- 温汉泉;俞汉青;
自沼气发现以来，有机物厌氧消化生产生物天然气由于其污染治理和能源回收的功能开拓了一个经久不衰的领域。有机废弃物厌氧消化过程的实现和发展依赖于工艺技术和基础理论的进步。本文从技术形式和理论出发，介绍有机废弃物厌氧消化生产生物天然气技术的现状并进行展望。首先介绍了当前主流厌氧消化技术，总结其设计和构型，阐述内在改进和变革思维：泥水分离的实现区分了第一代和第二代厌氧消化技术，而颗粒污泥的出现则发展了第三代厌氧消化技术。其次总结了现代厌氧消化技术理论和其对厌氧消化技术的推动作用，介绍一些加强厌氧消化策略：厌氧消化理论细化和种间电子传递的发现直接改变厌氧消化设计理念和运行形式。随后描述一些对厌氧消化具有强烈推动作用的新技术和新理念：机器学习有助于了解厌氧消化这一复杂黑箱，而合成生物学更将从概念上重新定义厌氧消化。最后对未来厌氧消化技术进行了展望：厌氧消化的发展将趋向于高效化、智能化、定制化，未来更将成为一个绿色平台，实现能源和物质的社会循环。
2023年01期 v.37;No.205 1-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1864K] - 高伟;刘明;赵永亮;严俊杰;
设置省煤器烟气旁路系统是提高燃煤机组脱硝系统入口烟气温度、实现全工况脱硝的有效途径。为分析燃煤机组频繁变负荷过程的脱硝经济性，本研究建立了某660 MW超超临界燃煤发电机组动态模型及SCR脱硝系统动态模型，研究了燃煤机组在50%～100%THA升负荷过程的尿素成本、NO_x排放环境成本和燃煤成本。结果表明：在变负荷过程中开启省煤器烟气旁路挡板时，燃煤成本的变化最大，总成本有一定的增加；在50%～75%THA升负荷过程中，烟气旁路挡板开度分别为5%和10%时，燃煤成本分别增加了600元和1 200元，尿素成本分别减少了442.48元和554.89元，而NO_x排放环境成本变化较小，仅为62.22元和63.19元；在75%～100%THA升负荷过程中，燃煤成本分别增加了1 800元和2 300元，而尿素成本和NO_x排放环境成本的变化量较小，因此不建议开启烟气旁路挡板。
2023年01期 v.37;No.205 13-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 3405K] - 冯雷雨;张旭坤;陈蓓蓓;罗振宁;苏瑜;徐斌;
清淤底泥、芦苇秸秆以及藻类物质是水源地水库生态建设和运行过程中产生的三类废弃物，对其进行高效资源化处理处置是水库实现生态循环的重要保证，对提升水库水质及可持续发展具有重要意义。本文首先综述了清淤底泥在农田、林地、园林绿化等方面进行土地利用和制作建筑材料、填方材料等方面进行建材利用的资源化技术现状，总结了芦苇秸秆在农业、养殖业、能源、工业原料等方向进行资源化利用以及打捞蓝藻在厌氧消化、有用物质提取、饲料应用、好氧堆肥等资源化技术的发展现状；进而分析了上述资源化技术在水源地水库废弃物资源化过程中应用的适用性，指出土地利用是清淤底泥资源化利用的最佳方式，好氧堆肥是芦苇秸秆和蓝藻废弃物资源化处理处置的主流技术；最后针对水库废弃物资源化利用提出了展望和建议。
2023年01期 v.37;No.205 21-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 2522K] - 尹凡;曾德望;邱宇;杨琰鑫;吴石亮;肖睿;
