序设计要求控制，而中央控制室只能监测设备的运行状态，此时使用的控制方法是PID（比例微分积分控制）调节，其数学表达式为：

其中：ΔP为调节器的输出变化量； Kp为调节器的放大倍数； e为调节器的输入，即偏差；

Ti为积分时间；

Td为微分时间。

当处于Mannal控制方式时，中央控制室人员可以通过SCADA系统远程监控设备的运行，并通过计算机向机器设备发送指令。所用PLC均采用芬兰Alaflaf公司生产的系列PLC，配置有开放式的网络通信平台，支持串行通信、现场总线

通信。

分布控制系统示意图如图2所示。

2．1 中央控制室

随着4C技术（computer，control，communication，CRT）及监控软件的发展，使用上位机监控管理系统已成为大中型控制系统的流行趋势，以PC机作为上位机应用于控制系统中能提供一种良好的人机界面，减轻操作人员的负担，提高管理水平。本控制系统设有一个中央控制室，属于管理层。内有一面模拟屏和2台计算机操作员站。模拟屏可显示全厂的工艺流程及主要控制参数以及全厂的设备运行状态；2台计算机操作员站操作系统为UNIX，组态软件为Sattgraph1200。2台计算机操作员站互为备用，他们均可各自独立完成整个工艺过程的监控。操作员站具有以下功能：

（1）显示工程设备的运行状态，显示工艺流程的动态参数，显示相关参数的趋势、历史数据及历史记录。

（2）打印过程回路控制的参数给定值、报警记录和班报表等。

（3）报警设有优先级管理，任意管理均在屏幕上显示。

（4）在操作过程中，设有启动、停止和选择等软手动操作功能。

（5）实现编程、组态和修改等，操作员站装有功能强大的上位软件，以便

能方便、直观地组态和编程。

组态软件以UNIX操作系统为平台，用来操作图形、监控画面和图形内部管理。驱动程序用来构造和生成操作员站监控系统，提供了集数据采集、数据处理、流程控制、报警和报表打印等功能于一体的系统操作工具。图形界面包括2大部分：主画面和各个工艺阶段和报表、报警的分画面。主画面有全厂的所有厂房、设施设备和管道流向，分别用不同的颜色和形状表示，用来展示全部的工艺流程。分画面用来显示各个工艺阶段的详细参数和测量值，远程控制也需要进入到分画面进行操作。报表分画面用于打印和输出各个时段各个设备的历史数据，报警分画面用于设置报警级别、显示报警原因等用途。

2．2 PLC控制站

污水处理过程的共同特点是开关量多，模拟量少，以逻辑控制为主，闭环控制为辅。本控制系统根据工艺流程和生产控制要求及现场位置情况，设有4个现场控制站，包括进水泵房及马达控制中心、鼓风机房和脱水机房现场控制站。进水泵房和脱水机房及鼓风机房配有PLC操作员终端，可监视并控制PLC的运行状态和显示状态，代替常规设备如按钮、信号灯、数显表，并具有报警功能。每个PLC均由电源、处理器、接口、输入输出模块和通讯模块组成，他们之间通过Sattbus总线连接，每个PLC均采用相同的编程方法，有利于程序的编写和扩展。PLC工作方式为循环法，即每个周期扫描输入端口一次，读入输入模拟量和数字量，存入程序制定的存储单元；按照程序设计对每个模块进行检查，如发现错误，则运行相应的错误管理程序并报警；如各个单元正常，则通过输出模块管理各个设备的工作状态，控制机器运行。同时对这个周期的输入输出数据进行保存，通过Sattbus总线传递到上位机，进行数据曲线显示和报表打印。

2．3 现场测量仪表

污水处理厂的主要测量仪表有流量计、液位计、PH计、悬浮物浓度计、温度计、压力计、溶解氧计和取样器等。其中流量计按测量物分为气体流量计和液体流量计，按工作原理分为热传递流量计和电磁流量计，分别用于测量鼓风机输出的气体流量和管道污水

