生物油燃料優勢和缺點精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇生物油燃料優勢和缺點范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

能源是人類社會賴以生存和發展的重要物質基礎?？v觀人類社會發展的歷史，人類文明的每一次重大進步都伴隨著能源的改進和更替。在過去100多年里，發達國家先后完成了工業化，消耗了地球上大量的自然資源，特別是能源資源。當前，一些發展中國家正在步入工業化階段，能源消費增加是經濟社會發展的客觀必然?？梢哉f能源的開發利用極大地推進了世界經濟和人類社會的發展。中國是當今世界上最大的發展中國家，發展經濟，擺脫貧困，是中國政府和人民在相當長一段時期內的主要任務。改革開放以來，中國成為世界上發展最快的發展中國家，經濟社會發展取得了舉世矚目的輝煌成就，為世界的發展和繁榮作出重大貢獻的同時，也消耗了大量的能源。資源的節約、集約、循環利用，仍是今后乃至更長一個時期在能源利用方面一個重要的方向。21世紀能源發展的一個重要趨勢是多類能源轉換系統的集成，將是物理能、化學能、生物能以及物理、化學、生物的優化梯級利用。

地溝油，這個長期伴隨著人們生產、生活而存在的產物，卻因為受再利用技術條件的限制被“忽略”了很多年，甚至回流到餐桌，侵害著我們的健康。在西方及個別發達國家，地溝油的安全利用早已超越“流向餐桌”的價值，在美國、加拿大、德國、英國、新西蘭、日本等國，地溝油被制作為生物柴油、肥料等工業和農業生產的原料已屢見不鮮；而在我國，地溝油“利用”尚未大規模展開，以至于給了一些不法分子可乘之機。

隨著科技的不斷發展和相關領域專家的持續探索，地溝油高效利用的諸多技術難點已在實驗室攻破。2013年8月1日，上海市食品安全委員會辦公室、市綠化和市容管理局、同濟大學汽車學院、市食品安全工作聯合會、上海市華誼集團技術研究院和上海中器環?？萍加邢薰驹谕瑵髮W新能源汽車工程中心舉行了“上海市餐廚廢棄油脂循環利用合作協議簽署儀式”，“協議”中地溝油將成為滬上公交車的輔助能源，到2014年，上海將有1000輛公交車開始應用含有餐廚廢棄油的生物柴油。而在此之前，昆明紅火科技公司法人代表劉一江（發明人）與昆明理工大學退休教授董天敏經過多年的潛心研究，已經通過專利技術將地溝油開發制造成不同用途的生物醇油并由昆明紅火科技有限公司進行推廣。目前，紅火科技公司利用高科技、微生物技術將地溝油開發成4個系列產品：1號產品用于家庭、飯店的取暖、照明等（400—1200度），2號產品用于柴油機發電、抽水等，3號產品用于中小形工業鍋爐的燃燒（800—1300度），4號產品用于各種柴油機車輛，比如小汽車、大客車、貨車、農用車、工程機械等。

昆明紅火科技公司負責人劉一江介紹說，以甲醇、地溝油為原料研發的生物醇油系列產品全部通過了國家檢測，而且利用目前國際先進技術，還解決了其它燃料的諸多缺點，比如煤炭的煙塵、柴油的異味、液化氣的易爆和毒性、天然氣及管道煤氣的管道設施和毒性、汽油的烷烴、烯烴、硫化物的污染。最引人注目的是，除了沒有以上這些傳統燃料的各種缺點外，用地溝油制造的生物醇油較傳統燃料還可節約30%—50%的燃料資金。發明人劉一江說，用地溝油生產的生物醇油具有性能穩定、不易揮發、無壓力、不爆炸、無毒性、無煙塵、不腐蝕、不氧化、不放射、成本低、應用廣泛、使用便捷、不受管道限制等等優點，不僅對人畜、農作物及柴油機零部件無腐蝕和影響，而且在生產過程中無“三廢”排放，不會形成二次污染。該生產技術整合了物理、化學、生物、納米等技術，是多領域的高新技術的科學組合，并非單一的物理勾兌或化學合成。

我國地溝油資源豐富，據不完全統計，每年我國消費的動、植物油總量大約3000萬噸左右，而地溝油產量約為動、植物油消費總量的30%，由此推算，可利用的地溝油將不低于1000萬噸，總量相當驚人。科學的利用地溝油，不但可以防止廢棄食用油脂返回餐桌，還可緩解能源危機、解決環境污染等社會問題。所以，開拓地溝油回收再利用渠道，使地溝油變成有價值的工業資源是百利而無害的朝陽產業。目前雖然從技術上實現了地溝油的工業利用，但因各種原因，這一產業也受到諸多因素的困擾：一是隨著各地地溝油再加工項目建設的興起，對地溝油的需求也不斷增大，地溝油收購價不斷上漲，導致相關企業利潤微薄，從事該行業的企業積極性銳減。二是國家對生物柴油生產企業的稅費扶持政策和力度遠遠不足，相關企業僅靠生產生物柴油難以為繼。三是目前我國還沒有建立規范的廢棄油脂收集、流通、管理體系，不少餐飲企業為了牟利，把泔水賣給非法加工商，而正規油化企業收不到地溝油的現象依然存在。要解決好這些問題，則需要國家進一步明確配套政策，在規范地溝油流通環節管理的同時，加大對違法使用地溝油的懲處力度，另外，輔以對合法企業的財政補貼和鼓勵市場使用地溝油工業產品，從多方面入手，徹底解決好地溝油的再利用問題。

篇(2)

全球石油化工巨頭埃克森美孚近日的《全球能源展望2012》報告中提到，受經濟增長和人口因素影響，到2040年全球能源需求將比2010年高出30％。今年3月20日，國內成品油價格又進行了上調，93號汽油從7.85元／升上調至8.33元／升，這是自2010年4月以來，國內成品油價格上調幅度創了新高。

能源危機已經觸動每個人的神經，也激起了人們尋找可替代能源的強烈愿望。

很多東西能替代汽油

閔恩澤院士介紹，目前國內外研究、應用較多的幾種生物質燃料主要有秸稈乙醇汽油、甜菜生物質汽油、纖維素生物質汽油、生物柴油、第二代生物柴油、微藻生物柴油等，很多東西可以替代汽油，我國發展生物質燃料的前景非常廣闊。

含10％乙醇的秸稈乙醇汽油已在我國推廣應用。與傳統汽油相比，它優勢明顯。比如辛烷值提高了、含氧多、燃燒充分，減少汽車尾氣一氧化碳排放35％以上、碳氫化合物排放15％以上。生物質生長過程，還能吸收二氧化碳。目前，我國已建有20萬噸／年以上、以非糧作物木薯為原料的工廠。在國外，美國能源部投資10億美元，發展秸稈乙醇工藝。計劃到2030年，秸稈乙醇供應達到美國汽油總量的30％，約1.9億立方米，生產成本也將低于石油汽油。閔恩澤院士說，要立足我們的基礎，與國外合作，先實現工業化，再把規模擴大至10萬噸／年以上。而大規模發展，酶制劑是基礎，原料是關鍵，要調研了解國內的原料供應情況，研發具有自己特色的酶制劑。

以甜菜為原料的生物質汽油——最新一代生物質車用汽油，比乙醇汽油能量更高，使用更經濟；不需要更新銷售系統和加油站，不需要調整發動機。國外2010年開始建設工業生產裝置。生產工藝包括原料預處理、水相重整、堿催化聚合、加氫脫氧。

同時，國外也在大力研究以纖維素為原料的生物質汽油。纖維素比甜菜等原料來源廣泛、價廉。采用纖維素為原料，我國更有可能形成具有自主知識產權的技術。國內對纖維素生產生物質汽油的研發已經開展，并取得一定進展。應重點突破，占領這一高科技發展前沿制高點。

