近年来厌氧生物处理技术术有哪些新发展

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调查媒体对生物科学技术发展的报道
多姿多彩的生物,使地球上充满了生机.人类的生存和发展同各种各样的生物息息相关.自古以来,人类就不断探索生物界的奥秘,从中获益良多.现代社会,生物科学在人类社会的各个领域发挥着日益重要的作用.人类社会与生物学的关系越来越紧密.生物科学与社会的关系
随着生物科学的发展,生物科学技术对社会的影响越来越大.这主要表现在以下几个方面: 1.影响人们的思想观念,如进化的思想和生态学思想正在被越来越多的人所接受. 2.促进社会生产力的提高,如生物技术产业正在形成一个新兴产业;农业生产力因生物科学技术的应用而显著提高. 3.随着生物科学的发展,将会有越来越多的人从事与生物学有关的职业. 4.促进人们提高健康水平和生活质量,延长寿命. 5.影响人们的思维方式,如生态学的发展促进人们的整体性思维;随着脑科学的发展,生物科学技术将有助于改进人类的思维. 6.对人类社会的伦理道德体系产生冲击,如试管婴儿、器官移植、人基因的人工改造等,都会对人类社会现有的伦理道德体系产生挑战. 7.生物科学技术的发展对社会和自然界也可能产生负面影响,如转基因生物的大量生产改造物种的天然基因库,可能会影响生物圈的稳定性. 理解科学技术与社会的关系,是科学素质的重要组成部分.因此,中学生课程中应当充实这方面的内容.展望21世纪的科学技术
21世纪的科学研究将在四个层面上展开.
第一个层面是研究物质结构及其运动规律的物质科学,由此将深化人们对物质世界和字宙起源与演化的认识.
第二个层面是生命科学.20世纪末,人类基因组全部测序工作基本完成,预示着新世纪生命科学必将酝酿着新的突破,将引发对解读基因密码规律的探索,从而使人类在分子水平上能够找到生命起源及其演化过程的谱系,发现生命遗传、生殖与发育、生长与衰老、代谢与免疫等机制.同时通过对人类基因密码的解读.-些重大的疾病基因将被发现,使危害人类生命的疾病得到治疗.
第三个层面是地球与环境科学.21世纪,地球与环境科学将更加注重人类与自然环境的协调发展,并从工业经济时代的注重矿产资源,逐步转移到重视新能源、水、耕地和生态资源,研究对象从陆地更多地拓展到海洋、太空等.
第四个层面就是对人脑与认知的研究.21世纪,人类将在脑科学、认知神经科学研究和人类起源与进化的几个重大问题上取得突破性进展,这也将是科学发展的一个新高峰.脑与认知神经科学的进展将进一步揭示人类意识、思维的本质,为攻克脑的疾病提供基础.同时为开发智能计算机、仿脑的信息系统以及能像人一样思维和动作的机器人创造了条件,这将对人类文明进程产生无可限量的影响.生物科学与计算机技术的结合
20世纪后期,生物科学技术迅猛发展,无论从数量上还是从质量上都极大地丰富了生物科学的数据资源.数据资源的急剧膨胀迫使人们寻求一种强有力的工具去组织这些数据,以利于储存、加工和进一步利用.而海量的生物学数据中必然蕴含着重要的生物学规律,这些规律将是解释生命之谜的关键,人们同样需要一种强有力的工具来协助人脑完成对这些数据的分析工作.另一方面,以数据分析、处理为本质的计算机科学技术和网络技术迅猛发展?并日益渗透到生物科学的各个领域.于是,一门崭新的、拥有巨大发展潜力的新学科——生物信息学——悄然兴起.
生物信息学的诞生及其重要性
早在1956年,在美国田纳西州盖特林堡召开的首次“生物学中的信息理论研讨会”上,便产生了生物信息学的概念.但是,就生物信息学的发展而言,它还是一门相当年轻的学科.直到20世纪80—90年代,伴随着计算机科学技术的进步,生物信息学才获得突破性进展.
1987年,林华安博士正式把这一学科命名为“生物信息学”(Bioinformatics).此后,其内涵随着研究的深入和现实需要的变化而几经更迭.1995年,在美国人类基因组计划第一个五年总结报告中,给出了一个较为完整的生物信息学定义:生物信息学是一门交叉科学,它包含了生物信息的获取、加工、存储、分配、分析、解释等在内的所有方面,它综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具,来阐明和理解大量数据所包含的生物学意义.
