生物量转换技术的现状与问题

一、前 言 从生物量中可以转换、提取出各种生成物,本文只谈燃料。 自古以来,人类一直把生物直接作为燃料而利用。由于石油制品是均匀流体、具高热值、使用简便,所以,人们从一开始就将其作为燃料而加以利用。今天,人们再次转向生物量,是将其作为资源。尽管作为直接燃料使用时,它的直接能源效率非常好,但     

玉米秸秆生物炭电极用于微生物燃料电池脱硫反硝化性能

研究了玉米秸秆生物炭作为微生物燃料电池电极的性能。阳极以S^2-为单一电子供体,阴极以NO3^-为电子受体,以碳毡为对照电极,考察玉米秸秆生物炭电极用于生物燃料电池同步脱硫反硝化的电化学性能、产电性能以及污染物去除能力,分析了不同硫氮质量浓度比对生物炭电极微生物燃料电池脱氮除硫效率以及输出电能的影响。结果表明,玉米秸秆生物炭电极微生物燃料电池实现了更高的交换电流密度(22.42×10^-3 A·cm^-2)和更低的电荷转移电阻(4.24Ω)。与碳毡电极相比,玉米秸秆生物炭电极微生物燃料电池最大输出电压和最大功率密度分别提升了18.91%和16.67%。当硫氮比为5:4时,反应器脱硫反硝化和产电能力最佳。阳极室S^2-出水质量浓度由120 mg·L^-1降至1.08 mg·L^-1,去除率为99.1%,其中76.52%转化为SO₄^2--S,阴极室NO₃^--N去除率...     

采用热解技术将湖泊浮游藻类用于燃料生产

湖泊的富营养化问题已成为中国湖泊环境保护中最严重的问题之一。回收利用富化湖泊中的浮注重藻类是减轻水体中氮、磷等营养负荷,治理湖泊环境污染的一项重要措施。通过热解技术可将藻类转化成焦炭、生物油和合成了气等多种燃料形式,因而是回收利用湖泊易热解、易获得高产等优点,可以为社会提供大是优质的燃料。     

从藻类生产生物燃料

美国能源部（DOE）的国立可再生能源研究所（NREL）和谢夫隆（Chevron）石油公司已决定共同进行一项研究和开发合作项目,研究从藻类生产液体运输燃料的先进技术。该项协议实际上是重启一项NREL的研究和开发项目,旨在研究从藻类生产生物燃料的潜在可能性。NREL的国立生物能源中心的DARZINS说,在进行了20年工作后,该项目于1996年被取消。     

生物燃料

美国和芬兰正在开展一项从生物质获取燃料的合作开发项目。该项目的重点是从森林和农业产品及其废物制取能量。生物燃料是可再生的能源,它可从废物制取;对一个国家来说,生物质是一种国内能源,以减少石油进口。     

采用热解技术将湖泊浮游藻类用于燃料生产

湖泊的富营养化问题已成为中国湖泊环境保护中最严重的问题之一.回收利用富营养化湖泊中的浮游藻类是减轻水体中氮、磷等营养负荷,治理湖泊环境污染的一项重要措施.通过热解技术可将藻类转化成焦炭、生物油和合成气等多种燃料形式,因而是回收利用湖泊浮游藻类的一个理想途径.同木质-纤维素类生物质相比,藻类作热解原料具有易预处理、易热解、易获得高产等优点,可以为社会提供大量优质的燃料.     

城市生活垃圾机械生物处理效果

采用机械生物处理工艺研究了淋洗水解、脱水与好氧生物干燥对城市生活垃圾的处理效果.结果表明:在淋洗水解及压榨脱水机械生物处理阶段,控制淋洗液与生活垃圾重量比2∶1,停留时间1.2 ～1.4 d条件下,生活垃圾可以减量49.7％.而过程中产生的淋滤液COD为32 939 mg/L、pH为5.1、COD∶N∶P=261∶5∶3.6,可以进行厌氧消化处理或作为碳源进行资源化利用.在好氧生物干燥阶段,通风量采用0.08 m3/min,2～3d堆体温度可升至73℃,7d左右即可产出LCV高达15 000 kJ/kg左右的高品位垃圾衍生燃料(RDF),其产率为38.2％,氯元素含量低于0.5％,重金属含量较低,满足燃料要求.     

