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1、生物法解决火电厂排放废气问题初探董文泽近期，环境问题凸显。总结开来，归为两点，一是能源短缺，二是环境污染问题。让国民建立环境保护意识固然重要，但是，环境污染问题、能源短缺问题从根本来说是发展经济带来的。工厂产生的污染是环境污染的最重要的组成部分。我们现代使用最广泛的能源是电能，而我国的电能主要由火力发电提供，火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。据资料显示，我国火力发电主要以燃煤为主，占80%左右。燃
2、煤电厂的废气主要来源于锅炉燃烧产生的烟气、气力输灰系统中间灰库排气和煤场产生的含尘废气，以及煤场、原煤破碎及煤输送所产生的煤尘。其中，锅炉燃烧产生的烟气量和其所含的污染物排放量远远大于其他废气，这是污染治理的重点。锅炉燃烧产生的烟气中的污染物有飞灰、SO2、NOx、CO、CO2、少量的氟化物和氯化物。它们所占的比率取决于煤炭中的矿物质组成，主要污染物是飞灰、煤尘、SO2和NOx。锅炉燃烧产生的烟气排放量大，排气温度高。由此带来了巨大的碳排放，引起温室效应。如果把火电厂产生的废气通过转化装置，除去固体废物，并将其中的CO2转化为能源，就可以既从源头上消除了温室气体CO2，又一定程度上解决了能源问
3、题。太阳能是万能之源，我们运用的诸多能源，都是太阳能经过多级传递而剩余的。我们都知道，能量每传播一级，都要有不少的损耗。并且，我们只靠植物或极少的工具来接收并不可观量的太阳能，所以，能源紧缺是一定会出现的！而且，不管你用不用太阳能，它都在那里，不会有任何改变，你不用，就散失了。所以，何不更充分地运用太阳能呢？前几天，在新闻中得知，科学家希望富集空气中的CO2，并运用碳单质还原成CO，从而经过一系列有机反应，转化为油脂。我认为，这个想法有四个不足，第一是富集空气中的CO2并不容易，需要耗费大量的原料及能量，第二是还原反应要耗很多能，由化学反应机理及能量守恒定律，耗得能是要大于有机生成物的能量的，
4、得不偿失，第三是化学催化剂催化反应效率较低，可行性并不高，第四是完成这些反应需要很大的厂房，占用地质资源，很耗费经费。但是这个想法给人无限的启迪。我们在欣赏大自然的杰作之时，还需要更好地运用这些杰作，比如说光合作用，植物们通过上亿年的进化，逐步形成适应大自然，即客观条件的本能，如果我们对这些本能加以利用，不仅可以达到我们的目的，更可以很轻松、很容易达到实现本能所需要的条件，因为这些条件往往是大自然的现状，这样可以很大程度地减少开支，并且对这些本能的运用，能够大大地减小对环境的污染、也能对太阳能更充分的加以运用。我提出的“Recycle Energy”概念，很多人可能会有疑问，能量只能逐级转递，
5、不能循环，何来循环能源？其实，我们并不是让能量“转圈”，而是通过物质循环，让这种物质携带、传递能量。这种物质，即为温室气体二氧化碳，它可利用，原因是它含有碳元素，可以实现无机、有机的转换，利用它的好处，在于可以很大程度上减少它在大气中的含量，使CO2循环起来，而不在大气中积累，可以很好地解决环境问题之全球变暖问题。CO2这种物质，是植物的“食物”，我们可以运用植物来固定太阳能。但是这样，需要转移大量的植物作为工业原料，开销较大，且植物是生命，我们还需去维护它，并且，最重要的是，植物自己也需要能量，这样会使产量降低。所以，我们可以运用生物酶技术。第一步，我们需要提取生物酶，来源即为小球藻，这种生
6、物，是一种球形单细胞淡水藻类，直径38微米，是地球上最早的生命之一，出现在20多亿年前，基因始终没有变化，是一种高效的光合植物，大约为一般植物光合强度的20倍，以光合自养生长繁殖，分布极广。 我们首先取阳光下茁壮成长的小球藻，放于培养基上培养，其繁殖力旺盛，大约几个小时就需要扩大培养。第二步，“取酶”，先研磨、搅碎小球藻，最后用离心机分离，提出小球藻的叶绿素与光合作用相关的酶，并纯化，不用很精密。第三步，装“箱”，将精密活性炭加入泡沫金属内部，将酶与光合色素以份装至泡沫金属表面，运用固定工艺进行固定。（注：一份的量为小球藻比例的整数倍，且具体倍数由实验测的最高效率决定）将这几步工业化生产，制备
7、较大规模的CO2吸收器，置于工厂中和植被较少的空地。这个吸收器，要设计得可以兼容能量的收集装置，即收集糖分流程。这样，我们就可以一边整治CO2排量问题，一边解决能源问题。从本课中，我学习到处理废气的具体方法，由于火力发电排出的气体中有大量粉尘，直接与微生物接触将直接降低反应速率，同时也可能会造成催化剂中毒。所以第一步将是气态除尘操作。课上，老师讲了重力沉降、袋滤除尘等方式，我认为，重力沉降过慢，可以做预处理，同时也可以降低气体流速和温度，起到缓冲作用，然后将初步除尘气体进入旋风除尘器，进一步除尘，最后运用袋式除尘器，以致最终除尘。当然，这只是一个构思，最终的工艺，将在实验后确定。排放气体中，除去固体粉尘，还有二氧化硫、氮氧化物，同样可以使微生物及催化剂中毒，降低使用寿命和处理速率，本课中的吸附知识就派上用场，我们可以选用活性炭吸附剂，除去废气中的二氧化硫和氮氧化物，并且使用多通道，保证催化剂的再生过程。经过这些步骤的废气，其中的二氧化碳得到了富集，就可以进入生物转化装置了。该装置中，我们运用生物质能装置的相关知识，就可以设计转化二氧化碳为能源的工艺了。最后，感谢吴老师的谆谆教诲，让我拥有了很多环境保护思想和基础知识，我和合作伙伴将进一步研究，通过实验，最终完成生物法转化装置。
