一、项目实施情况:
研究目标
纸业是国民经济支柱产业之一,其发展水平高低是衡量一个国家现代化程度的重要标志;养殖业是农村经济发展的新的增长点,也是维持农民生计的重要保障。随着造纸业和养殖业的快速发展,产生的废液也日益增多。据统计,每年造纸厂产生的废液约16.7亿吨,养殖场产生的废液为68.5亿吨。针对造纸业及养殖业产生的有机废液气味大毒性高,对环境和人类健康造成其大的危害,且处理难、成本高等制约行业发展的共性难题。希望通过该课题实现依托膜高效分离技术体系和有机物质绿色改性技术两大核心技术,实现废液中的水和有机物的高效分离且水可循环再利用。并通过改性技术将分离获得的有机物转化为对作物具有促生作用的高附加值黄腐酸类物质,解决制约行业发展的瓶颈问题,促进工—农业绿色可持续发展。
研究过程
针对造纸业和养殖业所产生的废液,首先对废液进行属性鉴定,进而针对性的设置膜系统参数,促进废液与有机质的高效、快速分离,废液变清水,实现了水的循环再利用;
其次,膜处理获得的有机质浓缩液,通过催化降解、酶促改性,降低了其分子量,增加了其活性官能团含量,在除臭增效的同时生成了高附加值黄腐酸类物质。同时揭示了黄腐酸类物质能够提高水稻耐盐的机制,并产出肥料增效剂、种衣剂等肥料,利用废液研发花卉、韭菜等作物的专用液体肥。
根据客户的不同需求,我们可提供一揽子的废水处理技术和服务,节约企业成本,降低环境污染。同时可为废水处理企业联系下游肥料生产厂家,将黄腐酸类物质生成各类肥料产品,为企业发展带来新的经济增长点。整个流程很好的契合了国家绿色发展的要求。
研究成果
1.核心技术的突破。通过膜高效分析技术体系与有机质绿色改性技术的结合,使污水变为清水,实现了水的循环利用,同时降低了废液中有机物质的分子量,增加了其活性官能团含量,将其转变为对作物生长有促进作用的黄腐酸类物质,最终实现了除臭和增效的目的。
2.通过网络查询、实地调研等方式筛选出目前能耗较大,废液直接排放,设备庞大难以移动、造价较高的造纸厂、养殖场等,进行深度的目标客户分析。
3.对于重点客户采取线上线下两种方式相结合进行沟通,对技术精准推广。
4.未来技术服务模式梳理及附加产品推广可行性分析。
5.进一步探索废液的利用可能性,使其制成花卉、韭菜等专用肥料,进一步提高废液的利用价值,有利于提高经济效益与环境效益。
6.发表部分专利与论文,并参与创新创业竞赛获奖。
研究心得
通过这次创新实践项目,我们团队很好的实现了技术与实践的结合,从教科书、实验室走出去,走进各类企业进行实践。小组成员利用自身的优势,高效迅捷的完成项目的各项目标,在疫情的特殊背景下,利用各种新颖的手段方法,筛选目标客户并与之保持联系。最后要感谢老师的指导,老师为团队技术、市场上存在的问题提供了许多宝贵的意见,感谢老师!
