湿地甲烷排放研究进展

本文综述了湿地甲烷排放的研究进展,包括湿地甲烷排放的研究方法、时空变化、排放机制、影响因素以及主要湿地类型排放通量,并指出了今后研究方向及应注意的问题。     

生物过滤法净化垃圾填埋场温室气体甲烷的研究进展

生物过滤法是一种低费用、无二次污染的减少垃圾填埋场温室气体甲烷排放的方式,是垃圾填埋气净化的一种很好的选择.介绍了净化垃圾填埋场甲烷的生物过滤器类型及甲烷氧化微生物,概述了生物过滤器氧化甲烷的影响因素、操作条件,并分析了其发展趋势.     

垃圾填埋场甲烷氧化菌及甲烷通量的研究

采用静态箱法、滚管计数法和气相色谱法,对6个不同封场时间填埋区的甲烷通量、覆土层甲烷氧化菌数量和甲烷氧化速率的变化趋势进行了测定,并分析了它们与封场时间、植被覆盖率等因素之间的相关性。结果发现6个填埋区甲烷通量的变化范围在-0.34～5.31 mg/(m2.h)之间;覆土层甲烷氧化菌的数量范围为3.10×107～20.77×107 cfu/g干土,甲烷氧化速率在1.65×10-8～4.34×10-8mol/(h.g)之间。覆土层甲烷氧化菌的数量与甲烷氧化速率呈正相关,但前者并不是后者的决定性因素;甲烷通量高时可刺激甲烷氧化菌数量及氧化速率的提高,且三者均与封场时间呈显著负相关,与植被覆盖率呈负相关;当含水率大于15%时,随着覆土层含水率的增加,甲烷氧化速率呈下降趋势;覆土pH、有机质和铵态氮与甲烷氧化速率等无明显相关性。提高覆土层的甲烷氧化速率可有效减少垃圾填埋场的甲烷排放。     

淡水系统中甲烷厌氧氧化古菌的研究进展

甲烷厌氧氧化古菌(ANMEs)是甲烷厌氧氧化过程中的重要微生物种群,对自然生境甲烷削减的意义重大,目前研究多集中在海洋系统,而关于ANMEs古菌在淡水系统的研究较少,其相关作用机理和工程应用的研究也尚处于初步阶段。在综合文献及前期研究基础上,介绍了ANMEs为主线的淡水系统甲烷厌氧氧化机制,分析了ANMEs的微生物学特性及地理分布,系统梳理了ANME-2d古菌针对不同电子受体(NO3-、Fe3+、Cr6+等)的电子转移体系研究进展;指出了ANME-2d及其他ANMEs可能根据环境改变而选择不同的电子受体,其相对应的电子转移机制也不同。通过对不同电子受体下的ANME-2d及其他ANMEs在淡水系统中的作用机制进行讨论分析,可为淡水系统甲烷厌氧氧化机制和碳循环过程提供理论依据,并为在工程中应用ANMEs实现同步污染物处理和甲烷削减提供新的思路。     

三峡库区夏季万州段底泥甲烷功能菌群落对甲烷排放的影响

三峡水库是世界上最大的人工水库,其潜在甲烷释放近年来备受关注。目前将甲烷排放量与甲烷功能菌的生长与作用机制相结合开展研究的报道较少。为探究三峡库区夏季万州段甲烷功能菌群落对甲烷排放的影响,分别于2019年7月和9月采集了三峡库区万州段底泥,利用16S rRNA基因高通量测序技术,对该区域的万州干流和高阳、黄石支流在属水平上的甲烷功能菌群落组成结构以及甲烷功能菌群落与甲烷排放通量间的关系进行了研究。结果表明：监测期间内高阳、黄石、万州平均甲烷通量为(0.874±0.011)、(0.884±0.234)、(0.507±0.262) μmol·(m²·h)⁻¹,支流大于干流,总体表现为甲烷排放“源”。在产甲烷菌群落中,部分未分类产甲烷古菌unclassified_p_Euryarchaeota、environmental_samples_f_ Methanosarcinaceae以及未命名古菌对产甲烷影响较大,该类细菌可促进甲烷产生。在甲烷氧化菌群落中,Methylobacter、Methylosarcina以及未分类氧化菌对甲烷氧化有较大影响,当该类细菌占比增加时会加速甲烷氧化,从而减少水-气界面中的甲烷排放。除甲烷功能菌群以外,推测温度与河流回水顶托作用也是导致干、支流甲烷排放出现差异的重要因素。以上研究结果可对揭示水库甲烷排放与甲烷功能菌生长和作用机制的关系提供参考。     