化石燃料的过度使用造成了能源危机与温室效应，开发清洁可持续的能源能够调整我国能源结构，推动绿色可持续发展。氢气作为一种有前途的能源和清洁燃料，对环境无危害，已经成为未来能源中最有前途的能源载体。因此，有必要寻求低能耗和低成本的绿色可持续制氢技术。在“双碳”背景下，生物质制氢被认为是一种绿色可持续的发展技术，拥有长期的增长潜力，并有望逐步减少环境污染和资源的过度开采。鉴于当前的研究趋势和新兴技术，本文重点围绕生物质热化学转化制氢所涉及的热解、蒸汽气化、超临界水气化和化学链制氢技术的原理、影响因素以及研究现状进行评述，并针对当前技术的未来发展提出展望。
2023年01期 v.37;No.205 29-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 2686K] - 郭中权;郑利祥;徐旭峰;高杰;郑彭生;肖艳;周如禄;
在我国西部和西北部生态脆弱地区，煤矿矿井水处理后可作为生活用水或外排至重要地表水系，其中氟化物(以F~-计)排放浓度要求小于1.0 mg/L。针对吸附法去除矿井水中氟化物存在的工艺复杂、操作管理困难和出水水质不稳定等问题，采用络合诱导除氟剂进行了除氟实验研究，考察了络合诱导除氟剂投加量、反应时间、pH和浊度等主要因素对矿井水中氟化物去除效果的影响，并分析了络合诱导除氟剂的除氟机理。结果表明：络合诱导除氟剂是通过络合吸附和化学诱导作用捕获矿井水中离子态的氟化物，形成共混沉淀物达到除氟的目的；当络合诱导除氟剂投加量45 mg/L、反应时间12 min、pH 8～9和原水浊度小于100 NTU时，模拟配水中氟离子浓度可从5 mg/L降至1.0 mg/L以下。共存离子中的碳酸根离子对除氟效果影响明显，硫酸根离子影响次之，氯离子没有明显影响；矿井水连续除氟试验中，出水氟离子浓度可稳定至0.75～0.90 mg/L,浊度为8.2～10.0 NTU。
2023年01期 v.37;No.205 42-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 4168K] - 张亚雷;郝泽伟;由晓刚;姚广磊;贾炎;杨黎彬;陈家斌;周雪飞;
工业废水处理行业是我国现代化进程中不可或缺的一部分，在工业化发展历程中扮演着重要的角色，但是传统的废水处理工艺会消耗大量的资源能源，并产生温室气体，对人类和生态系统造成了严重的威胁。在当前双碳背景下，迫切需要寻求一种低碳、绿色的工业废水处理理论和技术，以进一步满足我国工业废水的绿色、低碳化处理。微藻固碳耦合工业废水处理被认为是一种绿色环保、可持续发展的低碳技术，将其应用于工业废水和燃煤烟气的处理，能够有效固定、净化污水和烟气中的碳、氮、磷等污染物质，减少碳排放，还可以获得有价值的生物质资源，为废水处理带来显著的环境效益与经济效益。因此，对微藻处理工业废水的主要作用机制、燃煤烟气的减排机理和微藻固碳的强化措施进行了系统探讨，旨在对传统污水处理工艺进行低碳化重塑，促进污水处理行业革新升级，引领污水处理向低碳化方向发展。
2023年01期 v.37;No.205 50-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 2622K] - 刘浩业;张潇文;任烁今;王天友;
重型柴油车是大气中氮氧化物和颗粒物的重要来源。远程OBD系统将OBD技术与无线通讯技术相结合，将车辆的运行数据、排放状况和故障信息发送给监管部门，可实现对重型柴油车全生命周期的排放监控。目前围绕重型柴油车远程OBD系统数据分析的主要研究方向包括：超排车识别和故障诊断、车辆后处理系统作弊识别和实际道路环境下车辆性能特征分析，本文对以上3个方向的研究进展进行了综述。超排车识别的关键问题是如何基于现有远程OBD系统采集的NO_x浓度数据和有限的车辆状态数据识别车辆排放是否符合法规要求，车辆后处理系统作弊识别的关键问题是如何平衡作弊识别算法的准确性和复杂性。实际道路环境下车辆性能特征分析为法规制定和动力技术升级提供重要参考。