39和污泥的流量。液位计用于测量积水池和出水口的液位，量程为0～10 m；PH计用于测量进水和曝气池溶液的酸碱度。由于曝气池是整个污水处理工艺的核心，所以曝气池中的测量仪表作用非常重要，直接关系到污水处理质量。其中溶解氧计测量曝气池中污水的含氧量和曝气池中的微生物生存环境息息相关，必须控制在一个适合微生物生存的范围。溶解氧计将测得的数据传递到控制鼓风机的Oxygard系统，和系统设定值比较，根据差值由系统自动调整鼓风机的出风电磁阀门，控制鼓风量，防止曝气不足或曝气过量。悬浮物浓度计测量曝气池中污水的污泥浓度，传感器将水中的光线转换为电信号，变送器将电信号转换成4～20 mA标准信号，传递到Oxygard系统，经PID环节运算，再输出4～20 mA标准信号，控制鼓风量。曝气池阶段还有温度计和氧化还原电位计等，也十分重要，测量和控制原理大体和溶解氧计与悬浮物浓度计相同。所有的现场测量仪表的测量值都及时传送到中控室计算机操作员站，显示到

界面上。结 语

保定市银锭庄污水处理厂一期工程从建成运行到现在已经7年了，其自动控制系统运行良好，控制效果显著，达到了设计要求。由于其具有设计简单、投资少、控制效果好、易维护等优点，很适合中小型污水处理厂采用。

参考文献

［1］ 胡寿松．自动控制原理［M］．北京：科学出版社，2001．

［2］ 侯志林．过程控制与自动化仪表［M］．北京：机械工业出版社，1999． ［3］ 王洪臣．城市污水处理厂运行控制与维护管理［M］．北京：科学出版社，1997．

第四篇：纳米材料在污水处理中的应用

题目 本科课程论文

新纳米水净化技术去除饮用水中微污染物

院（系）

化学学院 专

业

化学教育

课 程

绿色化学 学生姓名

学 号

指导教师

二○一三年六月

新纳米水净化技术去除饮用水中微污染物

摘要：“应用纳米技术去除饮用水中微污染物的基础研究”和纳米试剂盒技术，可快速检测并清除污染物。这套包括新型纳米材料及配套处理程序的技术对控制饮用水源砷、氟等污染具有重要意义。关键词：纳米材料、饮用水、微污染物、检测、净化

在本学期的《绿色化学》课程的学习中，有一次老师专门提到了水污染，并且对饮用水的净化作了强调。我印象最为深刻的是老师的这句话：虽然平常在对水进行净化时，已经做到了除去颗粒，臭味，一些重金属以及有机物或无机物，但是，这远远是不够的，我们所饮用的水中仍然有很多含有大量微生物或者含有氯元素的物质，其在净化过程中并未完全除去，没有达到其标准。这时，我听着感觉毛骨悚然，一想到其中含有大量微生物，就有些后怕，所以在本次论文中，我收集了很多关于除去微生物的技术，主要是纳米技术。

污水中一般都含有细菌病毒、有毒有害的物质、悬浮物质、异味污染物等污染物，并对人们的生活和健康造成不良影响。因此，污水处理就是去除污水中的污染物，使得污水得到净化。

由于传统的污水处理方法不仅效率低，运行费用高，并且还存在二次污染的问题，因此污水处理问题一直没有达到理想的解决效果。

1、饮用水中微污染物的的种类、来源、危害

饮用水中的微污染物包括无机微污染物和有机微污染物。其中，无机微污染物主要有Pb(II)、As(Il1)、Hg(II)、Cu(II)、Cr(V)等金属离子和氟离子。饮用水中的重金属离子来源广泛，包括矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中产生的重金属离子废水，以及天然地质结构中缓慢溶出的重金属离子等。矿山工业产生的废水主要是采矿和选矿废水，其中含有各种矿物质悬浮物和有关重金属离子。有色冶金、加工业排出的废水中，多含有汞、砷、铬等元素。此外，一些轻工业和化学工业排出的废水也含有汞、铅、砷等重金属离子。若上述废水未经处理或处理不完全便流人江河，就对饮用水源造成了污染。饮用水中只要含有微量的重金属离子即可产生毒性效应，且具有持续性和放大作用，经过生物累积可以在人体内逐渐富集，长期危害人体健康。