生物信息学不仅是一门新学科,更是一种重要的研究开发工具.从科学的角度来讲,生物信息学是一门研究生物和生物相关系统中信息内容与信息流向的综合系统科学.只有通过生物信息学的计算处理,人们才能从众多分散的生物学观测数据中获得对生命运行机制的系统理解.从工具的角度来讲,生物信息学几乎是今后所有生物(医药)研究开发所必需的工具.只有根据生物信息学对大量数据资料进行分析后,人们才能选择该领域正确的研发方向.
生物信息学不仅具有重大的科学意义,而且具有巨大的经济效益.它的许多研究成果可以较快地产业化,成为价值很高的产品.
生物信息学的研究内容
生物信息学的研究内容是伴随着基因组研究而发展的.广义地说,生物信息学从事对基因组研究相关生物信息的获取、加工、存储、分配、分析和解释.这个定义的含义是双重的:一是对海量数据的收集、整理与服务,即管理好这些数据;二是从中发现新的规律,也就是用好这些数据.
具体地说,生物信息学是把基因组DNA(脱氧核糖核酸)序列信息分析作为源头,找到基因组序列中代表蛋白质和RNA(核糖核酸)基因的编码区.同时,阐明基因组中大量存在的非编码区的信息实质,破译隐藏在DNA序列中的遗传语言规律.在此基础上,归纳、整理与基因组遗传信息释放及其调控相关的转录谱和蛋白质谱的数据,从而认识代谢、发育、分化、进化的规律.
纵观当今生物信息学界的现状可以发现,大部分研究人员都把注意力集中在基因组、蛋白质组、蛋白质结构以及与此密切相关的药物设计上.
1. 基因组
基因组研究的首要目标是获得人的整套遗传密码.人的遗传密码有32亿个碱基,而现在的DNA测序仪每个反应只能读取几百到上千个碱基.这样,要得到人的全部遗传密码,首先要把人的基因组打碎,测完一个个小段的序列后再把它们重新拼接起来.而基因组大规模测序的每一个环节,都同信息分析紧密相关,每一步都紧密依赖于生物信息学的软件和数据库.
2. 蛋白质组
基因组对生命体的整体控制必须通过它所表达的全部蛋白质来执行.由于基因芯片技术只能反映从基因组到RNA的转录水平上的表达情况,而从RNA到蛋白质还有许多中间环节的影响,这样,仅凭基因芯片技术人们还不能最终掌握生物功能的具体执行者——蛋白质的整体表达状况.因此,近年在发展基因芯片的同时,人们还发展了一套研究基因组所有蛋白质产物表达情况的技术——蛋白质组研究技术,包括二维凝胶电泳技术和质谱测序技术.然而,最重要的是如何运用生物信息学的方法去分析获得的海量数据,从中还原出生命运转和调控的整体系统的分子机制.
3. 蛋白质结构及新药设计
基因组和蛋白质组研究的迅猛发展,使许多新蛋白序列涌现出来.要了解它们的功能,只有氨基酸序列是远远不够的.得到这些新蛋白的完整、精确和动态的三维结构,是摆在人们面前的紧迫任务.
近年,随着结构生物学的发展,相当数量的蛋白质以及一些核酸、多糖的三维结构获得了精确的测定.根据生物大分子结构的知识,有针对性地设计药物成为热点.生物信息学的研究不仅可以提供生物大分子空间结构的信息,还能提供电子结构的信息,如能级、表面电荷分布、分子轨道相互作用以及动力学行为的信息.但是,生物信息学的任务远不止于此,最重要的是如何运用数理理论成果,对生物体进行完整系统的数理模型描述,以便使人类能够从一个更明确的角度、以一种更易于操作的方式,来认识和控制自身以及其他生命体.
国内外生物信息学研究的现状
国外一直非常重视生物信息学的发展,各种专业研究机构和公司如雨后春笋般涌现出来,生物科技公司和制药工业内部的生物信息学部门的数量也与日俱增.目前,绝大部分核酸和蛋白质数据库由美国、欧洲和日本的3家数据库系统产生.它们共同组成国际核酸序列数据库,每天交换数据,同步更新.
近年,美国一些最著名的大学,如哈佛大学、普林斯顿大学、斯坦福大学、加州大学伯克利分校等,都投资几千万到一亿多美元成立了生物学、物理学、数学等学科交叉的新中心,诺贝尔奖获得者朱棣文领导的斯坦福大学的中心还命名为Bio-X.1999年6月,美国NIH的一个顾问小组建议在生物计算领域设立总额为数亿美元的重大科研基金,并成立5到20个计算中心以处理海量的基因组相关信息.