生物柴油大有可為

閔恩澤院士介紹，生物柴油是21世紀崛起的新興產業，世界生物柴油產能已在3000萬噸／年以上。目前，美國產能已發展到1093萬噸／年、歐盟為1300萬噸／年。國際上已經制定完善的生物柴油標準。

我國生物柴油總產能約150萬噸／年，近幾年產量30萬～50萬噸／年，大多以廢棄油脂為原料。中國海油建設在海南東方的6萬噸／年生物柴油裝置，采用中國石化的SRCA工藝，實現了清潔生產，并已在海南的加油站銷售。

閔恩澤院士說，中國石化發展生物柴油產業有基礎。中國石化擁有完整的從小型到2000噸／年生物柴油中型試驗裝置；擁有生物柴油質量分析、模擬評定、臺架試驗裝置以及行車試驗的經驗；擁有世界一流的、處理廢棄油脂原料的生物柴油成套技術，以及處理木本植物油和微藻油原料的堿催化蒸餾工藝。此外，中國石化向科技部申請了“十二五”國家生物柴油重大支撐項目，中國石化咨詢公司受國家能源局委托，正編制我國生物柴油行業發展的指導意見。這些，對中國石化發展生物柴油提供了有力支持。

期望微藻“點綠成金”

微藻是地球上最簡單的一種生物。微藻生物柴油可以減排二氧化碳，減少溫室效應，減少對石油的依賴，還能處理廢氣廢水，保護環境。微藻生物柴油技術被譽為“一石三鳥”的技術，各國政府均大力支持研發，如美國制定了微藻生物柴油路線圖，埃克森美孚2009年投資6億美元研發微藻生物柴油。人們對這一技術，抱有熱切期望。

篇(3)

關鍵詞：纖維素原料；纖維素酶；預處理；水解；發酵；生物能源乙醇；精餾和脫水；產業化

長期以來我國能源生產以煤炭、石油、天然氣等化石能源為主，不僅消耗了大量的自然資源，而且對環境造成了嚴重污染。根據國家統計局的中國統計年鑒的數據顯示，2003年能源生產總量為1．7億t標準煤，2012年為3．3億t標準煤，增幅達93％，我國迫切需要一種可再生能源來代替化石能源。在美國、巴西及歐洲已形成新的可再生能源－燃料乙醇產業。隨著糧食價格的不斷上漲，土地資源日益緊張，以糧食為原料的生物液體燃料技術發展前景并不樂觀。而木質纖維素是地球上最豐富的可再生資源，發展纖維素生物乙醇成為我國和其他能源發達國家的必然選擇。木質纖維素是地球上最豐富的可再生資源，以其作為原料生產生物乙醇是最具發展前景的生產路線，利用現代化生物技術手段開發以纖維素為原料的生物能源，已成為當今世界發達國家能源戰略的重要內容。

1纖維素乙醇主要技術

路線纖維素乙醇的工藝技術路線主要包括預處理、水解、發酵、蒸餾脫水等幾大環節。其中關鍵步驟是酶水解，該過程具有反應條件溫和、過程可操縱性、對環境友好等優點。

1．1纖維素原料的預處理方法

目前，纖維素原料的預處理方法可分為物理法、化學法、物理化學相結合法以及生物法等。

1．1．1物理法

常見的物理法預處理技術包括機械粉碎法、高溫熱水處理法、微波輻射、射線處理等等，該類處理方法操作簡單，無環境污染，但需要較高的動力，其耗能約占糖化總過程耗能的60％以上。機械粉碎法：用振動磨等物理外力將纖維素原料進行粉碎處理，可以破壞木質素和半纖維素與纖維素之間的結合層，但是木質素仍然會被保留，其結果降低三者的聚合度，改變纖維素的結晶構造。該處理方法可提高反應性能和提高糖化率，保證酶解過程中纖維素酶或木質素酶發揮作用。高溫熱水處理法：即酸催化的自水解反應，原理就是在高溫（200℃以上）且壓力高于同溫度下飽和蒸汽壓時，使用高溫液態水去除部分木質素及全部半纖維素，但高溫作用會使產物有所損失，并產生一些有機酸等次級代謝產物抑制酶解與發酵過程。按照水與底物的進料順序不同，可分為以下3種，即流動水注入、水與物料相對進料及兩者平行進料，這3種方式都是利用沸水的高介電常數去溶解所有的半纖維素和1／3～2／3的木質素，但反應需要的pH值要求較高，一般控制在4～7之間，來減少副作用。

1．1．2化學法

稀酸預處理和濃酸預處理：濃酸具有腐蝕性，生產過后需要回收，因此大大增加了成本，所以稀酸水解應用的范圍廣，稀酸水解一般是在高溫高壓下進行，稀酸能夠斷裂纖維素內部的氫鍵，使得纖維素易水解且提高木聚糖到木糖的轉化率，雖然該方法較其他方法比較而言有很高的轉化率，但是據Selig等研究表示，在高溫條件下（如140℃處理時），在纖維素表面可能會形成一些木質素與碳水化合物復合物形成的球狀液滴。堿預處理技術：該方法原理是破壞木質素和碳水化合物之間的連接，破壞生物質的結晶區，使木質素溶于堿液從而促進水解的進行。常用的堿包括Ca（OH）2和氨水等。Chen等采用價格便宜的Ca（OH）2處理TK－9芒草秸稈半纖維素，其水解率大于59．8％，木質素的去除率為40．1％。Kim等發現利用NH4OH、在60℃條件下、采用1∶7的料液比處理廢棄秸稈9h可以去除70％～80％的木質素，若酶用量充足，可以將所有的纖維素水解掉。

1．1．3物理化學方法

氨冷凍爆破法：類似于蒸汽爆破法，其區別之處在于氨處理對設備的要求和所需的能耗降低，在蒸煮的過程中加入氨，同時還要注意氨的有效回收，其原理是液氨在50～80℃、1．5MPa條件下，采用物理方法，將壓力驟降，使液氨蒸發，使木質素晶體爆裂，破壞木質素與糖類的連接，脫去部分木質素，使得木質素的結構得以破壞，增加纖維素表面積和酶解的可及度。隨后向系統加入固液混合物，經過蒸發的氨通過壓縮可以得到有效回收。Alizadeh等采用柳枝為原料，將葡聚糖的轉化率從20％提高到90％，木質纖維素原料的酶解速率得到較大提高，另外該方法避免了酶的降解，無干擾抑制物的產生，因此處理過后無需處理。

1．1．4生物方法

自然界中有多種能夠分解木質素的微生物，其中分解能力最強的是木腐菌，包括3種：百腐菌、軟腐菌、褐腐菌。百腐菌能分泌胞外氧化酶包括漆酶、過氧化酶、錳過氧化酶等，因此百腐菌是自然界最主要的木質素降解菌，這些木質素降解酶能有效、徹底地將木質素降解成為水和二氧化碳。

1．2發酵酶解

發酵酶解技術是木質素生產纖維素乙醇技術的關鍵，國內研究人員經過多年的探索，取得了較好的進展，如生產成本下降，生產工藝流程簡化。酶解發酵主要將五碳糖或六碳糖經過微生物發酵同時轉化為乙醇。利用木質纖維素原料生物轉化乙醇主要有4種途徑：分步水解和發酵（SHF）、同步糖化發酵（SSF）、同步糖化共發酵（SSCF）和直接微生物轉化（DMC）。

1．2．1分步水解和發酵（SHF）

分步水解和發酵的原理是，2個過程獨立進行，其優點就是各步能在各自適宜的溫度下（50～55℃酶解，35～340℃發酵）進行，有利于反應完全，纖維素酶首先將纖維素原料水解，再將得到的C5或C6分別發酵生產乙醇，也可共發酵產乙醇，該途徑最大的缺點就是酶解過程中的水解產物積累會抑制酶的活性，導致水解不徹底。世界上第一座纖維素乙醇示范裝置是加拿大Iogen公司于2004年在渥太華建立的，該公司以纖維素為原料利用SHF工藝，固液分離水解糖，利用工程菌生產乙醇，產能1800t／年。瑞典的O－Vik公司以木屑為原料采用SHF工藝建立的乙醇廠，成本只有0．46歐元。美國的Verenium則以甘蔗渣為原料，采用稀酸水解，采用基因工程大腸桿菌發酵生產乙醇，1t干生物質年產100加侖乙醇。

