甲烷抑制剂对餐厨垃圾甲烷减排的影响

研究了生物抑制剂对餐厨垃圾厌氧发酵过程中产甲烷菌的抑制效果和抑制机理.结果表明,氯仿和乙炔都高效的甲烷抑制剂,在20 mg/kg时,氯仿的抑制率可达到98.1%,当乙炔含量高于1.2%(体积分数)时,体系的抑制率可以达到100%.通过响应曲面回归分析考察了氯仿和乙炔对抑制率和挥发酸含量的影响.分析表明,乙炔对产甲烷菌的抑制影响比氯仿显著,但高浓度的乙炔对产酸菌有抑制作用.     

大气甲烷排放源研究进展

通过回顾近年来有关大气甲烷排放源的研究,分析了各种排放源的源强及变化,系统地归纳了大气甲烷的来源分类,即包含人为源和天然源。排放数据分析表明大气甲烷收支具有较大的不确定性,新技术的应用使得分析评估大气甲烷收支突破空间地域限制,将获得更为精确的甲烷通量数据库。     

填埋场甲烷排放因素分析及甲烷减排研究进展

垃圾填埋场甲烷排放是全球人为温室气体排放的重要来源,对于整个大气中温室气体增加引起的气候效应的影响不容忽视,是世界各国现代化进程中迫切需要解决的一个严重的社会公害问题。文章从填埋场甲烷产生的相关因素、垃圾处理现状和填埋场甲烷减排技术等方面对国内外研究现状做了总结。甲烷的产生受填埋场中的垃圾特性、含水率、温度、pH值、填埋时间、渗滤液含量和其他因素影响。当前的填埋场减排技术包括原位减排、资源化利用和末端控制等,填埋场可以从多方面共同作用实现减排目标。     

生物炭农田应用的固碳减排研究进展

温室气体(GHGs)过量排放造成的全球气候变化问题受到广泛关注,农业活动是第二大温室气体排放源,减少农业温室气体排放刻不容缓.生物炭由生物质在高温限氧条件下热解炭化获得,其性质稳定、孔径丰富、富含芳香碳,因而减排增汇效果优异,具有参与农业自愿减排碳交易的显著潜力.然而生物炭固碳减排效果异质性大,影响因素复杂多样,因此有必要对其减排效应、影响因素和研究进展进行归纳总结.本文系统梳理了国内外与生物炭固碳减排相关的室内、大田研究和整合分析研究,同时采用CiteSpace软件进行可视化分析,探究了该领域的发展趋势和研究热点.基于国内外碳交易市场发展特点与程度以及相应配套政策总结了生物炭参与碳交易面临的机遇和挑战,并提出了相应的解决手段,为生物炭固碳减排研究的开展和生物炭农田应用项目参与碳交易提供了科学指导和建议.     

氨三乙酸对废水厌氧消化过程中产甲烷的影响

在连续运行的槽式搅拌反应器(CSTR)中考察了氨三乙酸(NTA)对厌氧消化反应器运行效果的影响.在中温35℃条件下,有机负荷化学需氧量(COD)为1.0～3.4g/(L.d)时,NTA的添加可使CSTR反应器COD去除率增加,产气率提高20%～42%,反应器中厌氧污泥的辅酶F430和F420浓度分别提高了1.33倍和24%;采用荧光原位杂交技术(FISH)对古细菌和甲烷八叠球菌进行了检测,结果表明:NTA还促进了甲烷八叠球菌的生长.作为微量元素螯合剂,NTA增强了微量元素镍的生物可利用性,优化了产甲烷菌的营养条件,强化了产甲烷菌对微量元素的生物吸收,对厌氧消化反应具有促进作用.     

底物类型对产甲烷效能及微生物群落结构的影响

为考察底物类型对厌氧消化过程的影响,以升流式厌氧膨胀床作为厌氧消化反应器,以经过"热-酶联合预水解"后的啤酒糟和猪粪作为处理对象,研究不同有机负荷率条件下反应器的运行效能和微生物群落结构.结果表明,当有机底物类型从啤酒糟转变为猪粪后,反应器的COD去除率降低40%,甲烷产量减少75%,有机物甲烷化率降低25%,且出水乙酸质量浓度由50 mg/L跃升至3 700 mg/L.同时,Firmicutes细菌门的丰度提高约1倍,Bacteroidetes细菌门的相对丰度则减少约50%;产甲烷菌数量减少61%,产甲烷菌属Methanobacterium替代Methanosaeta成为最占优势的古细菌菌属.     

