利用产氢强化微生物降解原油产甲烷实验

在微生物降解原油产甲烷过程中，如何有效地提高微生物产甲烷能力是目前研究的技术难点之一。为了能够在短时间内利用微生物产生更多的甲烷气，提高产甲烷效率，利用污水处理厂活性污泥具有产氢和产甲烷的特性，筛选出具有稳定产氢能力的产氢菌，其菌液每100 mL产氢量可达到0.8 mmol左右；再利用产氢菌培养后产H2和CO₂以及发酵液中挥发性脂肪酸积累的特性，为产甲烷菌提供相对充足的代谢营养底物来提高产甲烷效率；通过产氢、产甲烷两阶段培养的方式，在20 d内产甲烷能力即可得到显著提升，所产气体中甲烷体积分数可达79%以上，与传统非结合方式产甲烷气体系相比，产甲烷速率提高了10倍，达到0.087 5 mmol/d，证明了应用该方法提高产甲烷效率的有效性。研究成果为进一步提高微生物降解原油产甲烷的转化效率提供了技术方向，同时也为CO₂注入产甲烷等技术的研究提供了借鉴。     

不同产甲烷培养基对微生物群落结构的影响

为了检测不同培养基富集油藏采出液产甲烷体系中微生物群落结构的差异,应用MiSeq高通量测序技术对不同培养基产甲烷体系中细菌和古菌群落结构进行分析。结果表明:原油、GD+S、GD+N和K培养基富集细菌分别检测到181、259、280和305个OTU数,古菌分别检测到72、157、153和132个OTU数。原油和K培养基富集得到的优势菌属较为相似,优势细菌为厌氧杆菌属(Anaerobaculum sp.)和未命名细菌(norank_c_W5);优势古菌为未命名古菌(unclassified_k_norank)、产甲烷囊菌属(Methanoculleus sp.)和未命名TMEG(norank_f_Terrestrial_Miscellaneous_Gp_TMEG_),属于未知功能古菌和氢营养型产甲烷古菌;GD+S和GD+N培养基富集得到的优势菌属较为相似,优势细菌为硫杆状菌属(Tepidiphilus sp.)和厌氧杆菌属(Anaerobaculum sp.);优势古菌为未命名古菌(unclassified_k_norank)和产甲烷囊菌属(Methanoculleus sp.),属于未知功能古菌和氢营养型产甲烷古菌。综合产气量和甲烷含量以及优势细菌与古菌的适配性考虑,最优产甲烷培养基为GD+N培养基。     

响应曲面法优化甲烷水蒸气重整制氢工况参数

基于Chemkin的蜂窝整体式反应器计算甲烷水蒸气重整中的甲烷转化率和氢气产率,得到不同工况参数(反应器温度、水蒸气与甲烷的摩尔比(水/碳比)和压力)对甲烷转化率和氢气产率的影响。采用响应曲面法以及Box-Behnken-Design模型对不同工况参数进行优化,建立以氢气产率为响应目标的响应模型。结果表明,水/碳比和反应器温度对氢气产率的影响最为显著。当反应器温度为1079.65 K、水/碳比为3.94、压力为0.11 MPa时,模拟3次的平均氢气产率为80.58%。采用化学反应过程仿真与数值结果预测相结合的方法,显著减少了仿真时间,提高了计算效率和精度。     

生物成因气生成演化模式探讨

通过生烃模拟实验资料及生物成因气藏实例分析,在总结生物成因气形成过程和生物气源岩有机质演化特征的基础上,建立生物成因气生成演化模式,为生物气源岩生气能力评价提供依据。有机质在微生物作用下,通过co₂ 还原和乙酸发酵２ 种途径形成生物气。沉积物中有机质被降解的过程及形成的产物具有明显阶段性特征。生气早期具低温、高硫酸盐抑制等不利条件,生物气产率较低;生气高峰期深度约为３００～１ ６００ ｍ,发酵菌优先利用可溶有机质分解成产甲烷菌可利用的底物,同时生成大量甲烷,以３５～５５℃为最佳生气温度;生气晚期,地温达７０℃以上,不适宜产甲烷菌群生存及可利用底物减少,甲烷产率很低;沉积物处于硫酸盐还原带且该带具一定厚度时,最有利于生物甲烷生成并保存。     