1．2．2同步糖化發酵（SSF）

同步糖化和發酵，即在同一個反應容器里，纖維素酶解與葡萄糖的乙醇發酵同時進行，微生物能直接利用酶解產生的糖，這樣避免了對纖維素酶的反饋抑制作用，SSF是目前生產乙醇最主要的方式，國內外的中試裝置上基本都采用此方法，主要代表就是瑞典Lund大學，采用木屑為原料，利用工程酵母發酵，其原料轉化率可達90％，提高乙醇產量。在生產過程中，原料在經過預處理之后，加入纖維素酶和酵母共發酵，不能被酶解的木質素則被分離出來，通過再利用提供能量，通過乙醇蒸餾工藝進行回收。

1．2．3同步糖化共發酵（SSCF）

SSCF法是SSF法的改進，最主要的優勢在于對戊糖的利用。半纖維素中含有豐富的戊糖，如木聚糖、阿拉伯聚糖，在SSF法中大量戊糖并未能轉化成乙醇；如果在發酵過程中接種能夠將戊糖轉化為乙醇的微生物，將大大提高發酵液中最終乙醇含量。Su等研究發現，利用重組的Zymomonasmobilis發酵玉米秸稈，在SSCF法中，當葡萄糖存在時，縮短了木糖的發酵時間；但葡萄糖與木糖會競爭相同的膜轉運蛋白，而且蛋白優先轉運葡萄糖，在培養基中葡萄糖含量降低到一定程度后，菌種才開始利用木糖進行發酵。現階段SSCF法采用混合菌種發酵居多，在下一步研究過程中，應開發能夠同時利用戊糖和己糖發酵產乙醇的新菌種。

1．2．4直接微生物轉化（DMC）

直接微生物轉化又稱為統合生物工藝，即原料中木質纖維素成分通過某些能夠產生纖維素酶的微生物群生產乙醇的工藝，同時該微生物還能利用發酵糖生產乙醇，這就要求該種微生物同時具有以下3個步驟：產纖維素酶、酶解纖維素、發酵產乙醇。目前，研究最多的就是粗糙脈孢菌和尖鐮孢菌這2種真菌，該菌有獨立的纖維素酶生產，在有氧和半通氧2種狀態下，分別產水解后的底物和發酵糖為乙醇，方法簡便，和普遍使用的SSF相比，無需額外酶的加入，能夠同時利用五碳糖或六碳糖，具有很廣的應用前景。Mascoma公司利用酵母和細菌共同完成產生纖維素酶和發酵產乙醇的工藝步驟，酶生產單元大大減少，在中試裝置上使用該技術，降低了成本，減少了費用。

1．3精餾和脫水技術

精餾和脫水技術主要是提純產物乙醇，其工藝類似于淀粉燃料乙醇的生產過程。精餾和脫水技術可以借鑒淀粉質原料燃料乙醇生產工藝中已經發展成熟的工業化技術，木質纖維素類原料發酵液中乙醇濃度比較低，一般情況下均在5％以下，致使精餾操作能耗高。有研究者建議，在木質纖維素水解液乙醇發酵工藝中耦合滲透蒸發技術來提高進入精餾系統發酵液中乙醇濃度，但是滲透蒸發系統本身的動力消耗也比較大，而且滲透蒸發所用的透醇膜容易被菌體污染的問題也很突出。

2纖維素乙醇發展展望

2．1纖維素乙醇產業化發展的局限

目前，木質纖維素類生物質制備生物乙醇因其在生產、能耗和政策支持3個方面存在問題，不能實現大范圍的工業化生產。生產技術方面存在工藝流程和預處理技術2個方面的限制，能源利用率存在成本和產出之比高低問題，以及存在政府是否頒布相應的支持條例的問題。首先，從原料上來看，木質纖維素由于自身堅固的細胞壁結構和難以水解的結晶纖維素，使得生產燃料乙醇需要較高的成本費用，其次，從生產工藝流程來看，制備燃料乙醇要經過預處理、酶解、發酵等過程，在預處理過程中，不同的處理方法針對不同的原料有不同的處理效果，雖然對燃料乙醇提供了有力的支持，但是也存在不同程度的局限之處。在水解和發酵方面，一般采用的技術工藝是分步水解和發酵（SHF）、同步糖化發酵（SSF）、同步糖化共發酵（SSCF）和直接微生物轉化（DMC）。分步水解和發酵的反應特點是纖維素水解和水解液發酵可以在不同的反應容器中進行，所以兩者可以選擇適宜條件。其缺點在于，水解產物糖對纖維素酶有反饋抑制作用，使水解不完全，同時在轉移產物過程中，由于在不同容器中進行，易造成微生物污染。而SSF則與此相反，在酶水解糖化纖維素的同時加入能產生乙醇的纖維素發酵菌，使兩者在同一裝置中連續進行，工藝大大簡化，又能消除底物葡萄糖對纖維素酶的反饋抑制作用。但是也存在局限因素，如木糖的抑制作用、酶解溫度和發酵溫度不一致等。研究最多的假絲酵母菌、管囊酵母菌能夠將木糖轉化為乙醇，解決此難題。同步糖化共發酵（SSCF）是由該方法衍生出的新工藝，同樣具有廣闊應用前景。中國科學院生化工程國家重點實驗室陳洪章等在了解了SSF法之后，提出秸稈分層多級轉化液體燃料的新構想，在秸稈不經過添加化學藥品的低壓爆理之后，采用發酵－分離乙醇耦合系統，多級轉化燃料乙醇和生物油，降低成本費用和酶的用量，簡化生產工藝，提高酶解效率。

2．2纖維素乙醇產業化發展的趨勢目前，國外纖維素乙醇產業化研究正進入一個關鍵時期，中國在這方面也有很好的基礎，為了更快地實現產業化，應當吸取國外石油化工的實踐經驗，堅持生物精煉和乙醇聯產的創新模式，促使纖維素乙醇實現產業化。該模式即實現原料的充分利用和產品價值最大化，就是所謂的“吃干榨凈”，具體含義指利用玉米生產燃料乙醇，還能生產相關產品，如玉米油、高果糖漿、蛋白粉、蛋白飼料和其他系列產品，這樣既提升了纖維素乙醇經濟附加值，又能取得良好的經濟和社會效益，一舉兩得。燃料乙醇將很快進入全球的成品油市場，在替代汽油供應方面發揮不可替代的作用。

在未來幾年，隨著中國對石油進口依賴度加深，擴大國內燃料乙醇產能已經成為必需。但是由于糧食生產乙醇的工藝不適合我國采用，因此，纖維素乙醇研究已經成為目前研究工作的重點。纖維素乙醇研究工作涉及物理、生物工程、化學等多個領域，為了早日實現纖維素乙醇產業化，應當提出相應的發展戰略，首先，應該制定生物質能源產業的國家和地方的發展戰略，政府應采取鼓勵政策繼續加大科研資金投入；其次，利用己糖發酵菌種的構建及木質纖維原料生物量全利用等方面來提升纖維素乙醇的經濟效益：最后，要建立工業示范裝置，為纖維素乙醇產業發展提供實踐經驗。纖維素乙醇作為主要的生物能源，應加快以纖維素乙醇為核心的綜合技術的開發，整合多方力量，實現優勢互補，使其在我國能源結構轉變中發揮重要的作用。

參考文獻：

［1］阮文彬，丁長河，張玲．纖維素乙醇生產工藝研究進展［J］．糧食與油脂，2015，28（11）：20－24．

［2］閆莉，呂惠生，張敏華．纖維素乙醇生產技術及產業化進展［J］．釀酒科技，2013（10）：80－84，89．

篇(4)

Abstract: This paper describes sources and composition of high concentration of alkaline residue sewage in petrochemical industry, focusing on the different programs and comparison of different wastewater treatment process schemes.