微生物对化学物质的降解(V1)——杂环含硫化合物的生物分解

本文主要叙述杂环含硫化合物噻吩、苯并噻吩、硫芴等在好气以及厌气条件下的生物分解状况。 1、杂环含硫化合物与环境污染 1.1 含硫化合物与大气污染人类环境正受着种种化学物质的污染,其中量比较大的物质之一是杂环含硫化合物。这种化合物主要来自石油、煤炭、天然气等燃料。当这些燃料燃烧时,其本身含有     

微生物燃料电池藻阴极性能比较及膜污染分析

为考察藻种类及阴极材料对藻阴极型微生物燃料电池性能的影响,以微藻及水绵为阴极生物,分别采用碳毡,碳纸,载铂碳纸为阴极材料,构建了微生物燃料电池。结果显示,以碳毡作为阴极材料时,2种藻阴极微生物燃料电池最大功率密度均高于以碳纸为阴极材料时相应的功率密度。采用载铂碳纸为阴极材料、天然湖水为阴极液,微生物燃料电池最大功率密度分别达到165.1 m W/m2(微藻阴极)和119.9 m W/m2(水绵阴极)。电化学测试表明,藻类生长形态影响了阴极的电化学特征,进而影响到了微生物燃料电池的性能。藻阴极MFC长期运行时,膜污染是藻阴极微生物燃料电池功率密度下降的关键因素之一。SEM-EDS分析显示,膜两侧污染主要原因分别是微生物生长和磷酸盐晶体沉积。     

脱氮副球菌YF1微生物燃料电池生物阴极脱氮和产电

以脱氮副球菌YF1构建纯种生物阴极微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)进行脱氮和产电机理的研究。研究结果发现,阴极碳氮比、pH值对产电和脱氮效率有明显影响。当MFC的阴极运行条件pH值为8.0,碳氮比为20时,运行时间15 h时,脱氮率高达100%,输出电压为150 mV。上述结果表明,微生物燃料电池运行过程中,细菌降解硝酸根的机理为将硝酸根还原为N2或者直接将其作为自身的营养物质而利用。循环伏安(CV)与扫描电镜(SEM)的结果表明,在微生物燃料电池运行中,副球菌YF1通过接触导电作为产电的电子供体。     

污泥与煤、木屑燃烧过程中重金属排放特性研究

为了考察燃料燃烧过程中重金属的迁移转化规律,对污泥、煤与木屑及其混合物在不同温度下氧气中燃烧灰渣中的重金属元素进行分析。结果表明,燃料中重金属在高温燃烧时表现出不同的挥发特性,大部分元素随着温度的升高挥发率增加,其中Cd、Pb和Zn元素挥发性较强,Cr、Cu和Ni挥发性较弱。污泥与木屑混合燃烧灰渣仍以污泥灰为主,重金属含量与污泥灰相近,污泥中混入煤后使灰中大部分重金属含量有所降低。燃烧过程会改变重金属存在形态,污泥与煤原料中以酸溶态和可还原态存在的重金属含量较高,具有较强的生物有效性和迁移性,而燃烧灰渣中酸溶态和可还原态含量显著下降,混合燃烧灰渣中除As外的其他重金属几乎全部以残渣态存在,其含量达到90％以上,焚烧过程有效降低了燃料灰渣中重金属的生物毒性。     