2023年01期 v.37;No.205 58-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1887K] - 徐江荣;宋奥;洪佳璇;李允超;刘茂省;张光学;
化石燃料的大量消耗已造成了温室气体的过度排放，引起了严重的环境问题。优化能源结构、开发清洁能源实现“低碳”发展迫在眉睫。氢能是能够替代传统化石燃料最理想的燃料之一。在对氢能基本概述的基础上，详细综述了氢能在燃料领域和非燃料领域中的应用情况；其中，作为燃料方向的应用包括燃料电池、热力发电厂和航空器，作为非燃料方向的应用包括化工合成、石油炼制和冶金工业等。在燃烧应用方面，燃料电池结构需进一步优化；需开展掺氢天然气燃烧器的设计以及掺氢燃烧的大型化研究；同时需开发氢与其他航空燃料混燃技术，以提高氢能的航空适用性。在非燃烧应用方面，当氢用作化工原料时，需考虑氢源成本；用作石油炼制和冶金工业还原剂使用时，需考虑氢还原催化剂的寿命问题。对氢安全和氢能应用现存的技术挑战进行了论述，无论是燃烧还是非燃烧应用，均需格外注意氢安全；论文同时对氢能未来应用发展方向进行了展望。
2023年01期 v.37;No.205 65-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 2587K] - 陈冠益;陈欣;颜蓓蓓;李健;陶俊宇;孙昱楠;周生权;
生活垃圾的清洁处理关乎环境保护、循环经济发展和民生福祉。现有的生活垃圾处理技术主要包括：填埋、焚烧、热解、气化、水热、(好氧)堆肥、(厌氧)消化/发酵等。我国生活垃圾清运量以及社会对清洁能源的需求与日俱增，生活垃圾的环境污染属性与能量迁移转化高度相关，因此生活垃圾能源化技术的发展与应用备受关注。在双碳目标下，生活垃圾能源化技术应倡导绿色、环保、低碳。既要实现生活垃圾的高效利用，又要加快降低碳排放步伐，引导创新绿色技术。本文简述了生活垃圾能源化技术分类及特征，以及主要技术的研究与应用进展，并对能源化技术的低碳环保化发展机遇与挑战进行了分析，最后展望了垃圾分类、人工智能技术、绿氢技术对生活垃圾能源化处理与绿色低碳化发展的重要作用。本文从能源转化与减污降碳的角度展开分析，为生活垃圾能源化处理技术的发展提供指导。
2023年01期 v.37;No.205 74-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1377K] - 束胜全;孙友文;徐亮;刘建国;
二氧化碳、甲烷等温室气体的过度排放会引发全球变暖等一系列环境问题，对温室气体进行监测具有重要意义，世界各国正在积极开展温室气体监测以及减排工作。尽管我国温室气体监测工作及技术起步晚于国外，但近几十年来，我国监测技术尤其是光学监测技术发展迅速，光谱学技术已然成为我国监测温室气体的重要方法，并在多场景、多领域得到应用。利用光学技术，通过大气本底观测、地面排放监测、地基观测以及高空探测等多种探测方式，能够获得温室气体空间分布、时序变化以及源汇信息，帮助理解温室气体变化的环境效应，为我国温室气体减排控排工作提供数据支持。为应对温室气体过度排放带来的环境问题，中国各级政府及机关出台了多项相关政策，针对工业、交通运输以及农业等不同行业提出了各种减排措施，并取得了一定的减排成效。
2023年01期 v.37;No.205 83-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 2259K] - 王玲娜;田晨昕;戴若彬;王志伟;
