“炭”本溯源,一种新型水体富营养化治理方式

申报人:梁洪宇 申报日期:2024-06-26

基本情况

2024
“炭”本溯源,一种新型水体富营养化治理方式 盲选
创业训练项目
理学
生物科学类
学生来源于教师科研项目选题
一年期
为解决水体富营养化问题,本研究用FeCl3和MgCl₂对甘蔗渣负载碳纳米管炭改性,并以改性生物炭为载体负载好氧反硝化微生物制成菌剂,以此来吸附、降解水体中的氮元素和磷元素。 通过SEM表征、FTIR和吸附动力学,对改性前后生物炭和改性生物炭与菌混合制成的菌剂的理化性质及其吸附、降解效果进行分析,探究其吸附、降解机理。

1.利用生物碳固化微生物修复石油污染土壤的生态机制研究,国家自然基金委,青年基金,31400444(主持人),2015.01-2017.12 
    2.
生物碳固化类产碱假单胞菌对石油污染土壤的生物修复研究,黑龙江省自然科学基金项目,联合引导项目,LH2019C050(主持人),2019.07.01-2022.07.01
    3.
筛选高效利用废弃油脂低温菌株合成生物表面活性剂的研究,黑龙江省普通高校学校青年创新人才培养计划,UNPYSCT-2018084(主持人),2019.01-2021.12  
   4.
生物碳固化降解石油微生物菌修复受污染土壤及作用机理,黑龙江省教育厅科学技术研究项目,12541588(主持人),2014.1-2016.12
   5.
可利用废弃油脂产表面活性剂低温菌的筛选,黑龙江省寒区微生物与农业废弃物资源化利用重点实验室项目(主持人),201701, 2017.06-2018.06
   6.
寒区水稻秸秆低温生物降解与转化机制,国家自然科学基金委员会,联合基金项目, U22A204442023.01-2026.12
   7.
高效降解木质素的优势细菌重构菌群协同降解代谢机理研究,国家自然科学基金委员会,321701322022.01-2025.12
   8.
页岩油开采产生污油泥的降解菌株体系构建及其应用技术,黑龙江省科技厅,省重点研发项目,GA21C0282021.09-2024.08

1.利用生物碳固化微生物修复石油污染土壤的生态机制研究,国家自然基金委,青年基金,31400444(主持人),2015.01-2017.12 
    2.
生物碳固化类产碱假单胞菌对石油污染土壤的生物修复研究,黑龙江省自然科学基金项目,联合引导项目,LH2019C050(主持人),2019.07.01-2022.07.01
    3.
筛选高效利用废弃油脂低温菌株合成生物表面活性剂的研究,黑龙江省普通高校学校青年创新人才培养计划,UNPYSCT-2018084(主持人),2019.01-2021.12  
   4.
生物碳固化降解石油微生物菌修复受污染土壤及作用机理,黑龙江省教育厅科学技术研究项目,12541588(主持人),2014.1-2016.12
   5.
可利用废弃油脂产表面活性剂低温菌的筛选,黑龙江省寒区微生物与农业废弃物资源化利用重点实验室项目(主持人),201701, 2017.06-2018.06
   6.
寒区水稻秸秆低温生物降解与转化机制,国家自然科学基金委员会,联合基金项目, U22A204442023.01-2026.12
   7.
高效降解木质素的优势细菌重构菌群协同降解代谢机理研究,国家自然科学基金委员会,321701322022.01-2025.12
   8.
页岩油开采产生污油泥的降解菌株体系构建及其应用技术,黑龙江省科技厅,省重点研发项目,GA21C0282021.09-2024.08

1、老师给予选题指导给出论文选题方向,指导选题规范要求、格式要求和内容要求,分析学生的选题是否可写;具有相关实验经历的技术人员支持,实验场地和设备支持。

2、有较多的实验资源可以支持我们进行研究,并且在内容上确定研究内容的中心,指导写作方法,在构思论文框架、写作和表达等方面进行了补充。

        3.推荐领域前沿著作和期刊,推荐阅读优秀毕业生论文,学习实验技术理论及其方法。
省级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
梁洪宇 生命科学技术学院 生物技术 2021 负责人
钱悠然 生命科学技术学院 生物科学 2021 研发
邓湘玲 生命科学技术学院 生物科学类0710 2021 研发
达海钰 生命科学技术学院 生物技术 2022 生产
苟塬鑫 动物科技学院 动物医学类0904 2022 生产

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
曹迪 生命科学技术学院

立项依据

行业历史

水体富营养化是由于水体中氮、磷等营养物质过多导致藻类和水生植物过度繁殖的问题。传统的治理方法包括化学药剂、生物处理和物理措施。然而,这些方法存在一定的局限性,如成本高、效果不持久以及可能引发二次污染。


行业前景

随着环境保护意识的提高和相关政策的推动,环保产业,特别是水处理行业,预计将持续增长。利用炭材料(如生物炭)治理水体富营养化是一种新兴且有效的方法,因其具有高效吸附、低成本、可持续等优点,逐渐受到关注。预计未来几年,该领域将获得更多的研发投入和市场推广,前景广阔。


市场规模及增长趋势

市场规模

根据相关市场调研数据,全球水处理市场规模在2023年已达到1000亿美元,其中水体富营养化治理占据约10%的市场份额,即100亿美元。随着技术进步和政策支持,预计这一市场份额将进一步扩大。


增长趋势

预计未来五年,水体富营养化治理市场将保持年均15%的增长率,主要驱动力包括:

