【文章內容簡介】 電池的造價成本高，增加了MFC 技術在廢水處理領域的應用成本。而MFC 多以間歇操作為主，且反應器容積過小，這些結構上的缺陷也嚴重制約了MFC 技術的發(fā)展和廢水處理領域的大規(guī)模實際應用。（4）研究的陽極底物一般僅為有機養(yǎng)料和模擬廢水的混合物，對高有機物濃度廢水的MFC 技術研究較少，針對廢水處理的MFC 基礎研究較少。，大約是10年前的2倍。近10年來工業(yè)廢水排放量基本保持在200億噸。截至目前為止，我國城市污水的處理率平均達到80%左右。微生物燃料電池廢水處理技術代表了未來水處理技術的發(fā)展方向。近幾年時間來，MFC 技術分別在微生物、系統(tǒng)構型與材料方面取得了重大發(fā)現(xiàn)。但是在改善電極電化學性能、提高電池輸出功率密度及降低電池成本等方面還需進行深入探索。相信隨著MFC 研究的不斷深入,MFC 的工業(yè)化應用將為期不遠。將化石燃料碳氫化合物在一定工藝條件轉化為CO2(二氧化碳)和H2，將H2利用燃料電池發(fā)電。 CO2進行封存利用(CCUS)，被認為是化石燃料對環(huán)境友好的能源路線。將化石能源轉變?yōu)榍鍧嵞茉吹臍淠苓M行利用，同時將產生的二氧化碳直接封存利用做成產品，這樣可形成環(huán)境友好的能源工業(yè)路線。傳統(tǒng)能源利用方式有兩大缺點，一是化石燃料中的化學能必需先轉變成熱能再轉變成機械能或電能，但受材料的限制獲得的能量效率只有33～35%。另一個是傳統(tǒng)能源利用方式給人們的生活環(huán)境造成了巨量的廢水、廢氣、廢渣、廢熱和噪聲的污染。新的低碳工業(yè)材料路線是將二氧化碳封存產品繼續(xù)開發(fā)成高分子材料，替代一部分高耗能高排放的材料工業(yè)。山東大學提出了利用一部分H2與N2反應成NH3， NH3與CO2在一定工藝過程條件下得到CO2含量最高的穩(wěn)定固體產品三嗪醇，三嗪醇是白色無味熱穩(wěn)定好的固體，可發(fā)生加成、取代、縮合等反應，能夠生產甲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、消毒劑、抗氧劑、粘合劑和農藥等。剩余的H2再去發(fā)電的新技術。這項由山東大學開發(fā)的CO2化學利用新技術，可以在現(xiàn)有燃氣電廠或燃煤電廠、煤制天然氣及煤制油領域進行全部或部分二氧化碳的封存利用。由CO2經三嗪醇/胺，進而合成密胺樹脂類高分子材料， 這也是一條利用CO2生產各種功能材料易于實現(xiàn)路線。按照設計的材料工業(yè)路線，將化石燃料在空氣和水的參與下，通過一定工藝過程就可以得到密胺樹脂類高分子材料，生產1噸產品只需要消耗化石燃料1噸標煤左右，這是一條符合綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)工業(yè)路線。密胺樹脂材料具有無毒無味，耐腐蝕、耐高溫、耐低溫、阻燃、質輕，有很強的耐用性等綜合性能，在全球范圍內的建筑裝飾、交通車輛、水上船舶、航空航天、機電設備、工業(yè)吸音保溫等領域中獲得廣泛使用?；剂锨鍧嵗锰岢隽艘环N封存利用CO2的有效方法。CO2高值封存利用技術是高碳資源低碳利用，是化石燃料利用最節(jié)能減排的方式，是最可行的低碳技術。氫燃料發(fā)電是具有能源革命意義的新一代能源動力，是一種可持續(xù)發(fā)展的能源，具備能量轉化率高，使用效率高，環(huán)保等優(yōu)點，而二氧化碳在封存中還得到了增值，形成了CO2利用的循環(huán)經濟產業(yè)鏈，易于實現(xiàn)并實現(xiàn)了化石燃料的清潔利用。