【文章內(nèi)容簡介】 電池的造價(jià)成本高，增加了MFC 技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用成本。而MFC 多以間歇操作為主，且反應(yīng)器容積過小，這些結(jié)構(gòu)上的缺陷也嚴(yán)重制約了MFC 技術(shù)的發(fā)展和廢水處理領(lǐng)域的大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用。（4）研究的陽極底物一般僅為有機(jī)養(yǎng)料和模擬廢水的混合物，對(duì)高有機(jī)物濃度廢水的MFC 技術(shù)研究較少，針對(duì)廢水處理的MFC 基礎(chǔ)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(dá)到80%左右。微生物燃料電池廢水處理技術(shù)代表了未來水處理技術(shù)的發(fā)展方向。近幾年時(shí)間來，MFC 技術(shù)分別在微生物、系統(tǒng)構(gòu)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(xué)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(jìn)行深入探索。相信隨著MFC 研究的不斷深入,MFC 的工業(yè)化應(yīng)用將為期不遠(yuǎn)。將化石燃料碳?xì)浠衔镌谝欢üに嚄l件轉(zhuǎn)化為CO2(二氧化碳)和H2，將H2利用燃料電池發(fā)電。 CO2進(jìn)行封存利用(CCUS)，被認(rèn)為是化石燃料對(duì)環(huán)境友好的能源路線。將化石能源轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵞茉吹臍淠苓M(jìn)行利用，同時(shí)將產(chǎn)生的二氧化碳直接封存利用做成產(chǎn)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(diǎn)，一是化石燃料中的化學(xué)能必需先轉(zhuǎn)變成熱能再轉(zhuǎn)變成機(jī)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(gè)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(chǎn)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(xué)提出了利用一部分H2與N2反應(yīng)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(chǎn)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(yīng)，能夠生產(chǎn)甲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、消毒劑、抗氧劑、粘合劑和農(nóng)藥等。剩余的H2再去發(fā)電的新技術(shù)。這項(xiàng)由山東大學(xué)開發(fā)的CO2化學(xué)利用新技術(shù)，可以在現(xiàn)有燃?xì)怆姀S或燃煤電廠、煤制天然氣及煤制油領(lǐng)域進(jìn)行全部或部分二氧化碳的封存利用。由CO2經(jīng)三嗪醇/胺，進(jìn)而合成密胺樹脂類高分子材料， 這也是一條利用CO2生產(chǎn)各種功能材料易于實(shí)現(xiàn)路線。按照設(shè)計(jì)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(chǎn)1噸產(chǎn)品只需要消耗化石燃料1噸標(biāo)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(zhì)輕，有很強(qiáng)的耐用性等綜合性能，在全球范圍內(nèi)的建筑裝飾、交通車輛、水上船舶、航空航天、機(jī)電設(shè)備、工業(yè)吸音保溫等領(lǐng)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(shù)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(shù)。氫燃料發(fā)電是具有能源革命意義的新一代能源動(dòng)力，是一種可持續(xù)發(fā)展的能源，具備能量轉(zhuǎn)化率高，使用效率高，環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，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(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，易于實(shí)現(xiàn)并實(shí)現(xiàn)了化石燃料的清潔利用。迫在眉睫的能源危機(jī)促使了關(guān)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(dòng)力汽車，這些汽車靠壓縮空氣來獲得動(dòng)力。下圖為世界上第一臺(tái)空氣動(dòng)力汽車。圖212 世界上第一臺(tái)空氣動(dòng)力汽車目前空氣動(dòng)力車概念主要集中于使用壓縮空氣（或其他氣體）來推動(dòng)車輛前進(jìn)，首先，氣體被以極大的壓力壓縮進(jìn)儲(chǔ)氣罐，根據(jù)車輛行駛所需的速度，將儲(chǔ)氣罐中的氣體通過可控閥門模塊放出，推動(dòng)氣體馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)車輛。圖213 空氣動(dòng)力車的氣缸氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)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(dá)到功率輸出的目的，因此不需要有復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)，機(jī)體也可以選用較低強(qiáng)度、輕質(zhì)的材料和簡單的結(jié)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕、造價(jià)低。2013年日內(nèi)瓦車展上亮相了雪鐵龍C3空氣混合動(dòng)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(nèi)部來循環(huán)使用缸內(nèi)的氮?dú)狻Ｒ驗(yàn)橥饨缈諝獾乃趾蛪m埃會(huì)影響汽車動(dòng)力系統(tǒng)穩(wěn)定，而且但其也相對(duì)穩(wěn)定。圖214 空氣混合動(dòng)力汽車的示意圖空氣動(dòng)力車與太陽能汽車類似，可實(shí)現(xiàn)絕對(duì)的“零排放”狀態(tài)，其運(yùn)行噪音可以被控制在一個(gè)合理的范圍，不像燃油車一樣發(fā)出巨大的噪音。啟動(dòng)裝置的成本不高，運(yùn)行使用費(fèi)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(dòng)力車比起其他的新能源汽車對(duì)環(huán)保方面有著無與倫比的優(yōu)勢(shì)，但是它的缺點(diǎn)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(chǔ)保證汽車長途行駛時(shí)的能量需要占用較大的空間。