二、项目创新点与特色:1.创新点
(1)废液变清水,实现水的循环再利用
废液属性鉴定后设计一套针对性的膜高效分离技术系统,实现废液中水和有机质的高效、快速分离,废液变清水,水可循环再利用。循环水可用于养鱼、建造湿地、清洗养殖槽等。
(2)废液中提取出黄腐酸类物质,利用Meta分析以及PCA对黄腐酸类物质的化学结构以及生理活性之间关系进行降维处理,探究了其对作物的促生机制
采用树脂柱高效提取方法对废液中有机物质进行提取并获得黄腐酸类物质。同时,利用Meta分析以及PCA将黄腐酸类物质的化学结构与其生理活性之间关系进行降维处理,并发现黄腐酸类物质的生理活性与羧基和酚羟基之间的关系大于与其分子量之间的关系,该研究也为有机物质充分利用提供了理论依据。
(3)高附加值产物(黄腐酸类物质)实现多维度创收
通过催化氧化和漆酶改性联用技术,将分离获得的有机肥转化为高附加值的黄腐酸类物质,并探究了其提高水稻耐盐的分子机制。本技术所生成的黄腐酸类物质与市售黄腐酸类物质相比,增产效应更强,价格也更优惠,田间施用后使水稻增产7.3%、水稻增产6.4%,并使提高了逆境胁迫下种子的出芽率和成活率。不仅降低了生产成本,也为企业带来了新的经济增长点,实现多维创收。
2.关键技术:
关键技术一:膜高效分离技术体系
膜高效分离技术可针对不同来源废液设定一套完整的处理系统,促进污水变清水,实现了水的循环再利用以及有机物的富集。对不同来源的废液,因禽畜的饲料类型、造纸原料以及取样时期而具有不同的理化性状,在设定膜高效处理参数之前,对废液进行属性鉴定并建立废液处理参数库,从而实现订单式技术服务和设备定制体系。此外,该技术还实现了可回收膜系统的高效、连续运转,不堵膜,膜使用寿命长。
关键技术二:有机物质绿色改性技术
在研明废液中有机质的化学结构和分子量与其生理活性之间的基础上,通过特有的催化降解和酶促改性反应,降低了废液中有机物质的分子量,增加了其活性官能团含量,将其转变为对作物生长有促进作用的黄腐酸类物质,最终实现了除臭和增效的目的。后续可针对不同目标作物,将黄腐酸类物质制备为种衣剂、生物刺激素和肥料添加剂等多元化高附加值产品,实现产品的精准施用和作物的增产增效。
3.与国内外同类研究(技术)的比较
目前,企业对废液的处理措施仍为传统的物理、化学和生物处理方式。
如直接过滤,过滤装置的孔径通常较大,可溶性物质和细微悬浮物难以被清除,废液无法达到直接排放标准。通过各种细菌、真菌和藻类等活性微生物对废液进行处理,虽较为环保,但其仅能对造纸黑液的颜色进行部分去除。
与常规传统处理技术比较:
常规的曝气处理技术,能耗较高,且产生有毒污泥,水直接排放,前期投资较高,高达683万元。与其相比,我们的处理方法不急高安全、低能耗、少投资(543万元),还实现了水的循环再利用,产出了高质量黄腐酸类物质,带来了新的经济效益和社会效益,项目优势明显。
以日处理废液2400吨为例,传统废液处理方法成本较高且收益为0;
而我们的方法不仅使企业每吨废水的处理成本降低了0.58元,还带来了每吨12-144元的收益。
三、项目成果:
项目申请书中的预期成果及成果提交形式
公开发表论文:0(篇),专利:0(项),调查报告:0(份),软件、著作:0(份)实物:0(件),竞赛获奖:0(次),其它:
项目结题时取得的成果
公开发表论文:1(篇),专利:1(项),调查报告:0(份),软件、著作:0(份)实物:0(件),竞赛获奖:2(次),其它:
项目主要研究成果情况
序号 | 成果名称 (获奖名称及等级) | 成果形式 | 作者(获奖者) | 出版社、发表刊物 或颁奖单位 | 时间(刊期) |
四、研究体会和心得:
通过这次创新实践项目,我们团队很好的实现了技术与实践的结合,从教科书、实验室走出去,走进各类企业进行实践。小组成员利用自身的优势,高效迅捷的完成项目的各项目标,在疫情的特殊背景下,利用各种新颖的手段方法,筛选目标客户并与之保持联系。最后要感谢老师的指导,老师为团队技术、市场上存在的问题提供了许多宝贵的意见,感谢老师!
五、经费使用明细情况:
项目获批总经费:55000(元),项目实际投入经费:10000(元),实际使用资金:10000(元),结余资金:0(元)
项目经费开支情况
名目 | 用途 | 金额(元) | 备注 |
论文版面费 | 论文版面 | 1100 | |
专利申请费 | 专利申请 | 500 | |
调研、差旅费 | 调研技术以及产品在企业使用情况 | 2300 | |
打印、复印费 | 技术宣传推广 | 200 | |
资料费 | 技术研究材料 | 3200 | |
试剂等耗材费 | 两类核心技术试验 | 1200 | |
元器件、软硬件测试、小型硬件购置费 | 两类核心技术试验 | 500 | |
其它 | 购置材料等 | 1000 | |
指导教师意见:
项目分工合理,在实施过程中按照目标进展准时完成,经费使用规范合理,研究成果较为完善。