關鍵詞：石油化工；堿渣；廢水

Key words: petrochemical；alkaline residue；wastewater

中圖分類號：[TE99] 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）03-0312-01

1石油化工廢水的特點

煉油化工廠在加工過程中，產生和排出含污染物的工業廢水有：原油脫鹽水、產品洗滌水、氣提蒸氣冷凝水、油罐脫水、機泵冷卻水、冷卻塔和鍋爐排污水等，其所產生的廢水量和污染物質隨煉油廠類型及加工工藝不同而異?煉油化工廠堿渣主要來自常減壓?催化生產的初常頂油和催化汽油、催化柴油等油品用堿液進行堿洗后的廢液，因被洗的產品不同，堿渣的性質也不同，實際上堿渣中還含有許多可被回收利用的物質，通過各種回收方法可以把其中可利用的組分最大限度的提取，剩下的廢液體堿渣作為危廢排放，排放的堿渣廢液中，通常其COD值都特別高，可高達數十萬，COD及硫化物、酚等污染物的排放量占煉油廠或石油化工污染物排放量的20%～30%，此外還含有大量的酚和環烷酸，這些物質如不妥善處理，直接排放到全廠污水系統，會給污水處理場生化系統帶來很大沖擊，嚴重影響污水處理場的正常運行，堿渣污水直排污水系統一直是造成煉油石化行業污水處理場沖擊、影響凈化水水質的隱患。因此，必須采用行之有效的預處理方式對煉油化工廠的堿渣進行必要的預處理。

2堿渣廢水處理工藝

目前國內工業化的堿渣處理工藝有以下五種：硫酸酸化法、焚燒法、稀釋處理法、濕式氧化法、利用催化裂化再生煙氣中和高級氧化組合工藝處理堿渣法。以下是各工藝介紹。

2.1 硫酸酸化法。硫酸酸化法是傳統的堿渣廢水處理工藝。其工藝過程主要為沉降除油-硫酸酸化-分離。其主要是調節了廢水的pH值，除去大部分油，但對COD等污染物的去除能力有限，處理后的污水由于污染物濃度仍然很高（COD超過1×104mg/L，遠高于煉油化工污水處理廠入水指標650mg/L），對后續污水處理場經常造成沖擊；而且在加酸調節pH值過程中無法避免因H2S和VOC等氣體污染，存在較大的環保和安全隱患。

2.2 焚燒法。焚燒法是利用瓦斯氣體或燃料油將蒸發提濃后的堿渣廢水在焚燒爐中通過高溫焚燒，通過高溫氧化去除堿渣廢水中的污染物。但是焚燒產生的SO2等有毒、有害氣體會對周邊大氣環境造成污染；同時由于需要使用燃料油或瓦斯氣助燃，因此處理的成本極高。

2.3 稀釋處理法。稀釋處理法是利用大量污染物濃度較低的水將堿渣廢水稀釋，使其污染物含量達到煉油化工污水處理場進水指標，之后在煉油化工污水處理場進行處理的方法。但由于堿渣廢水中污染物濃度為一般污水處理場進水指標的數百倍，因此需要使污水處理場規模擴大很多，需要增設廢水處理設施，造成投資費用過高，且占地面積大；如果限制稀釋倍數，則由于污水處理場進水指標標超，造成污水處理場生產超負荷，直接帶來運行的不穩定。

2.4 濕式氧化和間歇式活性污泥處理法。濕式氧化和間歇式活性污泥生物處理法是撫順石化研究院開發的堿渣廢水處理技術（WAO+SBR），該技術對堿渣廢水效果較好，但是其操作條件較苛刻（WAO過程需要高溫、高壓）。它由緩和濕式空氣氧化脫臭（WAO）和間歇式活性污泥生物處理（SBR）兩個單元構成。在WAO單元，廢堿液中的無機及有機硫化物被氧化成硫代硫酸鹽、亞硫酸鹽和磷酸鹽，從而達到脫臭的目的，同時減少后續酸化過程中的酸用量。在SBR單元，經過氧化脫臭后的廢堿液在SBR反應池完成生物降解和固相微生物與廢水的固液分離過程，出水COD500mg/L，達到二級生物處理系統進水水質的控制指標，可以進入煉油廠的污水處理場進行處理。

2.5 利用催化裂化再生煙氣中和高級氧化組合工藝處理堿渣法。利用催化裂化再生煙氣處理堿渣廢水方法是“上海博恰石化科技有限公司”開發的堿渣廢水處理技術，已經在國內某些煉油廠應用并取得了理想的處理效果。將汽油精制產生的堿液或堿渣和液化氣精制產生的堿液或堿渣進行調和，在調和后的廢堿液或堿渣中通入催化裂化再生煙氣進行中和反應，降低PH值，流化催化裂化裝置再生煙氣中主要包括酸性氣體CO2、SO2及NOx，且該酸性氣體將廢堿液或堿渣中的NaOH、酚鈉、環烷酸鈉、硫化鈉進行中和反應轉化為碳酸鈉及酚、環烷酸、硫化氫；以便進一步分離出廢堿液或堿渣中的油和酚、環烷酸、硫化物等。

處理步驟包括：多級沉降、高級氧化、絮凝、壓濾工藝；進一步提取粗酚、環烷酸等；將處理后的水有管理地排放到現有的污水處理廠進行綜合處理。

3工藝技術對比

硫酸酸化法無法對堿渣污水中污染物進行有效去除，而且在處理過程中存在較大的環保和安全隱患；焚燒法處理的成本極高，而且對周邊環境大氣存在污染；稀釋處理法對后續污水處理帶來極大的壓力。上述傳統堿渣處理方法由于缺點較多，因此無法滿足處理堿渣的要求，下面重點對后兩種方案進行對比：

濕式氧化和間歇式活性污泥生物處理法（WAO+SBR）處理成本約為260元/噸堿渣，工藝采用高溫高壓控制，采用WAO脫硫脫臭工藝和SBR生物處理法脫除COD，處理效果為污染物處理率100%、硫脫除率：99.9%、COD脫除率：98%；催化裂化再生煙氣處理法處理成本約為236元/噸堿渣，工藝采用常溫常壓控制，采用焚燒法脫硫脫臭工藝和臭氧高級氧化處理法脫除COD，處理效果為污染物處理率100%、硫脫除率：99.9%、COD脫除率：98%。

4篩選結論

通過對濕式氧化和間歇式活性污泥生物處理法與催化裂化再生煙氣處理法這兩種技術在工業中的應用比較，可以看出無論WAO+SBR技術還是催化裂化再生煙氣處理技術都能對堿渣進行有效處理；從操作控制難易程度以及處理成本上看，上海博恰催化裂化再生煙氣處理技術具有優勢。

篇(5)

新能源是相對常規能源而言的,一般具有以下特征:尚未大規模作為能源開發利用,有的甚至還處于初期研發階段;資源賦存條件和物化特征與常規能源有明顯區別;開發利用技術復雜,成本較高;清潔環保,可實現二氧化碳等污染物零排放或低排放;資源量大、分布廣泛,但大多具有能量密度低的缺點。根據技術發展水平和開發利用程度,不同歷史時期以及不同國家和地區對新能源的界定也會有所區別。發達國家一般把煤、石油、天然氣、核能以及大中型水電都作為常規能源,而把小水電歸為新能源范圍。

我國是發展中國家,經濟、科技水平跟發達國家差距較大,能源開發利用水平和消費結構跟發達國家有著明顯不同,對新能源的界定跟發達國家也存在著較大差異。小水電在我國的開發利用歷史悠久,裝機容量占全球小水電裝機總容量的一半以上,歸為新能源顯然是不合適的。核能在我國的發展歷史不長,在能源消費結構中所占比重很低,僅相當于全球平均水平的八分之一,比發達國家的水平更是低得多,核能在我國應該屬于新能源的范圍。

