(2)物理-化学混合系统用于富含悬浮物、油污、浑浊、有害离子的污水中。常见的物理-化学混合系统包括:
1)化学凝聚和沉降——用药品来使废水中的微小颗粒凝聚为大颗粒,然后用物理方法除去。
2)吸附——大比表面积的活性炭可以吸附很多物质。例如,吸附-絮凝-溶气气浮混合法可以除去水中大部分的油污。
3)臭氧化——种常见的用臭氧来杀菌和氧化有机物的方法。例如,将臭氧化-吸附混合系统加入自养除氮步骤中可以显著提高除氮效率。
4)混合除盐法——它将可逆电渗析(RED)和可逆渗透法(RO)结合在一起。在除盐过程中,RED利用盐浓度梯度发电,两者的结合可以大大减少能量消耗。
(3)化学-生物系统通常用于除去氮、磷、难处理的毒性有机物等。带有氧化功能的混合系统可以在短时间内降低废水毒性,并且增加其生物可降解性。而微生物燃料电池可以把有机废物转化为电能,在处理系统中使用它可以增加净水效率并降低处理成本。
(4)当废水中的污染物种类很多时,就要用到物理-化学-生物混合系统。例如,薄膜-絮凝-吸附-生物反应器(MCABR)可以有效除去有机物。其中有四种机理:膜过滤、微生物降解、聚氯化铝沉降、活性炭吸附。
5结语
总的来说,绿色能源技术已经得到长足发展,但仍有很大提高空间。固氧燃料电池是一种较成熟的能源轉换技术,其转换效率比热机高并且污染小。出于对成本和运行环境的考虑,某些情况下的固氧燃料电池需要相对低的运行温度。在不懈的研究工作下,某些电池的运行温度已经可以达到600℃以下,而且通过改进加工工艺和研究新的电解质材料可以进一步降低运行温度,从而达到400℃~500℃的更低温。未来几年内,低温固氧燃料电池及其材料仍会备受瞩目,并且其商业化的趋势会更显著。
除了能量转换,研究低廉环保的能量储存装置也是绿色能源的一大重点。锂离子电池是一大成功,然而为了突破现有性能的瓶颈,人们开始关注纳米材料。纳米材料具有非同寻常的性质,它在某些情况下被证明可以提高电池性能,而且扩展了可用材料的范围。然而人们对纳米反应动力学机理的了解还是很少,这个领域仍然有很多工作要做。为了实现更大的发展,我们需要发展新的材料和反应理论。
从长远来看,解决能源危机的最好方案之一是使用太阳能。对于薄膜太阳能电池,其中的CIGS和碲化镉电池都已经达到了很好的转化效率,然而相关元素低产量仍然限制了大规模商业化。有关新型薄膜光伏电池的研究也在进行中。尽管薄膜太阳能电池可能在市场配额上可能无法超过晶体硅电池,但是在特殊环境下薄膜太阳能电池有着无与伦比的优势。
出于对水资源稀缺的考虑,节能高效的混合污水处理技术近年来得到了广泛关注。由于成本和能源问题,未来的混合系统趋势将是从废水中提取生物能或者通过盐梯发电,因此我们需要在微生物燃料电池与RED研究方面付出更大努力。
从全球战略角度看,绿色能源经济是一个科学技术和政策层面上的战略,它可以保证环境与资源的可持续性,同时保证经济增长和发展。然而如何制定政策与战略来支持绿色能源经济转型仍然是一个关键问题。尽管现在出现了很多分析绿色能源经济发展的方法,但依然没有一个理论可以全面分析其战略和政策的复杂性和动态过程。我们仍需要多方积极合作,缜密评估,以应对向绿色能源经济转型过程中出现的众多难题。
李博闻(作者系大连育明高级中学学生)
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