我国对生物信息学领域也越来越重视,一些著名大学和研究所在各自领域取得了一定成绩,例如,北京大学在生物信息学网站建设方面,中科院生物物理所在EST序列拼接及在基因组演化方面,天津大学在DNA序列的几何学分析方面等等.北京大学于1997年3月成立了生物信息学中心,中科院上海生命科学研究院于2000年3月成立了生物信息学中心,分别维护着国内两个专业水平相对较高的生物信息学网站.但从全国总体来看,与国际水平差距还很大.目前,国内生物(医药)科学研究与开发,对生物信息学研究和服务的需求市场非常广阔,但是,真正开展生物信息学具体研究和服务的机构或公司却相对较少,仅有的几家科研机构主要开展生物信息学理论研究,生物信息学服务公司提供的服务仅局限于简单的计算机辅助分子生物学实验设计,而且服务体系也不完善.
生物学是生物信息学的核心,计算机科学技术是它的基本工具.展望生物信息学的未来,就是预测它对生物学的发展将带来哪些根本性的突破.这种预测是十分困难的.然而,科学史的发展表明,科学数据的大量积累将导致重要科学规律的发现.因此,有理由相信,当今海量生物学数据的积累,也将导致重大生物学规律的发现.
近年来,世界各国在生物科学上都投入了大量的人力和物力,生物科学技术也随之不断的迅速发展.英国开发出糖尿病基因疗法,日本科学家找到白发基因、发现干胚胎干细胞开关,德国科学家发明新型抗癌药物,法国宣布人类基因组工作草图完成,美国更是宣布已完成人体基因排序;中国当然也不甘人后,先后成功的完成了转基因鲤鱼、乙肝疫苗及杂交水稻的培育.生物科学的不断发展促使着人类社会的不断前进,看到中国科学院的院长路甬祥对21世纪科学技术的展望我们不难看到生物科学将是未来的主要学科之一,我们作为中学生应该努力学好这门学科,并多多关心媒体对生物科学的报道,关注生物科学的发展.
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2015年污水处理行业技术现状和发展趋势分析
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:1、行业技术水平和发展趋势现代技术按原理可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法。物理处理法是通过物理作用分离和去除废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物的方法,主要有筛滤法、沉淀法、气浮法、过滤法和反渗透法等;化学处理法是利用化学反应分离污水中的污染物质的处理方法,主要有中和、电解、氧化还原和电渗析、气提、吸附、吹脱、萃取等方法,一般适用于处理;生物处理法是利用微生物的代谢作用,使污水中呈溶解性、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质的处理方法,主要可分为好氧氧化法和厌氧还原法,其中好氧氧化法则广泛用于处理城镇生活污水,主要包括法和生物膜法等。目前,城镇污水处理过程中,应用最为普遍的即活性污泥法及其相关的衍生技术的生物处理工艺。活性污泥法技术即是将空气连续送入含有大量溶解有机物质的污水中,经过一段时间后,水中即形成生物絮凝体-活性污泥,通过附着其上的微生物的新陈代谢作用,将有机污染物转变成无毒的气体(CO2、N2 等)、液体(水)和富含有机物的固体(如微生物群体或称生物污泥);最后通过固液分离,实现生物污泥与净化处理水的有效分离的过程。由于活性污泥法具有较高的化学转化效率,对城市污水及有机工业废水中所含的污染物的处理效率高,因此成为传统的成熟技术。随着近些年来污水排放量的迅速增加,对污水处理要求也日益提高,污水处理技术在传统活性污泥法工艺基础上出现了如缺氧-好氧(A/O)法、厌氧-缺氧-好氧法(A2/O)、氧化沟法和序批式活性污泥(SBR)法等被较快推广应用的新技术。其中,厌氧-缺氧-好氧法(A2/O)强化了脱氮除磷效果;氧化沟法简化了有关构造,运行管理方便,且处理效果稳定等;SBR法是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术,其主要特征是在运行上的有序和间歇操作,主要优点在于节约土地。上述工艺均是在普通活性污泥法基础上,通过对时间顺序或空间位置等的调整,来给微生物生长创造更适合的生存条件,以提高其处理性能和效率,因此其均属于活性污泥法的衍生技术。另外,近年来新出现的MBR 工艺,即又称膜生物反应器技术,是一种由活性污泥法与膜分离技术相结合的新型水处理技术,其基本原理是:通过膜的微孔分离,将需去除的有机物被阻挡在外,被活性污泥中的微生物和细菌分解,从而达到净化污水的目的。与传统工艺相比,MBR 工艺具有出水水质优质稳定、剩余污泥产量少、易于实现自动控制等优点,但仍存在建造成本高、容易导致膜污染、能耗高等缺点,目前应用范围还相对比较小。未来,随着国内水环境形势日益严峻以及国家对环保要求的提高,未来对污水处理企业的技术要求将越来越严格,行业技术水平将向更高标准的污水深度化处理方向发展。