有机微污染物也被发现在饮用水中广泛存在，可分为两大类：天然有机物(NOM)和人工合成有机物(soc)。NOM 是动植物在自然循环过程 中经腐烂所产生的物质，主要包括腐殖质、微生物分泌物、溶解的动植物组织及动物的废弃物等。SOC大多为有毒有机污染物，其中有些种类是致癌物或诱变剂等，是饮用水致突变活性增强的重要起因，如三氯甲烷、多氯联苯、杀虫剂、卤代脂肪烃、多环芳烃等。长期饮用含有微污染物的水，通过生物累积作用，可对人体产生致癌、致畸致突变等效应

有研究显示，自来水中有机污染物在一定剂量范围内可对细胞产生不同程度的DNA损伤作用。如果动物长期暴露于高剂量氯化消毒副产物中(例如三氯甲烷)，可以导致肝癌和肾癌。另外，饮用水氯化消毒产生的呋喃酮也会对人体产生毒害，是强致突变物质之一研究了瑞典婴儿的出生缺陷影响因素，发现饮用水中的三氯甲烷可以增加先天性心脏病的患病几率。另一项针对挪威全国新生儿的流行病学调查也显示，心脏病和呼吸系统的出生缺陷与饮用水中有机微污染物有着重要关联。与有机微污染物类似，无机微污染物(如重金属离子)也对人体健康产生长期的严重危害。一些重金属离子(如铅、砷、氟、镉等)通过饮用水进人人体并在体内积累，可导致机体代谢途径受阻，进而危害人体健康，甚至造成特殊的地方病。其中，砷已被美国疾病控制中心和国际防癌研究机构确定为第一类致癌物。

2、纳米技术在污水处理中的应用

纳米技术在污水处理中的应用主要为光催化氧化技术、纳滤技术和絮凝技术三种。

1)光催化氧化技术。光催化氧化技术可以有效处理氰化物、金属粒子及各种有机酸等物质，使污水中的污染物最终氧化降解生成H2O和CO2，据有关统计，已发现数百种有机污染物质可以通过光催化氧化技术进行处理。而这种技术作用的关键在于其光氧化催化剂，TiO2 被认为是目前最有效的光氧化催化剂。

由于纳米TiO2，光催化氧化技术具有无二次污染的特点，不仅降解效率高、无选择性，而且其氧化反应的条件温和，因此几乎适用所有的污水处理。

2)纳滤技术。纳滤(NF)是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在80-1000的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。纳滤技术属于压力推动的膜工艺，这种技术作用的关键在于纳滤膜。纳滤膜可以取代电化学和吸附的方法，对制浆和造纸工业废水中的污染物进行处理，可除去来自木浆漂白过程中产生的氯化物和深色物质。另外，纳滤膜也可用于纤维加工过程中漂白水的处理，以控制污染物的排放量。纳滤膜法水处理技术以其特殊的优势，获得了世界各国的水处理工作者的普遍关注，在水处理技术的研究和开发领域取得了可喜的成绩。纳滤原理: 源水 →源水泵 →机械过滤器 →活性炭过滤器 →精密过滤器 →高压泵 →纳滤主过滤系统

3)纳米絮凝技术。纳米絮凝技术是以纳米絮凝剂(如SiO2)代替传统的絮凝剂，由于纳米颗粒具有强大的吸附能力，因此通过吸附架桥、卷扫网捕等絮凝作用，可以除去传统絮凝法无法除去的污染物质，并且相关的沉淀物质具有易脱水的特点。

3、纳米材料在污水处理中的应用

纳米材料由纳米微粒组成，具有吸附、催化等多种新的特性，目前应用最为普遍的纳米材料为TiO2。在污水处理方面，TiO2 扮演着非常重要的角色。

其中，由于纳米TiO2，具有很强的还原能力，因此在有机污水处理中，能将高氧化态银、铂等贵重金属离子吸附于材料的表面，通过光电子产生的强还原能力，将金属粒子还原为细小的金属晶体，不仅除去了污水的毒性，还利于贵重金属的回收。而在无机污水处理中，纳米TiO2作为光催化剂。在阳光下，它能催化氧化污水中的有机污染物质，使其迅速、完全降解为水、CO2 等无害物质。据相关统计，纳米TiO2，能处理80多种有机有毒物质。