迫在眉睫的能源危機促使了關于使用各種新能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)石油的研究，目前有很多車企在研發(fā)空氣動力汽車，這些汽車靠壓縮空氣來獲得動力。下圖為世界上第一臺空氣動力汽車。圖212 世界上第一臺空氣動力汽車目前空氣動力車概念主要集中于使用壓縮空氣（或其他氣體）來推動車輛前進，首先，氣體被以極大的壓力壓縮進儲氣罐，根據(jù)車輛行駛所需的速度，將儲氣罐中的氣體通過可控閥門模塊放出，推動氣體馬達轉動，進而推動車輛。圖213 空氣動力車的氣缸氣動發(fā)動機與傳統(tǒng)內燃機相比，由于在氣缸里沒有高溫高壓的氣體燃燒過程，只通過單純的氣體膨脹做工來達到功率輸出的目的，因此不需要有復雜的冷卻系統(tǒng)，機體也可以選用較低強度、輕質的材料和簡單的結構，所以結構簡單、尺寸小、重量輕、造價低。2013年日內瓦車展上亮相了雪鐵龍C3空氣混合動力汽車，它采用的是一套密封的氣體壓縮和釋放系統(tǒng)，不需要從外界壓縮氣體，只需要從內部來循環(huán)使用缸內的氮氣。因為外界空氣的水分和塵埃會影響汽車動力系統(tǒng)穩(wěn)定，而且但其也相對穩(wěn)定。圖214 空氣混合動力汽車的示意圖空氣動力車與太陽能汽車類似，可實現(xiàn)絕對的“零排放”狀態(tài)，其運行噪音可以被控制在一個合理的范圍，不像燃油車一樣發(fā)出巨大的噪音。啟動裝置的成本不高，運行使用費用比較低，適合作為日常代步車。不用像太陽能車一樣照顧到天氣的影響。盡管空氣動力車比起其他的新能源汽車對環(huán)保方面有著無與倫比的優(yōu)勢，但是它的缺點是很明顯的，壓縮空氣里的“單位體積能量密度”較低，比汽油等燃料小很多，要存儲保證汽車長途行駛時的能量需要占用較大的空間。像純電動車一樣，空氣動力車尚達不到足夠的行駛里程，不能滿足長途行駛的需要。它可以適用于以下的情況：應用于污染嚴重的城市內部短途交通運輸，如公交車、城市上班私家車、室內小商品運輸車、觀光旅游車以及工廠運輸車等。一些對空氣質量、電磁輻射以及火災防范要求較高的精密企業(yè)和高危企業(yè)，可能會是空氣動力車的潛在客戶——例如面粉廠，超精密電子實驗室或生產線，核電站等等。如果面粉廠粉塵濃度較大，內燃機汽車的排氣管回火或者是電動車的短路故障有可能導致粉塵爆炸發(fā)生，所以空氣動力車是廠區(qū)通勤的最佳選擇——就算儲氣罐爆炸也不屬于明火爆炸。一些超精密電子實驗室或生產線，對空氣質量以及電磁輻射有著極高的要求，不能容忍汽油車的尾氣和電動車的電磁輻射污染，所以也只能選擇空氣動力車。由四川環(huán)能德美科技有限公司自主研發(fā)的超磁分離水體凈化技術具有高效的混絮凝反應、磁分離效率高、占地面積小、出水水質優(yōu)、運行費用低、自動化程度高等優(yōu)勢，現(xiàn)已應用于污水直排口截污應急凈化處理、合流制溢流污染凈化、生態(tài)景觀補給水、過境斷面水質改善、封閉水體富營養(yǎng)化防治等工程，并取得了較好的處理效果。超磁分離水體凈化技術處理污水，其前提是污水中的顆粒需具有一定的磁性。對于含有非磁性或弱磁性污染物的污水，一般通過投加磁種，然后利用絮凝技術使非磁性物質與磁種結合在一起，再單獨利用超磁分離技術或絮凝沉降聯(lián)合高梯度磁分離技術分離凈化廢水。其技術原理見下圖：圖215 超磁分離技術原理應用一：北京市清河河北村排污口污水未經處理直接排入清河，不僅影響周圍居民的生活環(huán)境，還對河道周邊的土壤以及地下水造成污染。