Production costs and operative margins in electric energy generation from biogas. Full-scale case studies in Italy

The purpose of this study was to observe the economic sustainability of three different biogas full scale plants, fed with different organic matrices: energy crops (EC), manure, agro-industrial (Plants B and C) and organic fraction of municipal solid waste (OFMSW) (Plant A). The plants were observed for one year and total annual biomass feeding, biomass composition and biomass cost (€ Mg^?1), initial investment cost and plant electric power production were registered. The unit costs of biogas and electric energy (€ Sm^?3_biogas, € kW h^?1_EE) were differently distributed, depending on the type of feed and plant. Plant A showed high management/maintenance cost for OFMSW treatment (0.155 € Sm^?3_biogas, 45% of total cost), Plant B suffered high cost for EC supply (0.130 € Sm^?3_biogas, 49% of total cost) and Plant C showed higher impact on the total costs because of the depreciation charge (0.146 € Sm^?3_biogas, 41% of total costs). The breakeven point for the tariff of electric energy, calculated for the different cases, resulted in the range 120–170 € MW h^?1_EE, depending on fed materials and plant scale. EC had great impact on biomass supply costs and should be reduced, in favor of organic waste and residues; plant scale still heavily influences the production costs. The EU States should drive incentives in dependence of these factors, to further develop this still promising sector.     

去除城市生活污泥中有机络合态金属强化其厌氧生物制气

为提高城市生活污泥厌氧消化沼气产率,本文考察了通过金属络合剂EDTA预处理污泥,以去除城市生活污泥中有机络合态金属,强化其厌氧生物制气的效果.结果表明,经EDTA预处理去除金属后的污泥(实验组)较未预处理的污泥(对照组)的有机络合态金属含量减少[(5.09±0.57)%~(1.37±0.20)%,以TS计],溶解性有机质显著提高(SCOD提升627%),暗示该预处理方法能够极大地去除有机络合态金属并强化污泥有机质的溶出.通过测定污泥有机质溶出表观活化能发现,实验组污泥有机质溶出表观活化能比对照组降低36%,表明预处理能够有效降低有机质溶出反应的能量壁垒.污泥厌氧发酵研究发现,在16d的污泥厌氧产酸实验中,实验组VFAs浓度高于对照组,较对照组最大提升42%;在22 d的污泥厌氧产甲烷测试实验(BMP)中,实验组单位有机质累积甲烷产量比对照组增加48%,表明EDTA预处理对提高污泥厌氧消化产沼气具有重要的作用.通过进一步产沼气动力学研究发现,实验组的产沼气限速步骤在产甲烷阶段,而对照组限制于水解阶段,表明经EDTA预处理能有效地破除城市生活污泥厌氧消化过程的水解限速.     

AAO工艺低氧条件下的运行及其模拟

利用厌氧-缺氧-好氧(AAO)工艺探讨了在好氧池低溶解氧(DO)浓度条件下的水质指标变化情况.结果表明,当好氧池DO浓度从2.00 mg·L~(-1)降低到1.00 mg·L~(-1)和0.50 mg·L~(-1)时,系统仍然具有良好的除磷脱氮效果,出水水质指标均满足我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级A标准.在此基础上,基于Bio Win 4.1软件建立了AAO工艺的活性污泥模型,对模型参数进行了灵敏度分析,并利用动态模拟对模型参数中的聚磷菌吸收乙酸或丙酸的聚羟基烷酸(PHA)产率系数(YP/PHA,seq)、聚磷菌好氧氧化PHA的储磷率(YP/PHA,aerobic)、氨氧化菌的最大单位生长速率(μmax,A)和亚硝酸盐氧化菌的最大单位生长速率(μmax,N)进行了校验.此外,对系统的曝气能耗进行了模拟评估,结果表明,与好氧池DO浓度为2.00 mg·L~(-1)时相比,好氧池DO浓度为1.00 mg·L~(-1)和0.50 mg·L~(-1)时的空气流量可分别节省23.8%和38.1%,氧转移效率可分别提高7.2%和11.7%.     

Ti/SnO_2-Sb阳极-空气阴极电催化降解染料废水

为解决电化学法处理高盐染料废水存在的能耗大、成本高等问题,分别采用溶胶-凝胶法和辊压法制备Ti/SnO_2-Sb阳极和空气阴极,构建了Ti/SnO_2-Sb阳极-空气阴极双极体系(TSSA-ADC)。甲基橙(MO)作为高盐染料废水的典型污染物,考察了电流强度、MO浓度、电解液浓度和初始p H对TSSA-ADC体系和TSSA单阳极体系降解MO的影响。结果表明:与TSSA单阳极体系相比,TSSA-ADC体系具有更好的抗有机负荷冲击、抗盐分冲击、抗酸碱波动能力,能够维护酸碱平衡防止硬度离子结垢。最佳反应条件为电流强度为0.030 A,电解液浓度为3%,MO浓度为100 mg/L,初始pH=6。以MO去除率达到98%为基准,TSSA-ADC体系比TSSA体系可节能74.26%。     