1. 环保法规的日益严格。

2. 公共和私人投资的增加。

3. 新技术的应用和推广。


按此增速,2028年市场规模预计将达到约201.14亿美元。

本项目组结合生物法和吸附法,制备改性生物固定化微生物。与传统的处理水体富营养化方法相比,具有高效、廉价、可再生、工艺简单等优势。有巨大的应用价值和开发潜力

1. 成本效益:生物炭原材料丰富、生产成本低,且具有长效使用寿命,整体成本效益显著优于传统化学药剂。

2. 多功能性:生物炭不仅可以吸附水体中的氮、磷等营养物质,还能改良土壤、增加土壤肥力,实现多重生态效益。

3. 环境友好:生物炭的使用不会造成二次污染,相反,它能够改良生态环境,提高生物多样性。

4. 技术领先:项目团队在炭材料制备和应用技术方面具有领先优势,能够提供高效、定制化的解决方案。

5. 政策支持:随着环保政策的不断加强,政府和社会对环保项目的支持力度加大,为项目的推广和实施提供了有利的政策环境。

6. 市场需求:随着水环境问题的日益突出,市场对高效、环保的水体治理技术需求强烈,生物炭治理技术具有广阔的市场前景。

运营方式
1. 项目实施
   - 现场调研和方案设计:根据具体水体特征和治理需求,进行现场调研和数据分析,制定定制化的治理方案。
   - 实施和监测:安装生物炭材料和监测设备,实时监测治理效果,并进行必要的调整和优化。

材料、劳动力、设备需求
材料需求
1. 生物质原料:木材、秸秆等。
2. 生物炭生产设备:炭化炉、破碎机、筛分设备、激活炉等。
劳动力需求
1. 生产技术人员:熟悉炭化工艺和设备操作的技术人员。
2. 项目实施团队:包括环境工程师、项目经理和现场操作人员。
 设备需求
1. 生物炭生产设备:炭化炉、破碎机、筛分设备、激活炉等。
2. 水体监测设备:用于实时监测水质和治理效果的传感器和监测系统。

预计融资金额300万元,指导教师分配35%股权,学生团队分配55%股权,运营团队分配10%股权,释放15%股权。资金用于前期实验、生物安全性评价。

合作计划

1. 合作伙伴选择

   - 确定合作伙伴的标准:包括技术能力、市场影响力和财务稳定性。

   - 寻找具有相关行业经验和资源的合作伙伴,以扩展市场影响力和技术支持。


2. 合作形式:

   - 技术合作:与炭材料生产技术领域的公司合作,共同研发和优化生产工艺。

   - 销售合作:与水处理设备或服务提供商合作,共同推广生物炭在水体富营养化治理中的应用。

销售策略

1. 市场定位:

   - 确定目标市场:重点针对政府部门、环保公司、水处理厂和农业领域等潜在客户。

   - 定位为高效、环保、成本效益高的水体治理解决方案提供者。


2. 销售渠道:

   - 直接销售:通过销售团队直接面对客户,提供定制化的解决方案。

   - 合作伙伴销售:与合作伙伴共同开拓市场,扩展产品的覆盖范围和市场份额。

风险:

1.水体富营养化治理活动可能带来的生态系统影响,包括生物多样性、栖息地破坏和水质恢复不均等问题。

2.技术工艺门槛低,仿制容易

3. 理成本、资金来源及长期投入的可持续性,考虑到可能的预算限制和经济环境变化。

应对措施:

1.实施环境影响评估,并采取措施减少或避免负面影响,例如生态补偿措施和生态修复计划,确保治理过程符合可持续发展原则。

2.加大研发力度,不断优化更新产品

3.制定详细的财政计划和资金筹集策略,探索公私合作模式,以确保项目资金的充足和可持续性。

预测未来三至五年的销售收入、利润和资产回报率需要考虑多种因素,包括市场需求、技术进步、竞争状况、政策支持等。以下是一个假设性预测模型

 假设条件
1. 市场需求增长率:假设年均增长率为20%。
2. 销售收入起始值:假设第一年的销售收入为1万元。
3. 利润率:假设净利润率为20%。
4. 资产回报率(ROA):假设起始资产为5万元,且资产增速为10%。

预测模型

 第一年
销售收入:1万元
净利润:2000元(10万元 * 20%)
资产回报率:4%(2000元 / 5万元)

 第二年
销售收入:1.2万元(1万元 * 1.20)
净利润:2.4万元(1.2万元 * 20%)
资产:5.5万元(5万元 * 1.10)
资产回报率:4.36%(2.4万元 / 5.5万元)

 第三年
销售收入:1.44万元(1.2万元 * 1.20)
净利润:2880元(1.44万元 * 20%)
资产:6.05万元(5.5万元 * 1.10)
资产回报率:4.76%(2880元 / 6.05万元)

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 5000.00 2500.00 2500.00
1. 业务费 2000.00 1000.00 1000.00
(1)能源动力费 0.00 0.00 0.00
(2)会议费 0.00 0.00 0.00
(3)差旅费 0.00 0.00 0.00
(4)文献检索费 0.00 0.00 0.00
(5)论文出版费 2000.00 论文版面费 1000.00 1000.00
2. 仪器设备购置费 2000.00 相关试剂耗材 1000.00 1000.00
3. 材料费 1000.00 500.00 500.00

项目附件

  • b类+“炭”本溯源,一种新型水体富营养化治理方式 .pdf
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结束