4、纳米技术在污水处理中的新前景

来自英国科学家发明了一种纳米多孔材料制备新方法——共渗透振动法，该方法有望应用于水净化和化学感应器等诸多领域。

通常，制备纳米多孔材料时，多重金属组分是必要的。当移除较小组分时，小的纳米孔就产生了。但是，由于要移除较小组分必须布满材料内外，因此制备纳米多孔材料受到制约。而COS法则更高效灵活，就像如何释放装满盐水的气球里的盐分一样。只需要把它放在清水；里，通过渗透力，让清水不断进入气球直至气球破裂，从而释放出所有盐分。最后将一系列碎片连起来，就得到纳米多孔材料。

5、展望

饮用水的安全卫生是21世纪人类面临的最富有挑战性的问题之一。针对饮用水中微污染物的检测与去除开展研究，具有重要的科学价值和社会意义。

1）饮用水中微污染物的检测与净化，是一个普遍性课题，与每个人自身的健康息息相关。因此，发展新型纳米材料与技术的同时，也应考虑其成本、简易性、便携性与普适性。

2)纳米材料具有高活性的同时，也极易受到各种杂质的影响，甚至引起中毒失活。在纳米材料应用过程中配套以相应的预处理和后处理措 施，是保障纳米材料长期稳定起效的必要环节。3)基于纳米材料与技术较传统的饮用水净化体系的不同之处，建立相应的检测规范与评价标准，是未来一段时间内需要提上议事日程的新

参考文献

[1]马荣萱，李继忠．纳米技术及材料在环境保护中的应用[A]．环境科学与技术．2006(7)：29(7)．

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[8]匡婷.纳米技术及材料在污水处理与空气净化中的应用

第五篇：藻类在污水处理中的应用

藻类在污水处理中的应用

摘要

藻类能够去除污水中的氮、磷营养物质及重金属，还能与菌类形成复杂的共生系统，促进污水的净化。本文总结了藻类塘及固定藻等藻类技术在污水处理领域的应用，也介绍了藻类的检测作用。作为一种良好的净水材料，藻类有着良好的应用前景。关键词：污水处理；藻类技术；稳定塘

藻类细胞微小，形体多样，适应性强，分布广泛。作为一种易得的生物资源，藻类正在被应用于食品、生物燃料等领域，在污水处理方面的作用也越来越受到重视。

1.藻类处理污水原理

1.1 对营养物质的去除

藻类的近似分子式为10626311016，在生长过程中，藻类以C2为碳源，吸收氮磷等营养物质，通过藻类细胞中的叶绿素的光合作用产生藻类自身的细胞物质，完成藻类增殖并在这个过程中释放氧气[1]。反应方程式为：

1.2对重金属的去除

用于去除重金属的常用藻类为绿藻门、褐藻门和红藻门，它们的细胞壁有着共同特点：含有大量的多糖及蛋白质，而多糖和蛋白质中含有多种功能基团，可以与重金属结合。

藻类对重金属的吸附过程分为两个阶段：第一阶段与代谢无关，金属离子通过络合、离子交换等作用附在细胞表面；第二阶段为生物富集过程，即与细胞代谢直接相关的过程，在此阶段中金属被运送至细胞内，并储存起来[2]。1.3菌藻共生系统净化污水

在净化污水的过程中，藻类和细菌形成复杂的共生系统，促进了污水的净化[3]。好氧菌将含碳有机物降解为二氧化碳和水，对含氮有机物进行氨化，继而进行硝化，生成氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐，将含磷有机物最后降解为正磷酸盐。氧化降解过程中产生的能量为细菌的代谢活动提供能量。而细菌降解有机质产生的C2又成为藻类的主要碳源，促进了藻类的光合作用。在藻类新陈代谢的过程中，藻类能将细菌代谢中产生的物质吸收转化为藻类的细胞物质。藻类光合作用释放出的氧，增加了水中的溶解氧，促进了好氧菌的代谢活动，使其能够维持正常的生命活动。

