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【科技快讯】国际环境领域权威期刊发表我院张芸教授团队科研成果

作者: 孙德林 高秋凤   信息来源:    发布时间: 2021-01-13

第一作者:孙德林(2020届硕士,云顶yd7610备用网址)

通讯作者:张芸(云顶yd7610备用网址)  全燮(云顶yd7610备用网址)

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.est.9b07467

日前,云顶yd7610备用网址张芸教授团队在环境领域权威期刊Environmental Science & Technology上发表了题为“Integrated Analysis of the Water−Energy−Environmental Pollutant Nexus in the Petrochemical Industry”(石化行业水−能源−环境污染物耦合关系的综合分析)的研究论文。该研究首次建立了用于识别和量化石化行业水−能源−环境污染物耦合关系(WEEN)的“3M (Model, Material and energy flow analysis, Matrix)”综合分析方法,为工业WEE(Water−Energy−Environmental Pollutant)耦合系统研究及其指导节水、节能、减污改造提供了理论依据和案例参考。

石化行业的节水、节能、减污是中国工业环境管理和可持续发展的重要目标,石化行业生产的特点使得生产过程中的水、能源和环境污染物存在着显著的协同和制约关系,因此,在评估节水、节能、减污潜力和筛选最佳可行清洁生产技术方案时,需要将水、能源和环境污染物看作一个整体,充分考虑三者间的耦合关系,以寻求整个系统的协同效益。

本研究建立了一种系统的、分层次的“3M”综合分析方法用于识别和量化石化企业WEEN耦合关系,其创新体现在:

(1)现有研究聚焦在单一层面的耦合关系,本研究首先填补了要素层面耦合关系的研究空白,并进一步建立了“3M”综合分析方法,将系统、要素、装置三个层面的耦合关系集成在同一个框架中,为节水、节能、减污潜力分析和技术决策提供了更全面的视角和方法。

(2)Nexus意味着相互作用,即“作用”和“反作用”,现有的Nexus研究专注于水和能源子系统对污染物子系统消极的单向“作用”(水能消耗排污、污染物处理消耗水能),却忽视了污染物子系统对水和能源子系统积极的“反作用”(污染物的利用助力节水节能)。本研究充分考虑了WEE三个子系统间的相互作用(积极、消极、作用、反作用),为Nexus研究提出了新见解。

(3)Nexus研究正在趋于复杂化和抽象化,但在将Nexus理念应用于解决实际生产问题时,简洁、直观、易操作的决策工具却成了当务之急。本研究创新地设计了一个WEEN分析矩阵及三个量化指标,基于此实现了识别、量化和分析三级耦合关系并得出改善潜力和改造策略,这些复杂的分析过程被集成到了一个矩阵工具中,极大地提高了其在企业应用时的易操作性。本研究也通过案例分析过程强调“将复杂、抽象的Nexus问题简化以指导实际生产”的研究思路。

本研究强调了石化生产过程中存在着显著的WEEN耦合关系,该关系可用于识别节水、节能、减污潜力环节和确定最优清洁生产改造路径。同时,部分结果揭示了传统认知和分析方法的局限性,提倡石化行业的评估和优化方法向系统性综合分析转变。


 

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