根據以上分析,可以把新能源范圍確定為:太陽能、風能、生物質能、地熱能、海洋能、氫能、天然氣水合物、核能、核聚變能等共9個品種。生物質能在廣義上分為傳統生物質能和現代生物質能,傳統生物質能屬于非商品能源,是經濟不發達國家尤其是非洲國家的主要能源,利用方式為柴草、秸稈等免費生物質的直接燃燒,用于烹飪和供熱;現代生物質能包括生物質發電、沼氣、生物燃料等,是生物質原料加工轉換產品,新能源中的生物質能僅指現代生物質能。傳統生物質能和大中小水電可稱之為傳統可再生能源,太陽能、風能、現代生物質能、地熱能、海洋能則統稱為新型可再生能源,是新能源的主要組成部分。

資源評價

跟常規能源相比,新能源最顯著的優勢就是資源量巨大(見表1)。太陽能是資源量最大的可再生能源,即使按最保守的可開發資源量占理論資源量1%計算,每年可供人類開發的太陽能也有1.3萬億toe,約相當于目前全球能源年需求量的100倍。風能的可開發資源量較低,但開發技術難度和成本也較低,全球陸上風電年可發電量約53億kWh,相當于46億toe。生物質能可開發資源量為48~119億toe,不過由于存在糧食安全和環境問題,可開發資源量難以全部轉化為能源。地熱能的熱源主要來自于長壽命放射性同位素的衰變,每年的再生量可達200億toe以上。按照目前的技術進展情況,全球40~50a內可開發地熱資源為1200億toe,10~20a內可開發地熱資源為120億toe。海洋能資源量并不算豐富,按照全球技術可裝機容量64億kW、年利用2000小時計算,只有11億toe。天然氣水合物屬于新型的化石能源,資源量相當于傳統化石能源資源量的2倍,達20萬億toe。全球鈾礦資源量為992.7萬t,如果用于熱中子反應堆,所釋放的能量約相當于1400億toe,而如果用于快中子反應堆,所釋放的能量可提高60~70倍。核聚變所消耗的燃料是氘,海水中的氘有40萬億t,理論上可釋放出的能量為3萬億億toe,按目前能源消費量計算,可供人類使用200億年以上。氫能的制備以水為原料,燃燒后又產生水,可無限循環利用,既是二次能源也可在廣義上稱之為可再生能源。

從以上數據可以看出,能源資源完全不存在短缺或枯竭問題,人類需要克服的最大障礙是開發利用的技術和成本問題。隨著技術的進步和能源價格的上漲,目前不可開發的新能源資源有可能變為可開發資源,因此,對新能源來說,理論資源量是相對不變的,而可開發資源量卻可能會大幅度增加。

開發利用現狀

不同種類的新能源在資源分布、技術難度、使用成本等多方面存在相當大的差異,因而新能源的開發利用程度各不相同。在新型可再生能源中,太陽能、風能、生物質能和地熱能發展勢頭良好,已經進入或接近產業化階段,尤其是太陽能熱水器、風電以及生物燃料,已經形成較大的商業規模,成本也降至可接受水平。核能技術已經成熟,核電在國外已過發展高峰期,在我國則剛剛興起。核聚變、氫能、天然氣水合物、海洋能仍處于研究和發展之中,距離商業化還有較大距離。

截止到2009年2月,全球核電裝機已達3.72億kW,年發電量2.6萬億kWh,在全球一次能源結構中的比重約為6%左右。相比而言,新型可再生能源的開發利用程度還很低,以2006年為例,其在全球一次能源供應量中的比重僅為1%左右,占全部可再生能源的比例也僅為8%左右。2007年,全球新型可再生能源發電裝機量為1.65億kW,相當于全球電力裝機總容量的3.7%(見表2)。德國、美國、西班牙、日本等發達國家的可再生能源產業化水平已達到較高程度,其市場規模和裝備制造水平跟其他國家相比具有明顯優勢。我國也是世界重要的可再生能源大國,太陽能熱水器產量和保有量、光伏電池產量、地熱直接利用量以及沼氣產量都位居世界第一。不過,我國對新型可再生能源的開發多集中在技術含量較低的供暖和制熱領域,在可再生能源發電技術水平和利用規模方面跟國外相比還存在較大差距。我國新型可再生能源發電裝機容量僅為905萬kW,占全球5.5%,遠低于我國電力裝機總容量占全球16%的比重。

我國發展新能源的政策建議

我國是世界第一大碳排放國、第二大能源消費國、第三大石油進口國,發展新能源具有優化能源結構、保障能源安全、增加能源供應、減輕環境污染等多重意義,同時也是全面落實科學發展觀,促進資源節約型、環境友好型社會和社會主義新農村建設,以及全面建設小康社會和實現可持續發展的重大戰略舉措。我國政府把發展新能源上升到國家戰略的高度而加以重視,陸續出臺了多部法律法規和配套措施。

從近幾年的總體發展情況來看,我國新能源發展勢頭良好,增速遠高于世界平均水平,不過由于種種原因,新能源發展過程中的許多障礙和瓶頸仍未消除,主要表現在:資源評價工作不充分,技術總體水平較低,成本跟常規能源相比不具備競爭力,產業投資不足,融資渠道不暢,市場規模偏小,公眾消費意愿不強,政策法規體系不夠完善。結合國內外新能源發展的歷史和現狀,借鑒全球各國新能源發展經驗,針對目前我國新能源發展過程中存在的問題,特提出如下對策建議。

(一)正確選擇新能源發展方向

根據資源狀況和技術發展水平,確立以太陽能為核心、核能和風能為重點的發展方向。太陽能是資源潛力最大的可再生能源,化石能源、風能、生物質能及某些海洋能都間接或直接來自于太陽能,地球每年接收的太陽輻射能量相當于當前世界一次能源供應量的1萬倍。我國的太陽能熱利用已經走在世界最前列,太陽能光伏電池的產量也已經躍居世界第一,不過在太陽能光伏發電方面卻與光伏電池生產大國的地位極不相符。我國應進一步擴大在太陽能熱利用方面的優勢,同時把發展并網光伏和屋頂光伏作為長期發展重點。風能是利用成本最低的新型可再生能源,風電成本可以在幾年內降低到常規發電的水平,目前已經初步具備市場化運作的條件。我國風力資源較豐富的區域為西部地區及東部沿海,屬于電網難以到達或電力供應緊張的地區,發展風電應是近期和中期的努力方向。核燃料的能量密度遠高于常規能源,核電站可以在較短時間內大量建造,迅速彌補電力裝機缺口,最近國家發改委已經把核電規劃容量提高了一倍多。

(二)加大新能源技術研發力度

我國從事新能源技術研究的機構分布在上百個高校和科研機構,數量雖多,但由于力量分散,具有世界水平的研究成果并不多。建議整合具有一定實力的新能源研究機構,成立中央級新能源科學研究院。抓住當前因金融危機而引發全球裁員潮的有利時機,積極創造條件吸引國外高端研究人才。以新能源重大基礎科學和技術的研究為重點,加強科研攻關,盡快改變我國新能源科學技術落后的面貌。密切與國外的技術合作與交流,充分利用CDM機制,注重先進技術的引進并進行消化吸收與再創新,努力實現技術水平的跨躍式發展。

可再生能源大多具有能量密度低、資源分布不均衡等缺點,對其進行低成本、高效率利用是新能源開發的首要問題。顯然,可再生能源開發技術的復雜程度要比常規能源高得多,涉及資源評價、材料和設備制造、工程設計、配發和管理等多個領域,必須進行跨學科聯合攻關,這對我國目前相對封閉的科研體制提出了挑戰。國家需要在搞活科研創新機制、打造科研合作平臺、加大知識產權保護力度等方面做更多的努力,營造良好的科研環境。