2.利用藻类技术处理污水的工艺

2.1稳定塘

稳定塘又名生物塘，是一种利用水塘中的微生物和藻类对污水和有机废水进行生物处理的方法。该方法与自然水体的自净过程相似，多用于小型污水处理。其工作原理为：利用“藻菌共生系统”进行废水净化。

在稳定塘中最为流行的是兼性塘，其塘深一般为1.5～2.5m，上层是好氧区，藻类的光合作用和大气复氧作用使其有较高的溶解氧,由好氧微生物起净化污水作用；中层的溶解氧逐渐减少，称兼性区（过渡区），由兼性微生物起净化作用；下层塘水无溶解氧，称厌氧区，沉淀污泥在塘底进行厌氧分解。其工作原理如图所示。

稳定塘的综合成本低，并能进行污水资源化，但占地面积大，处理效果受气候影响，因此一般用于农村及城镇地区。2.2高效藻类塘

高效藻类塘[5]不同于传统的稳定塘，主要表现在三个方面：

（1）塘深较浅,一般为0.3～0.6m；

（2）停留时间较短，比一般的稳定塘的停留时间短7～10日；

（3）有一个垂直于塘内廊道的、连续搅拌装置。

高效藻类塘可以认为是普通稳定塘的优化升级，能够强化细菌和藻类之间的相互作用，具有比普通氧化塘更加丰富的生物相，因此可以大大提高处理污水的有机负荷。2.3藻类固定技术

藻类固化技术是指利用物理或化学手段将游离的藻类细胞定位于限定的空间区域，使其成为一种既保持本身代谢活性，又可在连续反应后回收利用的生物体系[6]。

在污染物排放标准比较严格而单纯依靠传统处理难以达标的情况下，藻类固定法成为有效的废水处理辅助方法。将藻类固定法与传统处理法结合起来，可扬长避短，改善处理效果。

3.藻类的监测及检测作用

大部分藻类对环境敏感，可以作为环境监测指标。比较常见的指示种类：藻类多样性、生物量、形态。其中，以某种藻类的存在或消失为检测指标，是最经典的一种方法。

（1）水体严重污染的指示藻：绿色裸藻、静裸藻、小颤藻；

（2）水体中度污染的指示藻：被甲栅藻、四角盘星藻、环绿藻、脆弱刚毛藻、蜂巢席藻；

（3）清洁水体的指示藻：肘状针杆、簇生竹枝藻等。

藻类在水污染检测方面最常用的是室内的毒性测试[7]。污水虽然经过了处理，但是重金属不能被生物降解，污水处理厂产出的污泥在作进一步处理之前进行生物测试是非常有必要的。

4.总结与展望

利用藻类技术处理污水工艺具有自然环保的特点，有着良好的应用前景。其典型工艺——稳定塘技术，综合成本低，并能进行污水资源化，非常适合农村及小城镇地区，应当大力推广。另一种工艺—— 藻类固定技术，能够与传统的工艺结合起来，达到更好的水处理效果，是一个很有潜力的发展方向。

在环境监测等方面，藻类技术具有操作简单、检测灵敏及现象直观的优势，可以广泛的加以利用。

5.参考文献

[1]张自杰, 林荣忱.排水工程（下册）[M].北京：中国建筑工业出版社, 2000:263-264 [2]支田田, 程丽华, 徐新华,等.藻类去除水体中重金属的机理及应用[J].化学进展, 2011(8):1782-1794.[3]Munoz R, Guieysse B.Algal–bacterial processes for the treatment of hazardous contaminants: a review[J].Water research, 2006, 40(15): 2799-2815.[4]王宝贞.水污染治理新技术[M].北京：科学出版社, 2004:159-165.[5]Nurdogan Y, Oswald W J.Enhanced nutrient removal in high-rate ponds[J].Water Science & Technology, 1995, 31(31):33–43.[6]王新, 李培军, 巩宗强,等.固定化细胞技术的研究与进展[J].农业环境科学学报, 2004, 20(2):120-122.[7]李朔.藻类在污水处理中的角色及价值[J].节能与环保, 2005(04):18-20.