膜分离技术因具有分离效率高、过程无相变、易于自动化控制等优点，在污/废水处理、水回用、海水淡化、苦咸水处理等领域应用广泛。在“双碳”战略布局下，膜法水处理技术须向可持续发展方向迈进。当膜到达寿命终点时，采用适当方法对其进行处理回收，从而循环利用膜本体或膜配件，能有效减少填埋或焚烧等处理处置方式带来的资源浪费和环境危害。本文综述了目前寿命终点膜的主流再生循环利用技术，将膜本体的循环利用技术划分为直接循环利用技术与间接循环利用技术，重点综述了间接循环利用技术中寿命终点高压膜降级再生、寿命终点低压膜升级再生与寿命终点膜平级再生的前沿进展，并系统总结了寿命终点膜再生前后的水渗透率、截留率等分离性能指标，同时概述了寿命终点膜配件的循环利用技术。最后，提出了水处理寿命终点膜再生循环利用技术的未来发展方向。
2023年01期 v.37;No.205 91-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 3923K] - 邢奕;耿孟达;叶凯航;苏福永;李存旺;夏德宏;岳涛;苏伟;
钢铁企业的低碳转型，对我国钢铁企业高能效低碳发展、实现我国“双碳”目标起着至关重要的作用。本文分析了我国钢铁企业在能源方面的利用现状和余热资源的主要分布情况以及余热资源的主要利用方式。在能源消耗方面，虽然中国重点钢铁企业吨钢综合能耗在逐年下降，但是由于大部分钢铁企业节能技术较为传统，导致近年来吨钢能耗下降幅度逐渐减小，已经呈现出几乎不变的趋势，在节能技术方面进行创新改革已势在必行。同时，各个钢铁企业技术发展水平不一，导致吨钢能耗最小值与最大值之间相差巨大。在钢铁企业余热资源利用方面，情况依旧不容乐观，虽然炼钢、热轧工序中余热资源利用程度在40%～50%之间，但是焦化、烧结、炼铁工序中余热资源利用程度不足20%,尤其在炼铁工序中，余热资源利用程度仅仅达到10%左右。因此，进行余热回收技术的创新，对钢铁企业降低能耗，提高余热资源利用程度至关重要。最后，本文讨论了新能源(例如生物质能、绿电等)对传统能源的替代作用，使用新能源有助于降低钢铁企业的能耗，从而早日达成“双碳”目标。
2023年01期 v.37;No.205 102-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 3561K] - 申芮旭;汪紫菱;张天雨;王强;
在碳中和的目标下，CO_2甲烷化技术不仅可以解决CO_2排放带来的环境问题，还可以生产CH_4以缓解能源短缺等问题。CO_2甲烷化反应目前面临的主要问题之一是反应的强放热效应容易形成热点，导致催化剂活性组分烧结失活，影响催化剂的使用寿命。因此，近年来研究者们在开发高效稳定的CO_2甲烷化催化剂的同时，也开始关注催化剂在反应过程中活性组分因高温导致烧结失活的解决方案。而金属基整体式催化剂由于拥有良好的传热性能和机械强度，在CO_2甲烷化领域引起了越来越多的关注。本文将从不同种类金属基整体式催化剂的制备方法、不同种类的金属基底的特点以及其在CO_2甲烷化反应方面的应用、金属基整体式催化剂的传热优势三个方面进行综述，系统地阐述了金属基整体式催化剂的研究现状，并对其发展前景进行了展望，以期为金属基整体式CO_2甲烷化催化剂的研发及工业化应用提供技术借鉴。
2023年01期 v.37;No.205 115-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 4121K] - 赵乐;杜小泽;
太阳能是地球表面最丰富的清洁可再生能源，太阳能利用是全球可再生能源发展战略最重要的组成部分，将聚光太阳能发电(CSP)与热能储存(TES)耦合产生可调度的清洁电力是实现能源低碳转型的重要途径之一。太阳能光热电站的能量转换效率和功率成本是上述技术的制约因素。以熔融盐为代表，开发具有更高工作温度(> 565℃)的热能储存(TES)/传热流体(HTFs)系统是提升太阳能光热发电效率的重要技术途径。其中，氯盐被认为是下一代最有希望实现更高效率和更低成本的TES/HTF体系之一。基于目前氯盐的研究现状，本文探讨了氯盐的基础研究和当前的发展策略，主要包括氯盐的热性能、腐蚀机理和缓解腐蚀的策略。分析结果表明，熔盐的最大工作温度是决定TES系统效率的关键。然而，金属结构材料在熔盐中的腐蚀限制了氯盐的发展。在高温熔盐中，抑制金属结构材料腐蚀的主要手段为氯盐提纯和加入缓蚀剂。