氧化还原电位对低煤阶煤生物甲烷生成的影响

氧化还原电位（Eh）是煤层生物甲烷生成的重要控制因素之一。为了解其对煤层生物甲烷产出的影响以及产甲烷的动力学过程，在实验室采用-102 mV、-153 mV、-208 mV、-284 mV、-315 mV这5个氧化还原电位值，对河南义马低煤阶煤样品进行了生物甲烷模拟产出实验，采用气相色谱仪对不同反应阶段生成气体的成分及生成量进行检测，同时对菌种源中微生物进行培养计数。结果表明：①不同Eh条件下的实验均有甲烷的生成，氧化还原电位较低时产甲烷菌的繁殖更加快速，在-284 mV时生物甲烷的浓度最大，-102 mV时最小；②通过平板计数法，分析了产甲烷过程和细菌生长动力学机理--整个产甲烷生成过程也是微生物生长代谢的过程，间接证明了产气量大小变化的原因。结论认为，Eh对于煤层生物甲烷的生成具有重要的控制作用。     

褐煤发酵制生物氢过程中关键液相产物的变化规律

过去对于煤发酵产氢过程中液相中间产物内有机物的变化及相互转化关系鲜有研究,而液相产物的种类和浓度不仅关系到煤转化成生物氢的效率,而且还是研究煤制生物氢生成机理的重要内容之一。为此,以陕西省大柳塔褐煤为研究对象,在适宜环境条件下进行生物发酵产氢实验,利用气相色谱法、气质联用法对煤发酵产氢过程中的氢气浓度及关键液相产物进行阶段性测试,以揭示制氢过程中关键液相产物的转化规律。实验结果表明:①煤制生物氢过程中关键液相产物的变化规律和产氢量变化相对应,饱和烷烃及环烃类的相对丰度先增加后减少再增加,而蛋白质类物质的相对丰度则先减少后增加再减少,分别对应产氢初期、产氢高峰期和产氢末期3个阶段;②小分子挥发性脂肪酸在产氢过程中逐渐积累,芳香小分子酸在产氢过程中发生的增加、减少、再增加、再减少的震荡式变化过程,对应小分子物质释放、微生物利用、烃类氧化及大分子再被降解这一系列生物化学反应过程;③液相产物中检测出的脂类、醛类、酮类物质是产酸的母源物质,其变化量与酸类增长具有一定的关联性。结论认为,研究煤制生物氢过程中液相产物的变化规律,不仅揭示了气—液两相之间相互对应的生物化学效应,而且也进一步丰富了煤发酵产氢理论。     

煤中显微组分对生物甲烷代谢的控制效应

煤的生物产气过程受诸多因素的影响,为探讨煤自身显微组分对生物甲烷生成的控制效应,采集了河南义马千秋煤矿的长焰煤和山西大同泉岭煤矿的气煤,通过人工手选法以及浮沉分离法对两种煤样进行了显微组分富集和分离,利用从矿井水中提取的本源菌群与相应的显微组分进行生物甲烷代谢模拟实验,以产气总量、CH4生成量、CH4浓度及反应液p H值变化等指标来评价产气效果。实验结果表明:1镜质组富集煤样生物产气总量、CH4生成量、CH4浓度和反应液p H值变化幅度最高,而惰质组富集煤样最少,原煤则居中;2不同显微组分开始大量产气时间在18~30 d,产气高峰在20~35 d,镜质组产气高峰滞后于原煤和惰质组;3煤样H/C原子比与生物产气效果具有一致性,同煤阶镜质组以及富氢、高H/C原子比煤种具有较高的生物甲烷产气潜力。该研究成果可为我国煤层生物产气先导试验区块优选提供理论指导。     

三种厌氧微生物产气的碳同位素特征

在咸水和半咸水两种条件下，进行了螺旋藻、马尾藻和松针三种厌氧微生物产甲烷的模拟实验研究，结果表明：在咸水不利产甲烷条件下，CH₄和CO₂的产率低，δ¹³C值相对偏轻；而在半咸水较有利产甲烷条件下，CH₄和CO₂的产率较高，δ¹³C值相对偏重。反映生化模拟实验中CH₄和CO₂的δ¹³C值与其产率有关。在咸水和半咸水两种实验条件下，马尾藻厌氧微生物产甲烷的δ¹³C值相对于螺旋藻和松针厌氧微生物产甲烷的δ¹³C值均偏重，可能与马尾藻中高的粗纤维含量有关。厌氧微生物产CO₂与CH₄的δ¹³C值之间多不存在相关性，反映模拟实验中甲烷菌生成CH₄的途径可能主要为乙酸发酵途径。生化模拟实验中CH₄的δ¹³C值分布范围较宽，介于-19.5‰~-68.3‰，与地质样品中生物甲烷δ¹³C值普遍低于-60‰的特征不完全符合，表明生化模拟实验由于时间短、有机质的量有限，难以完全重现地质微生物的作用过程，其实验结果仅可作为生物气研究的参考。     

生物甲烷形成试验与生物气聚集的有利地质条件探讨

为研究地质有机物成因的生物甲烷,我们从不同地区采集了若干泥炭、现代淤泥、岩心、褐煤和植物样品等进行生化发酵试验、厌氧菌调查和地球化学分析等.试验结果表明,柴达小盐地第四系残留有饥质生化甲烷的潜量最高,植物和淤泥有机质次之,泥炭和褐煤有机质最低.对比分析说明,原始生物甲烷潜量与生源构成及水溶性有机物比例有关,残留生物甲烷潜量则主要与那些在地表和浅埋时能够抑制有机质生化发酵一产甲烷作用所必需的特殊地质条件有关.     