二氧化碳水合物储气特性的实验研究

利用二氧化碳水合物小型实验装置分别在恒容和恒压条件下,研究了机械搅拌对二氧化碳气体溶解的影响以及温度与水-气比对二氧化碳水合物形成和储气密度的影响。通过实验结果发现,机械搅拌对二氧化碳的溶解有非常明显的促进作用,可以在3 min内完成溶解过程,促进溶解作用好于添加剂SDS。研究还发现,反应温度越低,二氧化碳水合物的生成速率越快,总的储气量越大,而水-气比越大,储气密度越小。在实验压力3 MPa、反应温度273.55 K的条件下,1体积的水生成水合物后可储存157体积的二氧化碳。     

硝基甲烷生产废水全回用工艺研究

研究采用硝基甲烷生产废水冷冻回收硫酸钠,废水循环回用技术,做到了硝基甲烷生产过程无废水排放,现已成功应用于生产。     

饮用水中三卤甲烷的生成机理与影响因素研究进展

在饮用水消毒过程中,氯会与天然有机物(NOM)等反应生成消毒副产物(DBPs),三卤甲烷(THMs)是一种主要的DBPs,长期低浓度的THMs暴露对人体有一定的健康风险。THMs和其前驱物种类繁多、生成机理复杂且影响因素诸多,如何抑制消毒过程中THMs的形成是饮用水安全领域的研究热点。通过查阅大量文献,从THMs形成机理及影响因素等方面归纳了目前THMs研究现状,总结了甲基酮、腐殖酸、氨基酸、β-二酮等重要前驱物生成THMs的反应途径,探讨了操作条件以及离子对THMs生成的影响,对该领域未来研究方向进行了展望。     

低温等离子体催化氧化甲烷的实验研究

采用电容耦合等离子体和催化剂协同作用对干空气中的甲烷进行了氧化实验，并和没有放置催化剂时进行了对比，结果表明，放置催化剂后甲烷的分解效率明显提高，反应产物中CO2的选择性增加，副产物NO和NO2的浓度减少．反应所需的能耗降低。甲烷的最终氧化产物为CO、CO2和H2O。     

生活垃圾卫生填埋场甲烷减排与控制技术研究

系统地研究了生物氧化、生物抑制和风力驱动准好氧填埋的生活垃圾卫生填埋场甲烷减排集成技术.研究表明,喷洒了NMS营养液(80 mL/kg)的矿化垃圾为甲烷氧化覆盖层,可以持续氧化甲烷,第23天后甲烷氧化率稳定在75%左右;当氯仿质量浓度为20 mg/kg或乙炔体积分数达到1.2%时,甲烷产量极少,产甲烷菌几乎被完全抑制;采用风帽技术的改进型准好氧填埋可以利用风速0.5 m/s的自然风,在不增加成本的前提下大幅减少甲烷排放.     

城市污水处理厂甲烷的释放通量

通过对山东省济南市某城市污水处理厂所有处理单元的采样监测,分析研究了污水处理过程中CH4的释放通量。结果表明,该污水处理厂主要的CH4释放单元包括厌氧池、好氧池、缺氧池和二沉池,其中,厌氧池是最主要的CH4释放单元,释放量约占到全厂的50%。经测算,该污水处理厂每年释放CH4约12 600 kg,CH4的人均释放系数为31.5 g/(人.yr),每处理1 t污水释放CH4334.6 mg。COD浓度可能是影响厌氧池CH4产生和释放的重要因素,在实验监测范围内,高COD浓度可能会促进CH4的释放。     

甲烷氯化物废水治理工艺的技术应用

在氯碱工业加工过程中会产生大量的甲烷氯化物废水,废水中含有大量的甲烷氯化物,该类废水不易处理,极大地影响了后续废水处理工作的开展。本文以某司甲烷氯化物具体试验为例,探讨高分子吸附剂在甲烷氯化物废水处理过程中的应用,在利用高分子吸附剂进行吸附的同时通过蒸汽吹脱使树脂中富集下来的甲烷氯化物得到分离回收,从而实现了废水的资源化,达到治废与资源利用的双重效果。     

低温等离子体催化氧化甲烷的实验研究

采用电容耦合等离子体和催化剂协同作用对干空气中的甲烷进行了氧化实验,并和没有放置催化剂时进行了对比,结果表明,放置催化剂后甲烷的分解效率明显提高,反应产物中CO2的选择性增加,副产物NO和NO2的浓度减少,反应所需的能耗降低.甲烷的最终氧化产物为CO、CO2和H2O.     