2023年01期 v.37;No.205 130-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 4794K] - 陈阿玲;张登松;
将垃圾焚烧、钢铁冶炼等典型行业烟气处理中的NH_3-SCR脱硝与VOCs净化模块耦合，发展多污染物协同控制理论和技术，协同催化净化NO_x与VOCs,不仅具有重要的科学意义，还具有重大的生态环境和经济效益。目前，NO_x与VOCs协同催化净化技术已在环境催化领域引起广泛关注，已报道相关研究主要聚焦于协同催化剂性能的考察，但该项研究仍处于初步探索阶段，尚未获得满足实际应用需求的高效协同催化剂，且相关反应机制有待深入考察。未来NO_x与VOCs协同净化催化剂技术的发展需解决3个关键难题：协同净化催化剂酸/氧化还原双核活性位的构建及调控、协同净化催化剂上酸/氧化还原双循环反应路径的理解、协同净化过程中催化剂的抗中毒能力提升。解决这些关键科学问题的第一步仍是设计并制备高活性、高稳定性、抗中毒的协同净化催化剂；然后探究催化剂的化学组成、结构特点和理化性质，解析催化剂双核活性位的微化学环境；进一步利用原位测试手段、表面反应技术以及理论模拟计算，解析催化剂结构与性能的构效关系，阐释催化净化过程高效协同机制和催化剂抗中毒机制，最终形成NO_x与VOCs协同催化净化的关键技术。该综述总结了现有NO_x与VOCs协同催化净化技术研究的进展，提出了该项技术面临的发展瓶颈，分析了研究中的关键科学难题，并对相应的解决策略进行了展望，以期为大气污染控制领域NO_x与VOCs等多污染物的协同净化提供参考。
2023年01期 v.37;No.205 141-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 9615K] - 黄开龙;杨庆;潘赫男;左怡琳;许柯;张徐祥;
脱硫废水低碳资源化利用是推动燃煤电力行业废水零排放、实现经济收益与环境保护相向而行的关键。本文在分析脱硫废水水质特征的基础上，概述了燃煤电厂脱硫废水资源化利用模式与技术的发展进程，系统阐述了脱硫废水资源化技术类别、技术原理、技术特点及适用性，评估了典型应用案例的应用效果与经济性，并展望了脱硫废水资源化利用方向。脱硫废水资源化技术经历了高盐水资源化、低盐水资源化以及分质资源化3个阶段，现行分质资源化技术主要包括化学沉淀分质、膜分质和热蒸发分质；相对而言，膜分质技术的水质适应性更强，资源化产品更丰富，能耗药耗更低，是脱硫废水低碳资源化的有效手段；基于膜分质资源化的脱硫废水零排放工艺具有技术与经济可行性，其中纳滤与离子交换电渗析耦合的膜分质资源化技术，在减少预处理药剂与降低系统运行成本方面具有显著优势；选择性"离子交换膜"是脱硫废水低碳资源化与零排放的瓶颈，开发低成本、高效率、耐污染的膜材料是未来的研究重点。
2023年01期 v.37;No.205 157-166页 [查看摘要][在线阅读][下载 2017K] - 吴长亮;王文龙;王旭江;李敬伟;
煤矸石作为我国排放量最大的工业固废，目前累积堆存量超过70亿t。煤矸石的堆存和排放占用大量土地，污染土壤、空气和水体，造成极大的生态环境影响。当前我国煤矸石综合利用具有利用率偏低、产品单一，性能差，且大规模与高附加值难兼容等特点，现有煤矸石无害化与资源化综合利用的规模和能力明显不能满足国家对生态环境保护及“双碳”目标下对碳减排的现实要求。为推动煤矸石综合利用技术发展，本文阐述了煤矸石的成分与理化特性，从煤矸石制水泥、混凝土骨料和墙体材料等方面重点介绍了煤矸石在建材领域的资源化应用现状，其次从重金属浸出、粉尘及气体污染分析了煤矸石对生态环境的影响，最后在此基础上提出了煤矸石协同互补及两级迭代利用的创新策略及一些建议和展望。