全球天然氢气勘探开发利用进展及中国的勘探前景

在全球能源脱碳背景下,天然氢气作为一种一次能源,因其零碳、可再生的优点而备受关注,但中国目前还未开展专门针对天然氢气的勘探工作。通过介绍全球已知高含量天然氢气（体积分数大于10%）气藏的主要形成地质环境及成因类型,系统总结了天然氢气富集的有利地质条件,并结合国外天然氢气的勘探开发现状,评价了中国天然氢气的勘探前景。研究结果表明：(1)全球高含量天然氢气主要发育于蛇绿岩带、裂谷和前寒武系富铁地层中,且以无机成因为主,富铁矿物的蛇纹石化过程是天然氢气最主要的成因来源,其次为地球深部脱气和水的辐解。(2)优质的氢源与良好的运移通道是氢气富集的前提,而盖层的封盖能力是天然氢气能否成藏的关键要素;天然氢气作为伴生气时,传统盖层对其具备封盖能力,但当其含量较高时,传统盖层可能难以形成有效封盖;裂谷环境、蛇绿岩发育区以及断裂发育的前寒武系富铁地层是富氢气藏的勘探有利区。(3)国外多个国家和地区已制定了天然氢气的勘探开发和利用计划,其中,马里已实现天然氢气的商业开采,美国、澳大利亚也已成功钻探天然氢气勘探井。(4)中国高含量氢气区与富氢地质条件高度匹配,天然氢气勘探前景良好,郯庐断裂带及周缘裂陷盆地区...     

乙烯废碱液生物处理工艺研究

考察了将废碱液引入腈纶混合废水对生化处理效果的影响,对SBR工艺与生物接触氧化工艺进行比较.实验结果表明,加入低含量的废碱液,微生物活性不受影响,可获得较好的处理效果;同时,采用生物接触氧化工艺处理效果好于SBR工艺.     

催化裂化液化气脱硫醇系统节能减排工艺改造及效果分析

液化石油气（简称液化气）脱硫醇系统目前普遍采用Merox碱洗抽提和碱液空气氧化再生循环工艺。通过分析中国石化北京燕山分公司三号催化裂化装置的废渣、废水、废气排放及节能减排等要素，采取系列创新技术进行生产优化。实现二级高效抽提技术改造及脱硫醇尾气治理，从催化裂化装置源头控制碱渣排放量，同时实现碱渣厂内处理，液化气水洗水减量使用，脱硫醇尾气进再生器处理。通过以上措施，有效降低了装置的碱渣、废水、挥发性有机物（VOCs）排放。     

催化裂化液化气脱硫醇系统节能减排工艺改造及效果分析

液化石油气（简称液化气）脱硫醇系统目前普遍采用Merox碱洗抽提和碱液空气氧化再生循环工艺。通过分析中国石化北京燕山分公司三号催化裂化装置的废渣、废水、废气排放及节能减排等要素,采取系列创新技术进行生产优化。实现二级高效抽提技术改造及脱硫醇尾气治理,从催化裂化装置源头控制碱渣排放量,同时实现碱渣厂内处理,液化气水洗水减量使用,脱硫醇尾气进再生器处理。通过以上措施,有效降低了装置的碱渣、废水、挥发性有机物（VOCs）排放。     

辛醇废碱液除油工艺研究

介绍了聚结除油工艺机理及研究进展,通过酸化破乳试验及聚结填料的优选试验,确定了聚结除油的最佳条件,即以聚丙烯球为填料,pH为3～5,聚结反应器进料线速度为2 m/h。在此基础上,考察了辛醇废碱液的聚结除油效果,结果表明,辛醇废碱液中C₈₊有机相的去除率≥80%,COD去除率约50%,说明该工艺适用于辛醇废碱液中C₈₊有机相的去除。     

微生物法转化甲烷合成甲醇的研究

对实验室筛选的一株甲烷氧化菌株Methylomonas.QJ16转化甲烷生成甲醇的液体发酵条件进行了研究,得出最佳参数为:1.50 g/L KNO3,0.80 g/L NH4Cl,0.25 g/L KH2PO4,0.74 g/L Na2HPO4,0.50 g/L MgSO4.7H2O,0.01 g/L EDTA,0.2 g/LCaCl2.2H2O,微量元素1mL;初始pH 7.0,通入气体V(甲烷)/V(空气)=3/7,接种体积分数8%,120mL瓶装液量20mL,发酵时间6d,温度32℃,摇床转速180 r/min,在该条件下批式反应的甲醇浓度约为2 mmol/L。     