本工程采取建設臨時治污工程措施，主要是以去除黑臭、提升感官指標為主，采用超磁凈化處理工藝，初步改善了城區(qū)河道水環(huán)境質量。本工程于2013年建成，主要接納城中村生活污水，系統(tǒng)處理規(guī)模為2000m3/d，站區(qū)總占地面積為500m2（含站區(qū)道路、綠化、功能房等所有設施），SS去除量＞153t/a、COD去除量＞75t/a、TP去除量＞1t/a，（含取水系統(tǒng)）。系統(tǒng)進、出水水質見下圖。圖215污水處理站進、出水水質應用二：深圳后海片區(qū)土地面積約一半為填海造地形成，由于區(qū)域內部分市政污水管網建設近期無法完成，需重點解決污水直接排入深圳灣的問題。為此采用臨時應急治理措施，對深圳灣直排口進行截污凈化，避免污水直排進入深圳灣。截至2015年，共建成應急處理站5個，總處理量達10104m3/d，平均進、出水水質指標詳見下表圖。圖216應急處理站進、出水水質一、彌補污水廠產能不足例：北小河再生水廠一級強化水處理工程北小河再生水廠原工藝出水不達標，面臨升級改造，采用超磁分離技術以彌補改造期間產能不足的問題，出水部分指標優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）一級B排放標準，系統(tǒng)處理規(guī)模為30000m3/d。二、封閉水體富營養(yǎng)化防治例：北京市大興新城濱河森林公園湖水生態(tài)水確保工程大興新城濱河森林公園位于埝壇水庫周邊，埝壇水庫原是一座用于農田灌溉的農業(yè)生產型水庫，伴隨城市的快速發(fā)展，大興新城規(guī)劃將其轉變?yōu)橐惶幰燥L景觀賞為主的城市景觀湖泊。為綜合改善湖區(qū)水體水質環(huán)境，采用“超磁體外透析+生物浮島+人工濕地”構建水處理系統(tǒng)，以提高水體透明度、完成水質凈化。處理規(guī)模為25000m3/d。該工程是全球第一個使用“超磁分離水環(huán)境治理成套技術”的湖泊景觀水環(huán)境治理示范工程。處理效果實景對比見下。圖216處理效果實景對比三、合流制溢流污染凈化（含初期地表徑流 ）例：北京延慶縣媯水河溢流雨污水處理工程該溢流口位于媯水河邊，在雨量較大時，會有大量雨污水從河邊井口溢出直排入河，對媯水河的水質產生較為嚴重的影響。為此，在該井口附近建設處理規(guī)模為10000m3/d的超磁分離應急處理系統(tǒng)，在雨污水外溢時及時處理，使水質得以凈化后排入媯河。四、過境斷面水質改善例：北京順義區(qū)張鎮(zhèn)排口臨時應急處理工程北京順義區(qū)張鎮(zhèn)排口的大量污水未經處理直接排入河道中，造成河水發(fā)黑、發(fā)臭，嚴重影響了附近居民的生活環(huán)境和整體環(huán)境美觀。為此新建一套臨時應急污水處理設施，對該河段下游進行攔截取水，出水排至河道上游，以改善整個河段過境斷面的水質。采用集裝箱模式的超磁水體凈化站，處理規(guī)模為2000m3/d，總占地面積為300m2。工藝流程：污水→格柵→集水池→超磁分離系統(tǒng)→清水排河。根據(jù)最新監(jiān)測數(shù)據(jù)，系統(tǒng)出水部分指標優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）二級排放標準。超磁分離技術具備占地面積小、施工周期短、工藝技術運維難度小、容積負荷高的技術特點，但同時也具有出水指標覆蓋能力不完整、缺乏生化能力等弱點。將超磁分離技術放大到整體水環(huán)境和水資源管理的尺度看，合理使用超磁分離技術，可以成為很多場景下的最終處理處置方案，