微生物燃料电池修复石油污染盐碱土壤

生物电化学技术修复石油污染土壤并同步产出电能是一种新兴的污染土壤生态修复技术。对石油污染土壤通过其微生物燃料电池的构造,利用电化学阻抗谱分析了土壤的欧姆内阻,拟合估算了土壤的电导率,并考察了土壤微生物燃料电池的产电性能和修复效果。结果表明:采用丙酮清洗过的阳极并有水封的情况下,土壤微生物燃料电池的欧姆内阻下降了52%,电导率升高了1倍;在启动后的120 h内,最大电压和累计产出电量分别达189 m V和36 C,与对照相比分别增加了20和29倍。输出电压随着阴极与阳极之间距离的增大而减小。经过30 d的生物电化学处理,土壤中的总石油烃去除率是开路对照的3.3倍。该研究是石油污染盐碱土壤生物电化学修复的初步探索,以为污染土壤的生态修复提供新的思路。     

辅料添加对厨余垃圾生物干化产品燃烧热特性的影响

为达到降低厨余垃圾含水率,使其可作为垃圾衍生燃料进行燃烧的目的,选择玉米秸秆和木本泥炭2种辅料与厨余垃圾进行联合生物干化,研究了辅料添加对厨余垃圾生物干化产品燃烧热特性的影响,以不添加任何辅料的厨余垃圾单独进行生物干化作为对照处理,生物干化周期为21 d。结果表明:单独进行厨余垃圾生物干化时挥发性固体(VS)降解率最高,添加木本泥炭处理时VS降解率最低;对照处理对VS降解损失主要的贡献组分为淀粉、纤维素和脂肪,然而,对于添加玉米秸秆和木本泥炭的处理,纤维素、半纤维素和淀粉是VS降解损失主要的贡献组分。随着生物干化反应的进行,物料的燃烧速率和燃烧率均降低,同时燃烬点推后,但燃点基本保持不变。其中,添加木本泥炭的处理燃点最高,燃烬点最低,燃烧率最高。各处理物料燃烧一级动力学方程拟合效果较好(R~2=0.86～0.97)。生物干化过程使厨余垃圾单独处理第2失重段反应变难,第3失重段反应变易。然而,对于添加辅料的处理,生物干化过程使第2失重段反应变易,第3失重段反应变更难。总体而言,生物干化过程使各处理的表观活化能(E_m)降低了15.9%～29.4%,使得厨余垃圾的燃烧更加容易。以上研究结果可为厨余垃圾燃料化处理提供参考。     

未来的可再生燃料

由于现有的碳氢化合物和气体燃料可能枯竭,而矿物燃料燃烧产生的二氧化碳又造成了难以控制的空气污染,未来世界似乎无可避免地会需要可再生燃料。可再生燃料最直接的来源自然是年复一年不断生长着的植物本身。有些植物可以直接形成碳氢化合物,这是十分经济的。再过十多年,利用植物捕获太阳光并将其转变为稳定的化学形式的机理人们将会设计出各种合成设备并用其从事与植物本身完全相同的工作。     

新型复合垃圾衍生燃料的制备及性能分析

为了提高城市生活垃圾资源化利用的效率,采用室温冷压有粘结剂成型的方法将城市生活垃圾和煤按一定的配比制成新型复合垃圾衍生燃料,研究了成型压力、配比对衍生燃料的热稳定性、机械强度、粘结性以及发热量的影响.试验结果表明,在生活垃圾中加入煤可有效改善衍生燃料性能,增加其热值,在成型压力为25 MPa,煤配比为20%时复合衍生燃料的性能最优.     

汞的生物转化及其防治

汞是有毒化合物。由于人类的活动(如氯碱工业的生产、含汞农药的施用、燃料的烧燃及自然矿藏的开发、风化等),使汞不断地进入环境,参与生物圈的循环、转化作用。汞对生物的毒性决定于其不同的形态。金属汞毒性较低,无机汞次之,有     