2023年01期 v.37;No.205 167-177页 [查看摘要][在线阅读][下载 2867K] - 高澜;毛慧琴;鲁玺;
对增温贡献最大的“非二”温室气体——甲烷(CH_4)排放的准确核算，是制定减排政策与检验减排效果的基础。针对“自下而上”方法对煤矿CH_4排放量化的不足，本研究系统考虑山西省晋城市某一示范煤矿区的地形、气象条件和基础设施分布，基于搭载了高精度温室气体分析仪的走航监测平台，结合移动式与下风向静止式两种监测方法，利用AERMOD大气扩散模型反演煤矿CH_4排放强度，并获得重点排放源的CH_4排放因子。结果表明，非生产状态下，单个风井排放速率为763 kg/h,比正常工况下的企业排放数据低了15.9%;在不考虑无组织排放的情况下，整个园区的CH_4排放因子为15.09 m~3/t,比“自下而上”清单低了13.8%,说明矿区工况对CH_4排放起到较大影响。煤矿园区的主要排放点源为1个风井与2个抽放泵站排气口，而无组织排放源为6个原煤仓；三者的排放因子呈现出递减变化，分别为8.6 m~3/t(43%)、6.49 m~3/t(33%)和4.87 m~3/t(24%)。传统的“自下而上”方法由于缺少对无组织排放源的考虑，即便在非生产状态下，也会造成整个矿区甲烷排放近24%的低估，而基于走航监测的甲烷核算方法能够弥补这一缺失。
2023年01期 v.37;No.205 178-183页 [查看摘要][在线阅读][下载 1994K] - 张子杭;许丹;胡艳军;管文洁;王树荣;
有机固废热转化过程会发生一系列复杂的热化学反应，给深入理解其机理、优化转化过程技术参数及实现产物定向调控等带来挑战。基于数据驱动的机器学习建模方法可推动有机固废的智能化和精细化处置。综述了基于机器学习的智能建模方法在有机固废全链条处置中的应用，总结了机器学习对有机固废上游产生量与理化特性、中游热转化过程及产物特性、下游产物利用与效益评估等的预测并对比了不同模型的适用场景及优缺点，以期构建有机固废全链条智能化处置方案，实现集无害化、减量化、资源化、高值化及智能化于一体的有机固废高效处置模式，为实际固废的有效管理提供一定的指导意义。
2023年01期 v.37;No.205 184-193页 [查看摘要][在线阅读][下载 2100K] - 骆希;詹佳慧;张士成;
聚烯烃塑料由于其易于加工、价格低廉、性能突出等优良的特性，在社会生产和生活中都发挥着十分重要的作用，是当前使用最为广泛的一类塑料。聚烯烃塑料的主要原料是煤、石油等不可再生资源。废弃的聚烯烃塑料在自然环境中难以降解，并且会破碎成小颗粒流入湖泊、河流、海洋和土壤等带来微塑料污染问题，对生态环境和生物健康造成严重的影响和破坏。因此，从节约能源和保护环境两方面来讲，聚烯烃塑料的回收利用都是一个十分重要的课题。在聚烯烃塑料回收处理的方法中，氧化降解可以有效地将大分子的聚烯烃塑料降解生成高价值的小分子化工原料，实现聚烯烃塑料的资源化和高值化利用，同时也为环境中已经存在的微塑料污染问题提供了很好的解决办法。本文对聚烯烃塑料的氧化降解进行了研究，总结整理了近年来氧化降解相关的研究进展，分析探讨了化学氧化降解、生物氧化降解和光氧化降解三种氧化降解方法的反应过程、氧化机理和降解产物，并结合当前研究现状对未来聚烯烃塑料氧化降解回收的发展前景进行了展望。
2023年01期 v.37;No.205 194-206页 [查看摘要][在线阅读][下载 2005K] 下载本期数据