(三)有序推進新能源產業化和市場化進程

只有實現新能源的大規模產業化和市場化,才有可能使新能源的利用成本降至具有競爭力的水平,為新能源普及打下基礎。在新能源開發成本較高、使用不便的情況下,推進新能源產業化和市場化必須由政府作為推手。促進產業化和市場化的措施涉及電價、配額、示范工程、技術轉化、稅費減免、財政補貼、投資融資等,要對各種新能源的不同特點進行充分分析,分門別類地制定合適的激勵政策。為保證政策的長期有效要建立完善的督促檢查機制,對違規行為進行懲處,以維護國家政策措施的嚴肅性。

國家應及時更新新能源產業的投資指導目錄,引導、鼓勵企業和個人對新能源的投資。同時,也要對新能源投資行為進行規范,避免一哄而上,造成局部重復投資或投資過熱。防止企業借投資新能源套取財政補貼、減免稅費或增加火電投資配額等不良行為。約束高污染新能源行業的投資行為,尤其是多晶硅副產品四氯化硅所帶來的環境污染問題值得關注。

(四)及早實施“走出去”戰略

我國是鈾礦資源貧乏的國家,資源量遠不能滿足未來核電發展的需要,鈾礦供應必須依賴國際市場。有關資料統計世界上鈾礦資源豐富的國家有澳大利亞、美國、哈薩克斯坦、加拿大、俄羅斯等,這5個國家的資源量合計占全球的比重為三分之二。其中,澳大利亞和哈薩克斯坦都是無核電國家,所生產的鈾礦主要用于出口。我國與哈薩克斯坦等國家關系良好,可作為實施鈾礦“走出去”戰略的重要目的國。合作重點應該放在最上游的勘探、開采領域,爭取獲得盡可能多的探礦權和采礦權,為我國核電站提供穩定、長期的核燃料來源。

目前全球對天然氣水合物的地質工作程度還非常低,這為我國獲取海外天然氣水合物資源提供了絕好的機會。在油氣資源領域,美國、日本等發達國家已經把全球的優質資源瓜分完畢,而在天然氣水合物領域,我國還存在較多獲取海外資源的機會。太平洋邊緣海域陸坡、陸隆區及陸地凍土帶的天然氣水合物資源豐富,這一地帶所涉及的國家主要是俄羅斯、美國、加拿大,應努力爭取獲得跟上述三國合作開發的機會。拉丁美洲國家沿海的天然氣水合物資源也比較豐富,要充分利用這些國家技術力量薄弱、研究程度低的現狀,加強與這些國家合作,以期能夠在未來取得這些國家的天然氣水合物份額。

東南亞處于熱帶地區,自然植被以熱帶雨林和熱帶季雨林為主,特別適合油料作物的生長,是發展生物柴油產業的理想區域。東南亞國家是我國的近鄰,可為我國的生物柴油產業提供豐富而廉價的原料。我國可采取以技術、市場換資源的合作方式,在當地設立林油一體化生產基地,產品以供應我國國內為主。

(五)調整、完善新能源發展規劃和政策措施

我國已經出臺的新能源發展規劃有《可再生能源中長期發展規劃》、《可再生能源發展“十一五”規劃》、《核電中長期發展規劃(2005-2020年)》等,部分行業部門和地方地府也針對實際情況制定了各自的發展規劃。國家級的規劃存在兩個問題:一是發展目標定得偏低,如風能到2010年的發展目標為1000萬kW,到2020年的發展目標為3000萬kW,而事實上,1000萬kW的目標已經于2008年實現,3000萬kW的目標也可能提前于2012年左右實現;二是缺乏設備制造產業和資源評價方面的目標。

國家有關部門應密切跟蹤國外新能源現狀,充分考慮新能源資源量、技術發展水平、環境減排目標、常規能源現狀等因素,對我國新能源發展規劃作出適當調整和完善,為新能源產業發展提供指導。我國有關新能源與可再生能源的規定和政策措施并不比國外少,但這其中有許多已經不再符合我國的實際,應立即對不合時宜或相互矛盾的規定和措施進行清理,制定出切實可行、可操作性高的配套法規和實施細則。

(六)建立符合國際標準的新能源統計體系

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關鍵詞：汽車新技術；發動機技術；環保技術；碰撞預警系統

中圖分類號：U462文獻標識碼：ADOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.022

汽車的出現給人們的生活帶來了方便，人們告別了傳統的代步工具，不斷追求著更快的速度。在科學技術的發展下，人們對汽車的要求也不僅僅局限于速度，安全、舒適、智能、小巧及人性化等也成為了人們對汽車的要求。消費者需求的改變推動了汽車領域各個方面的巨大變化，一系列新式汽車技術不斷出現，安全、舒適、節能減排等成為了汽車技術發展的重心。

1汽車新技術的應用現狀

1.1電動汽車技術

電動汽車技術是用電機取代傳統的發動機，用電池取代能源物質，將電能轉化為機械能的技術。電動汽車技術應用前景被看好，電動汽車具有零排放、能源使用效率高、對環境影響小、可以使用傳統汽車除了發動機之外的其他技術等特點。但電動汽車各方面的技術都處于初級階段，發展較為緩慢，市面上主要是電動和傳統動力相結合的混合動力汽車，主要因為電動汽車技術有車用蓄電池功率較小、行駛里程短、充電慢、使用不便、維護保養成本高等缺點。蓄電池技術發展緩慢成為了電動汽車發展的主要瓶頸，目前電動汽車上的電源仍是鉛酸蓄電池，這種電池不僅比能量低、充電耗時長，而且壽命短。隨著新電池技術（鎳鎘電池、鈉硫電池、燃料電池）的發展，電動汽車也必將得到快速發展。

1.2汽油缸內直噴技術

汽油缸內直噴技術是將發動機將噴油嘴移到了汽缸內部，利用電子控制系統精準控制燃油的噴射時間和噴射量，直接送入燃燒室與吸入的空氣進行混合的技術。采用缸內直噴技術的發動機在任何工況下都能保持最佳的燃燒效果，且具有排放更少、輸出功率更強大和油耗更低等優點。由于電噴技術發展進入瓶頸期，因此缸內直噴技術成為發動機技術的主要發展方向。雖然直噴汽油機的優勢明顯，但是發展也非一片光明，油品質量和制造技術發展緩慢限制了缸內直噴技術的發展，缸內直噴供油系統還有研發成本較高、零部件復雜精密和價格昂貴等劣勢，因此很難短期內快速普及，但從其高效、經濟的特點來看，未來必定有更多性能出色、燃油經濟性高的直噴發動機面世。

1.3自適應巡航系統

自適應巡航控制系統是一種智能化的自動控制系統，集強化車輛穩定性系統、牽引力控制裝置和抱死制動系統于一體，能減輕駕駛員的工作負荷，提高駕駛舒適度。該系統主要是由雷達傳感器探測到汽車前方200m的路面情況，然后前后輪轂方向角傳感器、輪速傳感器判斷車輛行駛的方向和速度，結合發動機控制器和扭矩控制器調整車輛的運行速度和方向，保障行車安全。

1.4均質充氣壓縮點火技術

均質充氣壓縮點火技術是一種不同于汽油機的均質充氣火花點火和柴油機的非均質充氣壓縮點火的全新內燃機燃燒概念，簡稱HICC。它是指空氣和燃油在進氣過程中預先混合成均質混合氣，然后進入汽缸進行壓縮，在壓縮形成活塞運動到上止點附近時，均質混合氣達到自燃溫度而自燃，不需要任何點火系統。HICC燃燒方式具有同時NOx和PM排放低、燃料靈活性高、燃油經濟性和動力性較好等特點。HICC發動機的研發和應用正逐漸受到外汽車企業的高度重視，目前技術研究已到了實用化的階段。