大气生物气溶胶的源排放与源解析研究进展

2019年新冠肺炎(COVID-19)的全球爆发引起了公众对生物气溶胶的广泛关注。生物气溶胶是大气气溶胶的重要组成部分。生物气溶胶由于具有普通气溶胶的理化性质和本身特有的生物学特性,在全球生态系统、气候变化、空气质量和公共卫生等领域均扮演十分重要的角色。然而,目前学术界对生物气溶胶的研究主要集中在采样监测、消杀防护以及其环境与健康效应等方面,关于源特性研究相对滞后。基于此,聚焦大气中微生物的来源现状,综述了最近20年来生物气溶胶的自然源和人为源排放特性研究进展,并阐述了影响源排放和输送过程的主要因素(如生物地理区域、土地利用类型和环境因素等),探讨了当前生物气溶胶的各种源解析方法。最后,给出了生物气溶胶来源下一步的研究展望,以期为深入理解生物气溶胶的来源、输送与变化机理,更好地评估大气微生物污染水平与监控病原体的气溶胶传播提供参考。     

污水处理中游离氨对硝化作用抑制影响研究

含氮废水尤其是高氨氮废水的生物处理中,游离氨对硝化作用的抑制作用显著影响工艺的运行效果.研究游离氨对硝化作用的抑制机理有利于生物脱氮工艺的长期稳定运行.总结了游离氨抑制对硝化作用影响的最新研究,介绍了游离氨对氨氧化菌和亚硝酸氧化菌的抑制模型和抑制机理,以及控制游离氨抑制作用的主要策略;探讨了游离氨选择性抑制下短程硝化反应的实现、维持和适应性,主要包括游离氨和其他影响因素如溶解氧、温度等协同作用对短程硝化的影响.     

基于GIS自然生态系统受人为活动干扰系统的设计与实现

人为活动干扰自然生态系统越来越严重,而难点问题是难以准确掌握人为活动对生态系统干扰的强弱程度和特征空间分布. 利用GIS技术作为空间数据组织和分析的技术支撑,重点研究人为活动对自然生态系统干扰的定性、定量分析及干扰机理,建立"人为活动对自然生态系统干扰分析评价系统.     

可控源微波场强化煤体瓦斯解吸扩散的机理研究

为了探索可控源微波场强化煤体瓦斯解吸扩散的机理,采用自主研制的可控源微波场作用下煤岩瓦斯解吸实验装置和扫描电子显微镜研究了微波场对煤体的甲烷解吸扩散特性、温度与表面结构形态的影响规律,分析了微波场对煤体的电磁辐射热效应和损伤效应.结果表明:微波在煤体的传播过程中会产生功率损耗,将电磁能转化为煤体的热能,使煤体温度升高并呈现出先快速上升、后保持大致线性增长的特征;微波场对煤体的穿透与选择性吸收的特性,改变了煤体的表面结构形态,使煤体出现诸如失水收缩、矿物界面剥离和碎裂、裂隙张开、形成孔洞等破坏形式.可控源微波场对煤体的电磁辐射热效应与损伤效应的共同作用,使煤体吸附瓦斯的能力降低、甲烷气体分子动能增加、煤体的瓦斯扩散通道更通畅,从而提高了煤体的瓦斯解吸与扩散能力.     

pH对发酵系统的产甲烷活性抑制及产氢强化

为抑制厌氧发酵系统的产甲烷活性,强化其发酵产氢性能,采用逐级降低pH的调控方法,探讨连续流搅拌槽式反应器(CSTR)从具有显著甲烷发酵特征的厌氧发酵系统向发酵产氢系统转变的运行特征．在进水COD 7 000 mg／L、水力停留时间(HRT) 8 h条件下,发酵体系在pH 由65～72降低到60～65时,虽然发酵气中的甲烷体积分数逐渐减少乃至消失,但氢气体积分数一直在3％以下;当pH下降到40～50时,系统中的产酸发酵作用得到了进一步强化,挥发性发酵产物总量平均为2 052 mg／L,呈现为典型的乙醇型发酵,发酵气产量平均为26 L／d,其氢气体积分数稳定在45％左右,活性污泥的比产氢率达167 L／(g·d)．     

沁水盆地南部煤层气藏特征

以油气、煤田和煤层气勘探阶段积累的资料为基础,系统探讨了沁南煤层气藏的特征.通过对气藏静态特征(包括煤层空间几何形态、煤层气成分和含量、储层物性、吸附特征、储层压力及封闭条件)和动态过程(包括煤层气形成、运移和聚集)的分析,指出晚古生代的煤层在经历了印支期和燕山期两次煤化作用生成的煤层气,在喜马拉雅期遭受了严重的调整与改造后逐渐形成现今的沁南煤层气藏.直接控制该煤层气藏中煤层气富集程度的因素为顶底板与边界断层.目前的高产煤层气井基本上都位于地下水滞流区.     