像純電動(dòng)車一樣，空氣動(dòng)力車尚達(dá)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(yīng)用于污染嚴(yán)重的城市內(nèi)部短途交通運(yùn)輸，如公交車、城市上班私家車、室內(nèi)小商品運(yùn)輸車、觀光旅游車以及工廠運(yùn)輸車等。一些對(duì)空氣質(zhì)量、電磁輻射以及火災(zāi)防范要求較高的精密企業(yè)和高危企業(yè)，可能會(huì)是空氣動(dòng)力車的潛在客戶——例如面粉廠，超精密電子實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)線，核電站等等。如果面粉廠粉塵濃度較大，內(nèi)燃機(jī)汽車的排氣管回火或者是電動(dòng)車的短路故障有可能導(dǎo)致粉塵爆炸發(fā)生，所以空氣動(dòng)力車是廠區(qū)通勤的最佳選擇——就算儲(chǔ)氣罐爆炸也不屬于明火爆炸。一些超精密電子實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)線，對(duì)空氣質(zhì)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(dòng)車的電磁輻射污染，所以也只能選擇空氣動(dòng)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(shù)具有高效的混絮凝反應(yīng)、磁分離效率高、占地面積小、出水水質(zhì)優(yōu)、運(yùn)行費(fèi)用低、自動(dòng)化程度高等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已應(yīng)用于污水直排口截污應(yīng)急凈化處理、合流制溢流污染凈化、生態(tài)景觀補(bǔ)給水、過境斷面水質(zhì)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(shù)處理污水，其前提是污水中的顆粒需具有一定的磁性。對(duì)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(shù)使非磁性物質(zhì)與磁種結(jié)合在一起，再單獨(dú)利用超磁分離技術(shù)或絮凝沉降聯(lián)合高梯度磁分離技術(shù)分離凈化廢水。其技術(shù)原理見下圖：圖215 超磁分離技術(shù)原理應(yīng)用一：北京市清河河北村排污口污水未經(jīng)處理直接排入清河，不僅影響周圍居民的生活環(huán)境，還對(duì)河道周邊的土壤以及地下水造成污染。本工程采取建設(shè)臨時(shí)治污工程措施，主要是以去除黑臭、提升感官指標(biāo)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(zhì)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(shè)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(jìn)、出水水質(zhì)見下圖。圖215污水處理站進(jìn)、出水水質(zhì)應(yīng)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(nèi)部分市政污水管網(wǎng)建設(shè)近期無法完成，需重點(diǎn)解決污水直接排入深圳灣的問題。為此采用臨時(shí)應(yīng)急治理措施，對(duì)深圳灣直排口進(jìn)行截污凈化，避免污水直排進(jìn)入深圳灣。截至2015年，共建成應(yīng)急處理站5個(gè)，總處理量達(dá)10104m3/d，平均進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)詳見下表圖。圖216應(yīng)急處理站進(jìn)、出水水質(zhì)一、彌補(bǔ)污水廠產(chǎn)能不足例：北小河再生水廠一級(jí)強(qiáng)化水處理工程北小河再生水廠原工藝出水不達(dá)標(biāo)，面臨升級(jí)改造，采用超磁分離技術(shù)以彌補(bǔ)改造期間產(chǎn)能不足的問題，出水部分指標(biāo)優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)，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(nóng)田灌溉的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)型水庫，伴隨城市的快速發(fā)展，大興新城規(guī)劃將其轉(zhuǎn)變?yōu)橐惶幰燥L(fēng)景觀賞為主的城市景觀湖泊。為綜合改善湖區(qū)水體水質(zhì)環(huán)境，采用“超磁體外透析+生物浮島+人工濕地”構(gòu)建水處理系統(tǒng)，以提高水體透明度、完成水質(zhì)凈化。處理規(guī)模為25000m3/d。該工程是全球第一個(gè)使用“超磁分離水環(huán)境治理成套技術(shù)”的湖泊景觀水環(huán)境治理示范工程。處理效果實(shí)景對(duì)比見下。圖216處理效果實(shí)景對(duì)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(shí)，會(huì)有大量雨污水從河邊井口溢出直排入河，對(duì)媯水河的水質(zhì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。為此，在該井口附近建設(shè)處理規(guī)模為10000m3/d的超磁分離應(yīng)急處理系統(tǒng)，在雨污水外溢時(shí)及時(shí)處理，使水質(zhì)得以凈化后排入媯河。四、過境斷面水質(zhì)改善例：北京順義區(qū)張鎮(zhèn)排口臨時(shí)應(yīng)急處理工程北京順義區(qū)張鎮(zhèn)排口的大量污水未經(jīng)處理直接排入河道中，造成河水發(fā)黑、發(fā)臭，嚴(yán)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(shí)應(yīng)急污水處理設(shè)施，對(duì)該河段下游進(jìn)行攔截取水，出水排至河道上游，以改善整個(gè)河段過境斷面的水質(zhì)。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(cè)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)出水部分指標(biāo)優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。超磁分離技術(shù)具備占地面積小、施工周期短、工藝技術(shù)運(yùn)維難度小、容積負(fù)荷高的技術(shù)特點(diǎn)，但同時(shí)也具有出水指標(biāo)覆蓋能力不完整、缺乏生化能力等弱點(diǎn)。將超磁分離技術(shù)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(shù)，可以成為很多場(chǎng)景下的最終處理處置方案，