2汽車新技術的發展方向

2.1汽車環保技術

全球儲藏能源的日益減少、環境污染日益嚴重、人們環保意識的不斷增強對汽車市場提出了更高的要求，低排放、低油耗、高性價比的汽車將會成為主流。以生物燃油、混合動力汽車、燃料電池等為代表的新能源汽車技術必將被廣泛應用。生物燃油技術是汽車尋找新的動力能重要技術，具有優越的可持續性、安全性和環保性，備受汽車行業的重視。生物燃油技術是通過甲醇或乙醇等工業原料與植物油發生酯化反應，再經過化學處理提純就可以得到生物燃油的技術，具有制造設備簡單，反應中醇類物質可以重復利用，副產品豐富、經濟價值高等特點，因此，生物燃油生產的市場化已經指日可待。

2.2碰撞預警系統

安全技術永遠都是汽車不可忽視的技術，安全技術能夠提高汽車回避事故的能力，例如電子制動力分配系統。該系統的特點在于能夠根據汽車制動時產生軸荷轉移的不同，自動調節前、后軸的制動力分配比，提高制動效能。電子穩定程序可以控制內外側車輪、前后車輪的驅動力和制動力，確保汽車行駛的橫向動力學穩定狀態。碰撞預警系統在任何情況和環境下，都會綜合多種預警系統，將危險情況反饋給駕駛者，減少碰撞事故的發生，具體預警類型有：①車距監控預警，對車與車之間安全距離不足時進行警報；②后車追尾預警，警告駕駛者受到后方車輛追尾；③前方預警，使駕駛者采用安全、合理的跟車方式，防止發生車倆碰撞；④車道偏離預警，使駕駛者在道路上以正常直線進行駕駛。

2.3車身造型新技術

車身造型新技術是車身設計發展的趨勢，未來的車身設計要滿足足夠的安全性、材料強度、減小氣動阻力、氣動穩定性好等要求，同時又要保證最佳造型。未來的車身造型設計應以人為本，滿足人的各種生理和心理要求，具有操作方便、使用舒適的特點。高強度車身技術滿足了車輛安全性、輕量化和人性化保護等方面的要求，其三層結構側圍對整個車身結構起到了強大的支撐作用，在車輛發生碰撞時，可以保證車內留下足夠的生存空間，同時高強度車身可以使用各種新型材料，使車身強度更高、質量更輕、造型更加豐富多樣。

作者：黃志榮

參考文獻 

[1]史文庫.現代汽車新技術[M].北京：國防工業出版社，2010. 

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關鍵詞：常溫常態 氧化破膜 活性污泥 脫水

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（b）-0138-03

污水處理廠所產生的剩余污泥處理處置是當今世界環保課題的一大難題，有效減低污泥含水率是課題中的一個技術瓶頸。目前，我國的污水處理廠普遍采用的機械脫水方式可將污泥含水率將至75%～80%之間，而環保部辦公廳2010年的《關于加強城鎮污水處理廠污泥污染防治工作的通知》中規定：污水處理廠以貯存（即不處理處置）為目的將污泥運出廠界的，必須將污泥脫水至50%以下含水率。

1 常溫常態氧化破膜污泥脫水技術及技術特點

常溫常態氧化破膜污泥脫水處理技術以破解菌膠團有機絮凝體的吸包水及菌膠團的內部水為研究方向，取得重大突破，污泥氧化破膜脫水技術基于膜界面電子轉移與氧化還原微反應理論，在常溫常壓下，完成氧化劑高能態電子在s-g、s-l界面與剩余污泥膠束結構鍵合鍵軌道對稱性轉移，實現污泥菌膠團結構和菌胞膜的氧化破解，使污泥中大量結構水、吸包水和晶胞水變成間隙水，聚沉后經高壓壓濾機一次脫水至含水率40%以下（可降到32%左右），實現污泥處理的減量化、穩定化、無害化。

該技術是在常溫常壓下，利用空氣和廢鐵屑、廢硫酸的相互作用下生成強氧化劑O3、Fe2（SO4）3，在這幾種藥劑及少量的FeSO4共同作用下，實現污泥菌膠團結構和菌胞膜的氧化破解，使污泥中大量結構水、吸包水和晶胞水變成間隙水，通過一系列的氧化、水解、混凝聚沉反應，形成不可逆轉的凝結硬化殼，使污泥顆粒具備一定的水穩定性和強度穩定性。聚沉后的污泥經高壓壓濾機一次脫水至含水率40%以下，實現污泥處理的減量化、穩定化、無害化。實現污泥較好的綜合利用，且具有投資省、見效快、節能減排。成套裝置處理污水廠污泥，解決了常溫深度脫水的世界性難題，是國內國外污水廠污泥深度處理的行之有效的途徑。應用該技術處理城市污水廠剩余污泥，不僅可以給污水廠帶來較好的經濟效益，也具有較好的社會及環境效益。

2 國內外污泥脫水技術比較

在國內外處置剩余污泥的傳統方法主要是將剩余污泥脫水后衛生填埋、焚燒和熱能利用、土地生物利用等。衛生填埋對污泥處置要求相對簡單，需要大量的填埋場地和污泥的運輸費用，而且容易造成運輸沿線臭氣散發、填埋場地下水污染和臭氣散逸等二次污染問題，我國污泥填埋主要滿足《城鎮污水處理廠污泥處置》混和填埋泥質（GB/T23485-2009）含水率低于60%，常規污泥脫水泥餅含水率在75%～85%，因此污泥含水率低于60%也是常規污泥脫水的一個技術瓶頸。

焚燒和熱能利用技術充分利用剩余污泥的剩余熱值發電，剩余污泥的干基高位熱值在2500～17000 kJ/kg，污泥的含水率越低污泥剩余熱值越高，污泥自持焚燒要求污泥含水率低于50%，由于常規剩余污泥脫水后含水率在75%～90%，泥餅熱值較低，污泥不能自持焚燒，污泥干化和焚燒不能達到自持焚燒生產，需要增加其他輔助燃料，成本較高，所以國內的污泥焚燒利用推廣的最關鍵的技術瓶頸是剩余污泥脫水后的含水率降到60%以下。

綜合上述生化處理剩余污泥的處置處理方法都存在無法突破含水率低于60%的技術瓶頸。主要原因是由于沒有很好地破解污泥細菌的ECP（包外聚合物）、油包水結構，污泥脫水含水率指標難以降到60%以下，影響了這些工藝技術的工業應用和推廣。

國內外有環保公司和研究機構正在致力于研究開發出來污泥脫水新技術，在具有經濟性優勢的條件下去突破脫水污泥含水率低于60%。將污泥含水率降低于60%的技術分兩種生產方式，第一種生產方式是將含水率99.2%～98%的低濃度剩余污泥先脫水降低到80%左右，再將污泥經過干法技術降低到60%以下；第二種生產方式是將含水率99.2%～98%的低濃度剩余污泥直接脫水降低到60%以下。

第一種生產方式第一生產階段一般采用常規低濃度脫水方法，目前國內主要技術工藝帶式脫水機工藝、臥式離心脫水工藝、板框脫水工藝等，這些常規工藝脫水污泥含水率在75%～85%，第二生產階段將含水率在80%左右污泥再采用堆肥、石灰調質、污泥化學改性、熱干化技術及電滲透等工藝。厭氧或含氧堆肥大多采用調理劑調理降低污泥含水率之后再堆肥生產，存在占地面積大，臭味較大，運行周期長，運行費用較高，處理能力較小等不足之處。石灰調質脫水工藝石灰投加率為20%～30%，石灰投加量大污泥增重較大，污泥容積較大，生產周期較長，泥餅和濾液是堿性，濾液還需調節PH值處理，設備的防腐要求也較高，運行費用較高。熱干技術由于污泥含水率較高，污泥熱值不能維持自身污泥干化運行需要增加外源能源，能耗較大，運行成本很高。電滲透干法存在設備投資、運行成本費用較高，設備的維護要求很高等不足之處。