厌氧发酵处理庆大霉素菌渣的可行性及条件优化

采用厌氧发酵处理庆大霉素菌渣,考察了含固率、接种比、接种污泥、发酵底物等因素对庆大霉素菌渣厌氧发酵的影响,并用累积净甲烷产量衡量庆大霉素菌渣进行厌氧发酵的可行性及发酵程度。试验结果证实了庆大霉素菌渣进行厌氧发酵的可行性,其中含固率和接种比对发酵的影响较大,最佳条件为含固率5%,接种比1/3;对比试验所用3种接种污泥,发现接种某造纸厂污水处理IC反应器的厌氧颗粒污泥效果最优,在最优含固率和接种比的条件下,累积净产甲烷量为28.21 m3/t;此外,试验还证实,采用不同菌渣的联合发酵表现出了明显的协同作用,在最优条件下,庆大霉素菌渣与林可霉素菌渣按1∶2的比例联合发酵的产甲烷量可达到37.5 m3/t。     

中国村镇生活垃圾的养分与重金属含量特征及其农用潜力分析

对全国12个省份72个典型村镇进行了生活垃圾采样调查,系统分析了我国农村生活垃圾的基本理化特性、养分含量与重金属特征及其农用潜力。研究表明:我国典型村镇生活垃圾含水率为(53.68±8.84)%,p H为7.11±0.56,有机质含量为(49.04±10.49)%,C/N约为43∶1,C/P约为144∶1。除C/N略高外,其余特性均适合进行堆肥化处置。我国典型村镇生活垃圾中重金属As、Hg、Pb、Cd、Cr,Cu和Zn含量分别为(7.645±8.729),(0.737±0.480),(21.798±17.606),(3.356±11.012),(108.632±84.011),(36.834±10.905),(80.093±42.237)mg/kg。与国内相关标准相比,只有Hg、Cd超标,最大超标率分别为29.17%、43.75%;与欧美相关标准相比,仅有Cd、Cr超标,最大超标率分别为25.69%、37.50%。     

北京市燃煤源排放控制措施的污染物减排效益评估

为分析北京市燃煤源排放控制措施的污染物减排效益,基于MEIC（中国多尺度排放清单模型）,采用情景分析法,评估了北京市电厂能源清洁化与末端治理、燃煤锅炉改造和城区平房区居民采暖改造等措施的污染物减排效益.结果表明,相对于无控情景,2013年北京市电厂能源清洁化与末端治理减少PM_2.5、PM₁₀、SO₂和NO_x排放量为1.28×104、2.10×104、5.13×104和4.98×104 t,分别占无控情景的85%、86%、87%、74%;北京市燃煤锅炉改造减少PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO_x排放量为1.09×104、2.68×104、11.64×104和5.81×104 t,分别占无煤改气情景的83%、89%、83%、83%;北京市老旧平房区的居民采暖改造减少PM_2.5、PM₁₀、SO₂和NO_x排放量分别为630、870、2 070和790 t,均占无煤改电情景的8%.研究显示,北京市从1998年开始采取的各种减排措施有效地减少了污染物的排放,对北京市空气质量改善具有重要意义.      

固体云爆剂热分解性能研究

目的研究固体云爆剂的热分解特性。方法利用差示扫描量热(DSC)和热重分析(TG)测定该固体云爆剂的热分解过程。分别得到固体云爆剂在不同温度下的DSC和TG曲线,以及同一温度下云爆剂不同组分的DSC和TG曲线。结合线性回归分析的方法,利用Ozawa法、Starink法以及Kissinger法计算了反应活化能。结果其表观活化能为208 k J/mol左右。结论该固体云爆剂的热分解是一个连续的过程,具有良好的安定性。     

无线电引信电磁辐射能量耦合路径研究

目的为了确定外界电磁能量究竟如何进入到引信电路内部,针对无线电引信的电磁能量耦合路径进行系统研究。方法通过对多种引信进行不同形式的连续波、强电磁脉冲电磁辐照效应试验,对比引信天线、孔缝、弹体、电源模块等部位的能量耦合可能性。分析连续波、强电磁脉冲电磁环境对无线电引信作用的耦合规律。结果确定了电磁信号类型和引信接地结构是影响电磁能量耦合通道的关键因素,揭示了前门耦合是连续波电磁辐射环境的最主要方式。结论弹体或引信前端与电路共地的金属部件是强电磁脉冲辐射环境的主要能量路径,从而为无线电引信抗电磁性能加固的实施提供了有益参考。     

中国经济发展产生的能源和环境效应研究

为揭示中国经济持续增长对能源依靠程度、能源利用效率提高程度及环境污染改善水平,统计了2006年-2014年GDP、工业增加值、能耗、SO2和NOx排放量数据,计算得到单位能耗GDP和单位能耗污染物排放量,对比分析单位能耗GDP和单位能耗污染物排放量,前者持续增长,后者呈波动时下降,表明能源利用效率逐步提高,污染物排放得到有效控制.主要城市NOx和PM10浓度出现升高趋势,SO2浓度明显下降.NOx和PM10成为中国未来大气主要污染物,应采取措施控制,同时应注重对非工业源的控制.