硫酸锶垢除垢剂的影响因素研究

油田开发过程中,由于温度、压力的变化,以及地层水的化学不相容性等因素的影响,油井出现结垢是非常普遍的问题,尤其是硫酸锶垢,难溶难除,严重影响油田的正常生产。本文根据油田硫酸锶垢的防治现状,对EDTA二钠盐、NHJ、柠檬酸和聚丙烯酸钠（PAAS）进行复配,确定了油田硫酸锶垢除垢剂的有效配方。考察了除垢剂复配比例、浓度、温度、pH、除垢时间等因素对除垢效果的影响,确定了其最佳复配比例及使用条件：EDTA二钠盐/NHJ/柠檬酸/聚丙烯酸钠复配比例为1.5/2.0/1.5/2.0,除垢剂浓度为0.20 g/L,温度为70℃,pH为9,除垢时间为4 h。此时,EDTA二钠盐、NHJ、柠檬酸与聚丙烯酸钠四元复配会取得更好的除垢效果,1 g除垢剂除垢量为0.2478 g。     

炼油厂碱渣恶臭污染的治理

炼油厂油品碱洗精制产生的碱渣含有浓度较高的硫化钠、硫醇钠恶臭物质,经加酸中和后会产生硫化氢、硫醇等恶臭气体。镇海炼化股份有限公司对用20％-30％的NaOH吸收后的饱和碱液,改变重新返回待处理混合碱渣的作法,采取送往含硫污水汽提塔处理的措施去除其中的恶臭硫化物。应用结果表明,对1.2 t/d的尾气吸收碱液,只要控制进汽提塔含硫污水的pH值在10左右,尾气吸收碱液在恰当部位进入,汽提塔的脱硫净化出水的水质就可基本保持稳定,符合控制要求,硫化物的质量浓度仍在10 mg/L左右,远小于50 mg/L的控制指标;由烟囱外排的硫化物总量低于50 mg/m3,恶臭污染问题得到有效解决。     

炼油厂碱液降解菌的选育和降解性能研究

针对炼油厂高浓度废碱液污染大、难处理的问题,从污泥中经过驯化分离,筛选出5株用于废碱液降解的优势菌,经过对5株菌降解化学耗氧量（COD）的比较,优势菌对废碱液的降解效果明显。对碱液生物处理中优势菌的降解条件进行初步研究,结果表明,菌种最适宜的处理条件为：温度35 ℃,pH值7,接种量为10%,玉米粉质量分数0.8%,MgSO4·7H2O 质量分数0.8%,玉米浆质量分数1.0%,菌株TK07-5在优化条件下进行碱液生物处理72h后,COD去除率可达81.2%。     

造纸黑液治理技术在三次采油中资源化利用

造纸行业是污染大户,因环保治理设施投资大、运行费用高,很多企业采用偷排直排等方式违规生产,对生态环境造成了巨大的直接破坏和潜在的危害。简要分析了造纸黑液的组成,综述了目前国内外造纸黑液治理技术的最新进展,如碱回收同步除硅技术、黑液气化技术、电解制氢技术和膜分离技术,同时综述了造纸黑液在三次采油中的资源化利用前景,重点介绍了造纸黑液在稠油油田、低渗和特低渗油田及裂缝发育油田的资源化利用情况,探讨了造纸黑液在三次采油中的资源化利用研究新思路,指出可依据造纸黑液的特点,研制具有综合作用的多功能自适应型油田化学剂。     

原油注碱防腐技术在常减压装置中的应用

常减压装置发生低温腐蚀的原因主要是由于HCl的存在破坏了设备表面形成的FeS保护膜.对原油注碱能有效缓解常减压装置的设备腐蚀情况,适宜的注碱条件为:注入点设在电脱盐后的原油管线上,碱液中NaOH质量分数为4%,注碱速率为16.7 mL/s,每吨原油中NaOH的注入量为2.5 g.结果表明,加工相同原油时,通过注碱可使常压塔塔顶换热器腐蚀速率下降约80%,常压塔塔顶回流罐污水中Cl-质量浓度至少下降80%,常压塔塔顶回流罐污水pH值维持在6.0～7.5,中和剂消耗量也由注碱前的150～180 kg/d降低至注碱后的100～120 kg/d,且注碱操作不会影响常减压装置工艺运行的稳定和二次加工装置的原料质量.