第二種生產方式有石灰法技術、污泥熱干法技術、污泥加藥改性技術等。石灰法是將低濃度污泥濃縮后采用投加石灰和調理劑，調理的時間較長，投加率較高，石灰投加量大，干基污泥增重較大，污泥容積較大，生產周期較長，泥餅和濾液是堿性，濾液還需調節pH值處理，運行費用較高。污泥熱干法技術國外運行較多，能耗很高，存在投資費用和運行費用較高的特點。污泥加藥改性一般采用藥劑對污泥進行調理，沒有對污泥進行本質上的改變，降低污泥的含水率依賴的是機械設備的改進。污泥加藥改性技術分污泥菌膠團沉降性能改性和污泥菌膠團細菌改性，針對污泥沉降性能改性，污泥的脫水率只能降到65%左右。幾種脫水技術介紹如下：

（1）石灰穩定法污泥無害化技術：使用生石灰（CaO）穩定污泥。具體過程為：生石灰與污泥當中的水結合反應生成氫氧化鈣，再加入少量氨基磺酸與之反應成氨氣。在此過程中，每公斤石灰可以化合0.32 kg的水，同時釋放1141KJ的熱量，可將污泥溫度提升到70℃，pH值提升到12.4，從而有效殺滅病原體，并分解有機物，蒸發污泥中游離態水0.43 kg。另外氨基磺酸和石灰反應放出氨氣，起到輔助殺菌的作用，氨氣最后用吸收塔吸收。

石灰用量為脫水污泥重量的10%～15%，氨基磺酸的用量大概占石灰重量的1%。污泥由管道進入存儲料倉。污泥，生石灰，氨基磺酸在料斗中經過攪拌器混合后，由雙螺旋進料機推入到柱塞泵進料口，通過柱塞泵的泵送作用經管道輸送至反應器里，在70℃的溫度下停留超過30 min，通過時間和溫度的控制來去除污泥里面的病菌，出來的污泥經檢測達到EPA503A級標準，處理過程中產生的氣體經洗滌塔處理后排放。

（2）水蚯蚓污泥處理技術：水蚯蚓是環節動物水生寡毛類的俗稱，通常生活在微流水、有機質豐富的水底淤泥中，它們像陸生蚯蚓一樣，吞食污泥，同時從污泥中攝取細菌、有機碎屑顆粒及底棲藻類，有時也取食一些微型動物，通過排遺蚓糞，水蚯蚓為雌雄同體，異體受精，壽命通常80～120d。

應用生態學理論，生物鏈越長，物質能量在傳遞過程中被消耗就越大。在生產者、分解者、二環生物鏈上延伸，引入消費者，創建三環生物鏈，形成簡單高效的人工生態循環系統，水蚯蚓與微生物協同作用，通過物質、能量轉換消化污泥，實現污泥的減量化80%以上。（見圖1）

水蚯蚓生物消化污泥技術相比傳統污泥處理方法，能節省城鎮污水處理廠運行成本30%，具有較好的環境效益和經濟效益。

缺點是尚處于工程試驗階段。水蚯蚓對各地環境的適應性直接影響其處理效果。目前還完全靠摸索和經驗，尚沒有一個可以參考和借鑒的污染處理負荷值，缺乏一些穩定的工藝參數，不利于設計院設計。此外，水蚯蚓是直接與污水處理系統同時運行，存在一個與微生物處理系統的生物量平衡問題。

（3）污泥調質深度脫水技術：以物理和化學相結合的方法，改變污泥的脫水性能，再利用板框壓濾等機械設備進行深度脫水。

（4）污泥焚燒技術：利用噴霧干燥原理對污泥進行霧化干燥后焚燒。但是其投資過高，占地面積較大。市場前景不容樂觀。

（5）污泥熱干化技術：移動式污泥干燥設備也可以利用污泥厭氧消化后產生的沼氣作為燃料，再適當加上煤油完成污泥的干化過程。其缺點是不經濟，總投資和運營費用均太高。

各種脫水工藝技術、經濟指標對比分析見表1。

3 常溫常態氧化破膜污泥脫水技術工程案例

（1）污泥來源。

廣東陽東經濟開發區污水處理廠含水率97%的剩余污泥。

（2）操作步驟。

①往發明人研發的污泥深度脫水氧化破膜劑及調理劑發生裝置各進料口按標識分別填充滿50%濃度的硫酸亞鐵、50%濃度的聚鐵（硫酸鐵）、50%濃度的片堿（NaOH），注入壓縮空氣，打開各控制閥門，制備出O3。

②抽取約75 t含水率為97%的剩余污泥至氧化破膜反應池中，通過發明人研發的污泥深度脫水氧化破膜劑及調理劑發生裝置投加60 kgFeSO4溶液（50%），pH控制在6左右，關閉發生裝置FeSO4輸送閥；打開水下推流器，讓之反應30 min；再打開發生裝置O3輸送閥，反應4h，關閉O3輸送閥，關閉水下推流器，破膜反應完成。

③打開污泥提升泵，把破完膜的污泥從氧化破膜反應池泵進混凝反應沉淀池，污泥抽取完成后，關閉污泥提升泵；打開水下推流器，進行充分混合；打開發生裝置片堿（50%濃度NaOH溶液）、Fe2（SO4）3的輸送閥，投加量分別為30 kg、30 kg；反應30 min分鐘后，關閉水下推流器，關閉發生裝置片堿（NaOH）、Fe2（SO4）3的輸送閥。

④沉淀靜止4 h后，開啟混凝反應沉淀池上清液排放閥，將上清液排進污水處理系統前端重新處理，上清液排放完全后，關閉上清液排放閥；打開混凝反應沉淀池底部的排泥閥，沉淀的污泥排進儲泥池，排滿后，關閉排泥閥。

⑤開啟高壓壓濾機系統進行壓泥脫水，脫水完成后泄泥，取泥餅進行含水率檢測分析。

（3）含水率測試檢測分析。

采取含水率快速測量儀進行含水率檢測和烘干法含水率檢測兩種方法進行含水率檢測對比分析。

（4）pH檢測分析。

用pH試紙檢測壓濾機濾液：pH約為7；用pH試紙檢測泥餅：取小塊泥餅溶進裝有自來水的燒杯中，pH約為7。

（5）運行成本分析。

電費：按0.629元/kw?h計算，電費按0.629元/kw?h計算，電費分析按折算成含水率為0的絕干污泥計算。（見表2）

藥劑費：按藥劑費分析按折算成含水率為0的絕干污泥計算。（見表3）

人工費：需2人/天，按80元/人?天計算工資，每天處理污泥量為2.25 t（按含水率為0的絕干污泥計算），則人工費為71.11元/噸泥。

則處理每噸污泥（按折算成含水率為0的絕干污泥計算）成本為：電費+藥劑費+人工=141.83元/噸泥。

（6）結論。

該次實施案例成功，含水率以烘干法為準，經本成果發明技術處理后的污泥含水率能滿足40%以下的設計要求，實際達到38.54%，運行成本為141.83元/t泥（按折算成含水率為0的絕干污泥計算）。

4 結語

目前各種污泥深度脫水技術面臨的難題在于，現有的調理劑存在成本高、用量大、調理工藝復雜，設備投資、運行成本過高，并未實現污泥減量化，容易影響污泥的再生或后續利用，環境效益差等缺點，不是最終的脫水方案。機械脫水僅能使自由水和存在于污泥顆粒間的間隙水去除；毛細水和污泥顆粒之間的結合力較強，需借助較高的機械作用力和能量；胞內水的含量與污泥中微生物細胞所占的比例有關，使用機械方法去除這部分水是行不通的，而需采用高溫加熱和冷凍等措施。這些方法不是存在含水率不能達到要求就是存在運行成本過高或增加污泥容量等缺點而不能滿足現實所需。

參考文獻

[1] 班福忱，劉明秀，李亞峰，等.城市污水處理廠污泥資源化研究探討[J].環境科學與管理，2006（4）：45-47.