煤层瓦斯运移物理模拟与理论分析

本文以物理模拟实验研究了地应力、孔隙压力和吸附相瓦斯对煤层瓦斯运移的影响,考证了达西定律的适用条件,实测到煤体吸附瓦斯后所产生的附加膨胀应力。作者确立了包括地应力、孔隙压力及克林伯格效应的煤层瓦斯运移本构方程,并分析了煤层在给定应力和给定变形条件下的瓦斯运移特点。     

阳泉三矿大采长综放工作面瓦斯涌出特征分析

大采长综放工作面单位时间内瓦斯涌出量增大,经常造成工作面回风隅角和回风巷瓦斯质量浓度超限.通过分析综放工作面瓦斯涌出源,可以了解其瓦斯涌出特征.对阳泉三矿大采长K8206综放工作面初采期和回采期的瓦斯涌出规律的分析可知,初采期瓦斯涌出量具有大幅度波动性,其原因主要为采空区瓦斯不断地、周期性地涌入.正常回采期,只要高抽巷的抽放负压足够大,邻近层瓦斯涌入工作面的问题就能解决;而大采长综放工作面本煤层瓦斯涌出量增大,则需要增加通风量或者采用新的通风方式.     

基于相控的煤层气藏三维地质建模

煤层气藏是一种非常规天然气藏,与常规天然气藏在赋存方式、物性参数以及开发方式等方面存在较大差异。煤层气藏三维地质模型能够精确描述煤层以及物性参数空间分布,推动煤层气藏的认识由定性向定量的转变,对煤层气藏的开发具有重要意义。以澳大利亚B区块煤层气藏为研究对象,综合应用地质、地震、测井、煤岩取芯分析等资料,分析构造解释的煤层层面、测井精细解释结果以及物性参数精细表征结果;借助Petrel三维地质建模软件,以地震解释煤层顶面构造和断层结果为数据基础,以测井煤层划分结果为约束条件,建立B区块构造模型;在构造建模基础上,以测井资料划分的单井岩相数据为基准,建立煤层相模型;煤层气藏物性参数建模以相控建模理论为指导,以煤层气物性参数表征结果为数据基础,实现干燥无灰基含气量、渗透率、密度、灰分含量、饱和度等物性参数空间分布模拟。在建立的三维地质模型基础上,利用煤层气藏储量计算方法,计算B区块地质储量,确定B区块煤层气有利区优选物性参数及标准,划分煤层气藏有利区。煤层气藏三维地质模型为煤层气藏地质储量计算以及有利区筛选奠定坚实的地质基础,同时也为井型选择与井网布置等后续开发工作提供地质依据。     

Phenomenon of methane driven caused by hydraulic fracturing in methane-bearing coal seams

The methane concentration of the return current will always be enhanced to a certain degree when hydraulic fracturing with bedding drilling is implemented to a gassy coal seam in an underground coal mine. The methane in coal seam is driven out by hydraulic fracturing. Thus, the phenomenon is named as methane driven effect of hydraulic fracturing. After deep-hole hydraulic fracturing at the tunneling face of the gassy coal seam, the coal methane content exhibits a ‘‘low-high-low" distribution along excavation direction in the following advancing process, verifying the existence of methane driven caused by hydraulic fracturing in methane-bearing coal seam. Hydraulic fracturing causes the change of pore-water and methane pressure in surrounding coal. The uneven distribution of the pore pressure forms a pore pressure gradient. The free methane migrates from the position of high pore(methane) pressure to the position of low pore(methane) pressure. The methane pressure gradient is the fundamental driving force for methane-driven coal seam hydraulic fracturing. The uneven hydraulic crack propagation and the effect of time(as some processes need time to complete and are not completed instantaneously) will result in uneven methane driven. Therefore, an even hydraulic fracturing technique should be used to avoid the negative effects of methane driven; on the other hand, by taking fully advantage of methane driven, two technologies are presented.     

基于光谱吸收和谐波检测的瓦斯浓度测量技术

提出了一种基于瓦斯特征光谱吸收特性和二次谐波检测原理的煤矿瓦斯监测方法,从理论上论证了该方法的可行性,并进行了实验验证.以分布反馈(DFB)激光器做光源,使用正弦信号对激光器输出的激光频率进行调制,激光通过瓦斯密闭气室后,由光电探测器探测,对所得到的信号使用二次谐波技术处理后,得到密闭气室中的瓦斯浓度,结果与实际浓度吻合.最后对影响实验检测分辨率的因素进行了分析.结果表明:该技术实现了完全非接触在线自动检测,能够满足煤矿瓦斯安全检测的要求.     

甲烷菌固定化载体治理糖蜜酒精废水应用研究

本实验分别将厌氧甲烷菌群用包埋法制成的活性甲烷菌固定化载体和传统方法使用的甲烷菌污泥在20升玻璃厌氧罐内组成甲烷菌固定化载体系统和甲烷菌污泥系统,以糖蜜酒精废水为底物同条件连续发酵,对各主要参数进行测定并进行对比分析。