垃圾分类背景下厨余垃圾剔除比例对生活垃圾焚烧厂NOx排放的影响

收集了生活垃圾焚烧厂关停SNCR时燃料的N排放数据以及与之对应的工况和燃料特性数据,并分析各影响因素对燃料N转化过程中不同环节的影响机理.结果表明,在工业化生产中,燃料N转化率与炉温、垃圾含水率之间不存在显著联系,而随N元素含量和固定碳含量的增加而降低,随过剩空气系数、H/N、O/N的增加而升高.据此提出了符合实际生产条件的燃料N转化路径图.该路径图表明,燃料特性对燃料N转化率和NOx生成浓度起到了决定性作用,并进一步量化了H/N和固定碳含量这2个参数与燃料N转化率之间的关系.提出通过将厨余垃圾从生活垃圾分出的方法来减少NOx生成,并以国内典型城市为例,研究了分出不同比例厨余垃圾的情况下,燃料N转化率和NOx生成浓度的变化趋势.本研究表明通过分出厨余垃圾的方法,能够降低垃圾焚烧厂的脱硝成本及氨逃逸风险,可为进一步控制生活垃圾焚烧过程中的NOx排放提供参考.     

车用柴油机燃用生物柴油的排放特性

为了研究生物柴油对发动机排放污染物的影响,采用台架实验研究了直喷自然吸气式4缸柴油机使用纯柴油B0、混合燃料B10、B20和B30以及纯生物柴油B100的污染物排放特性,通过进行不同转速和扭矩工况台架实验,分析发动机负荷和转速对柴油机排放污染物的影响。实验结果表明,在所有实验工况下,使用生物柴油能减少柴油机THC、CO和PM排放,增加NOx排放,随着混合燃油中生物柴油掺混比例的升高,THC、CO、PM和NOx排放的变幅逐渐增大,THC和CO的排放不断降低,而NOx和PM的排放变化呈现trade-off关系,相同掺混比例下,PM降低的幅度都大于NOx增加的幅度。     

生物质锅炉烟气中PM-VOCs一体化脱除装置的设计

针对生物质成型燃料锅炉烟气中的颗粒物(PM)和挥发性有机物(VOCs)排放浓度高的问题,采用布袋除尘技术与生物炭吸附技术相结合的工艺技术,集成通风直接冷却技术,设计了颗粒物和挥发性有机物一体化脱除装置,并开展了脱除效果验证实验。结果表明:装置对颗粒物去除率87.8%～90.7%,VOCs去除率69.1%～72.0%,颗粒物和VOCs的排放浓度远低于《锅炉大气污染物排放标准》(GB 13271-2014),表明该装置对生物质锅炉烟气中的颗粒物和VOCs具有较好的脱除效果,研究可为生物质成型燃料锅炉烟气净化工艺提供技术支撑。     

石墨烯氧化物气凝胶修饰金属阳极促进微生物燃料电池的产电性能

微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)阳极的比表面积、生物相容性以及导电性被认为是影响微生物燃料电池产电性能的关键因素。三维金属阳极因其导电性强、比表面积较二维电极材料大等优点可用来取代碳基电极。为了提高微生物燃料电池的产电性能,本研究选用2种具有三维结构的不锈钢刷(SSB)和泡沫镍(Ni-foam)为金属阳极基材,并将石墨烯氧化物(GO)通过一步冷冻干燥法合成石墨烯氧化物气凝胶复合金属电极(GOA-SSB/Ni-foam),将其作为阳极进行MFC的产电性能研究。结果显示:在MFC运行中,GOA-SSB和GOA-Ni-foam作为阳极,最大功率密度分别达到490和119m W·m~(-2),比未修饰SSB和Ni-foam提高8.1和5.5倍。扫描电镜(SEM)表征显示三维复合金属阳极表面附着的微生物量远高于未修饰电极,且未修饰的SSB和Ni-foam电极表面较GOA-SSB和GOA-Ni-foam电极表面腐蚀更严重,说明GOA不仅可提升阳极比表面积、生物相容性还可减缓阳极基材的腐蚀。电化学阻抗(EIS)结果表明GOA-SSB和GOA-Ni-foam阳极相比于未修饰阳极能够极大的降低传荷电阻,证实GOA修饰阳极加快了电子传递速率。另外,拉曼(Raman)表征显示Shewanella oneidensis MR-1菌可原位还原GOA,佐证了GOA修饰阳极运行后欧姆内阻降低的原因。