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节能环保产业作为近年来快速发展的版块,2015年的发展比较理想,整体发展十分强劲。随着水十条、大气十条、智慧城市、海绵城市、黑臭水体、绿色建筑、互联网+、绿色制造等一系列利好政策拉动了节能环保市场发展链条。同时2015年环保行业的兼并收购事件不断,也成为一大看点,在较成熟的污水行
新闻排行榜猪场粪便生物处理技术
作者:赵海涛
09:40 来源:201323 浏览:次
畜禽业是我国农业和农村经济的重要组成部分。近年来,随着畜禽养殖业的大力发展,所带来的环境污染问题日益严重,不仅影响经济发展,而且还危及生态安全。如何将大量的废弃物处理好、利用好、变废为宝、化害为利,关系到农村经济、社会与环境的可持续发展。
一、粪便的主要处理方式
1.堆肥 堆肥处理是当前广泛应用的技术,它是将养殖废弃物和垫草、秸秆、稻壳等固体有机废弃物按一定比例堆积起来,调节堆肥物料中的碳、氮比,控制适当水分、温度、氧气与酸碱度,在微生物的作用下,进行生物化学反应而将废弃物中复杂不稳定的有机成分加以分解,并转换为简单的稳定有机物质成分。存在的问题主要是处理过程中不能完全控制臭气,大部分处理工艺过程有脱水环节,易造成环境的二次污染;堆肥处理技术需要的一次性投资相对较大,处理所需要的时间长,需要一定的规模才能产生效益,运营成本高,面广量大的中小型养殖场采用该技术具有一定的局限性;同时,堆肥过程中有氮和碳元素的挥发损失,排放大量二氧化碳、氨气、一氧化二氮等温室气体,不能充分体现低碳的理念。
2.沼气法处理 畜禽养殖废弃物在我国得到广泛应用,沼气法处理的原理是利用受控制的厌氧细菌的分解作用,将有机物(碳水化合物、蛋白质和脂肪)经过厌氧消化作用转化为沼气和二氧化碳。沼气法不但适宜大规模畜禽养殖生产,而且对于家庭的小规模养殖也非常有效。采用沼气法处理养殖废弃物具有低成本、低能耗、占地少、负荷高等优点。它不但提供清洁能源,还能消除臭气、杀死致病菌和致病虫卵,是目前国家在规模化养殖企业重点推广的处理方式之一。但沼气法也有其局限性:一是兴建标准沼气处理装置及资源化利用沼气配套设施的一次性投资大;二是沼气的产气量受季节的影响较大,夏季高温季节产气量往往超出利用能力,大量的甲烷被无序地排放到大气中,而甲烷的温室效应比二氮化碳还要大;三是处理后有大量的沼渣和沼液产生,仍然需要进一步的处理利用,对环境有产生二次污染的可能性。
3.利用生物(蚯蚓)处理 利用蚯蚓处理畜禽养殖粪便是近年来发展起来的一项新型生物处理技术,其技术原理是利用蚯蚓惊人的吞噬能力(日吞食量可达其体重的数倍)吞食养殖废弃物后,通过体腔(消化道)消化处理,同时获得富含高蛋白的蚯蚓和性质结构良好的蚯蚓粪,并资源化利用处理后的产物。蚯蚓的消化道可分泌蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、甲壳素酶、淀粉酶等多种酶类,对绝大多数有机废弃物有较强的分解作用。有机废弃物被蚯蚓摄食后少部分被直接同化利用,大部分经蚯蚓体内的磨碎和挤压作用后以颗粒状排出,起到类似于挤压造粒的作用,从而达到物理改性的目的。同时,蚯蚓能促进微生物的活性,它们间的联合作用加速了有机物的分解和转化,并能有效除去或抑制堆制过程中产生的臭味。蚯蚓代谢活动还可产生大量生物活性物质,有利于作物的生长和品质的改善。该技术处理后的产物蚯蚓和蚯蚓粪可以作为商品直接销售,处理过程中无废气、废水和其他固废产生,具有处理彻底、无二次污染和潜在环境威胁、工艺流程简单、规模大小灵活、投资少、效益高、产业前景好等特点,是规模养殖中有机固废资源化增值处理重要的发展方向。
二、技术特点
1.处理彻底,无二次污染和潜在环境威胁 利用蚯蚓处理猪粪变末端治理为资源化利用,可以将氮、磷等营养物质重新转化并富集形成蚯蚓体内的高蛋白,从而被再次加以高效利用,有效降低了区域内向环境中输入的氮、磷,处理过程可完全避免二次污染。蚯蚓可以用于制药、生产蛋白饲料等,蚓粪可用于改良土壤,克服土壤的连作障碍,生产绿色农产品。本技术实现了生态效益和经济效益的高度统一,形成了农业循环种养新模式。