氯胺消毒对三卤甲烷生成影响因素研究

采用腐殖酸模拟天然水体中消毒副产物前体物,探求了氯氨比、氯胺投加量、总有机碳(TOC)浓度和Br-浓度在氯胺消毒过程中对消毒副产物——三卤甲烷(THMs)生成量的影响。结果表明:(1)随着氯氨比的降低,THMs及各组分的生成量显著减少。(2)THMs的生成量均随着氯胺投加量的增加而增加,且都呈现出了良好的线性关系。当氯胺投加量大于7.0mg/L时,氯代卤化物成了优势产物。(3)随着TOC浓度的增加,THMs生成量增加,且具有一定的线性关系;三氯甲烷和一溴二氯甲烷生成量均增加,氯氨比为3∶1(质量比,下同)时三氯甲烷和一溴二氯甲烷生成量增加了9.86、7.80μg/L,氯氨比为5∶1时则分别增加了15.21、13.62μg/L;三溴甲烷和二溴一氯甲烷生成量均呈现先增加后减少的趋势。(4)随着Br-浓度的增加,THMs、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷生成量均增加,三氯甲烷生成量减少。溴化物的存在会促进THMs的产生。     

渗滤液耦合矿化垃圾制备甲烷氧化菌菌液

利用甲烷氧化菌菌液增加材料中甲烷氧化菌的数量,可以得到高甲烷氧化率的填埋场甲烷生物氧化覆盖材料。研究发现,渗滤液原水和渗滤液处理尾水均能促进甲烷氧化菌的生长,可利用渗滤液耦合矿化垃圾混合培养制备甲烷氧化菌菌液用于填埋场甲烷减排。填埋龄长的渗滤液原水有着较好的培养效果,得到的菌液在4 d内最高甲烷氧化速率达到2.68 mL/h,超过甲烷氧化菌培养液(nitrate minimal salt medium,NMS)的实验结果。渗滤液中总氮、无机碳、总有机碳和Ni元素的含量对甲烷氧化菌的培养过程影响较大,适用于甲烷氧化培养的渗滤液应满足:总氮1 400 mg/L,总有机碳55 mg/L,Ni元素0.4 mg/L,总磷含量较高。     

氯甲烷与偶氮染料混合废水的超声脱色

使用40 kHz超声（US）脱色氯甲烷（包括CCl4、CHCl3和CH2Cl2）与偶氮染料（包括甲基橙与铬黑T）混合模拟废水,考察了氯甲烷初始浓度对偶氮染料超声脱色和TOC去除的影响。结果表明：偶氮染料的单独超声脱色速率很慢;而在CCl4与CHCl3存在时超声能使偶氮染料短时间内脱色至无色,但对其TOC的超声去除促进作用较差;CH2Cl2对偶氮染料的超声脱色促进作用很小。使用0.392 W/cm2的超声处理24 mg/L铬黑T水溶液,当CCl4和CHCl3初始浓度分别为6.22 mmol/L和8.30 mmol/L时,20 min脱色率均达到90.86%,但相应的TOC去除率只有22.72%和17.76%。同样条件下,甲基橙处理效果比铬黑T稍优。     

提高厌氧处理甲烷生成量方法的初步探讨

废水厌氧处理因其投资少、运行费用低、耐负荷、耐有毒物质冲击、可间断性运行、污泥产生量少、有可回收能源等优点倍受人们关注。但是，其处理效率低于好氧处理的现实却一直在困扰着人们。本文针对这一问题，从提高甲烷量的角度，提出了几点改进的方法：消化气回流、消化气回流加氢和消化气回流加氢加热，并进行了初步实验。实验结果表明，甲烷气生成量和COD去除率都相应地得到了提高。     

渗滤液回流对不同填埋结构甲烷变化规律的影响研究

建立了大型模拟填埋试验装置,研究了渗滤液回流对不同填埋结构甲烷变化规律的影响.每周对填埋气体中甲烷浓度进行监测.结果表明:厌氧填埋中回流操作使甲烷浓度峰值提前了147 d,峰值为59.6%(体积分数,下同);准好氧填埋中回流操作使甲烷浓度峰值提前259 d,峰值为44.7%.回流操作使甲烷产气高峰提前,增加产气量,加快填埋垃圾稳定,减轻渗滤液污染.厌氧填埋中进行回流操作有利于甲烷的回收利用;准好氧填埋结构可有效减少甲烷的排放,减小对环境的危害.稳定期的垃圾填埋体进行回流产生一定的甲烷,但浓度较低,最高仅26.0%,没有利用价值.     

北京城市大气甲烷自动连续观测与结果分析

本文提出了自动连续监测北京城市背景下大气温室气体的方法 ,报道了 2 0 0 0年监测得到的CH4 日变化和总的变化趋势。对高密度观测获得的数据分析发现 ,北京大气CH4 的日变化呈现单周期正弦变化 ,平均浓度极大值 1.60 μg/L出现在凌晨 5 :0 0— 6:0 0 ,极低值 1.40 μg/L出现在午后 14:0 0— 15 :0 0 ,其原因很大程度上受制于光化学汇的日变化。通过研究不同季节、不同天气情况下CH4 的日变化规律发现 ,北京显然是CH4 的排放源 ,在强风条件下得到接近华北地区本底值的浓度。日变化季节差异反映了城市背景下大气CH4 的浓度主要受到汇的调制和人类活动的影响。同时 ,虽然北京大气CH4 浓度季变化仍呈双峰模态 ,但冬季峰值明显低于夏季 ,显示北京大气治理取得成效 ,人为源强度变小