2.工艺流程简单,规模大小灵活 利用蚯蚓处理猪粪工艺流程简单,标准化程度高,操作人员易于掌握。处理规模可随养殖规模而定,机动灵活,便于推广,符合各种规模,特别是面广量大的分散型生猪养殖粪便处理的需要。该技术工程可以建立镇、村、组、户等不同规模处理场,收集处理以家庭为单位的畜禽养殖粪便,降低运输能耗,有效控制猪粪等畜禽粪便的无序排放,缓解农村面源污染,改善农业生态环境。
3.投资少、效益高、产业前景好 每亩蚯蚓生物工程床可年消解3000头猪粪,或相当量的有机固废(220~250吨)。亩一次性固定资产投资不超过2000元,可以长期使用。日常管理中无需特殊设备,每亩仅需0.2个劳动力。按照年亩产蚯蚓3吨以上(1万元/吨),蚓粪80吨(300元/吨)以上,每年经济效益可达4万~5万元/亩。
作者单位:扬州大学环境科学与工程学院(225009)您的位置:
生物法净化低浓度有机废气技术研究应用进展
生物法净化低浓度有机废气技术研究应用进展
Application on the Technology of Purifying VOCs in Low Concentration by Using Biological Treatment
发布时间:  浏览量:328  收藏数:0  评论数:
徐江岑1,,
王丽萍2,*
1、中国矿业大学环境与测绘学院;&&&&&&
2、中国矿业大学 环境与测绘学院,江苏 徐州
生物法处理挥发性有机废气是近年来逐步发展起来的一项废气治理新技术,具有效率高、投资及运行费用低、无二次污染、安全性好等优点。文章主要概述了有机废气生物处理的3种主要形式:生物洗涤塔、生物过滤塔和生物滴滤塔的原理、流程以及研究进展,比较了以上3种反应器的优缺点。在近期实验研究的基础上讨论了该技术的发展现状和趋势,对存在的问题提出改进性建议。
生物法;生物洗涤塔;生物过滤塔;生物滴滤塔;挥发性有机化合物
Xu Jiangcen1,,
Wang Liping2,*
1、School of Environment and Spatial Informatics, China University of Mining and Technology;&&&&&&
2、School of Environment and Spatial Informatics, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu
Abstract:
Biological treatment of volatile organic compounds (VOCs) is a newly developed efficient technology. It differs from conventional methods, and has the advantages of simplicity, low operation and maintenance cost, easy management, no secondary pollution. The process and the principle and development of the bioscubber, biofilter and biotrickling filter which were three major types of bio-treatment of VOCs were summarized. The advantage and disadvantage of the former three bioreactors are discussed. On the basis of the recent research, the development trend and improvement of some problems of bio-treatment were discussed, and some progressive advices are offered.
Keywords:
volatile organic compounds(VOCs)
PDF全文下载:
&&&&(225)
作者简介:
徐江岑,(1988-),女,安徽宣城人,硕士研究生,研究方向为大气污染控制。
通信联系人:
王丽萍(1963-),女,浙江绍兴人,教授、博士生导师,主要从事大气污染控制和环境经济学研究。
【收录情况】
中国科技论文在线:徐江岑,王丽萍.&生物法净化低浓度有机废气技术研究应用进展[EB/OL].北京:中国科技论文在线&
[].http://www./releasepaper/content/.
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