复合射孔技术排放瓦斯的研究

复合射孔技术是油气行业中新兴的复合型增产技术,该技术能有效地控制射孔方向和压裂缝的扩展。对该技术应用于煤层瓦斯排放中的有关机理进行了初步的分析,并根据有关公式对相关参数进行了理论计算。针对煤层的特性,将该技术应用于现场,并对试验煤层的瓦斯排放进行了监控和测试。结果表明该技术应用效果良好,有效消除了潜在的瓦斯危害并取得了显著的经济效益。复合射孔技术在煤层致裂爆破中的发展方向较多,不仅可用于提高煤层瓦斯的抽放率,还可用于煤(岩)巷掘进,其应用范围和前景十分广阔。指出了目前该技术在理论和应用中的不足以及有待于加强研究的关键问题。     

炼化浓盐水处理与资源化工艺探讨＊

炼化污水深度处理回用是各炼化企业节水减排的主要措施之一。炼化企业反渗透(简称RO)污水脱盐回用装置在运行中暴露出末端高含盐污水的处置难题,影响了污水回用生产的连续运行。文章阐述近年来炼化企业高含盐污水处置现状、存在问题、国内外处理技术及发展趋势,在此基础上针对炼化企业特点,提出以热法、膜法为核心技术的浓盐水处理工艺耦合方案,为炼化企业解决污水回用瓶颈技术难题、实施污水"零排放"与发展循环经济提供借鉴与参考。     

Acid Orange 7 degradation using methane as the sole carbon source and electron donor

• AO7 degradation was coupled with anaerobic methane oxidation. • Higher concentration of AO7 inhibited the degradation. • The maximum removal rate of AO7 reached 280 mg/(L·d) in HfMBR. • ANME-2d dominated the microbial community in both batch reactor and HfMBR. • ANME-2d alone or synergistic with the partner bacteria played a significant role. Azo dyes are widely applied in the textile industry but are not entirely consumed during the dyeing process and can thus be discharged to the environment in wastewater. However, azo dyes can be degraded using various electron donors, and in this paper, Acid Orange 7 (AO7) degradation performance is investigated using methane (CH₄) as the sole electron donor. Methane has multiple sources and is readily available and inexpensive. Experiments using ¹³C-labeled isotopes showed that AO7 degradation was coupled with anaerobic oxidation of methane (AOM) and, subsequently, affected by the initial concentrations of AO7. Higher concentrations of AO7 could inhibit the activity of microorganisms, which was confirmed by the long-term performance of AO7 degradation, with maximum removal rates of 8.94 mg/(L·d) in a batch reactor and 280 mg/(L·d) in a hollow fiber membrane bioreactor (HfMBR). High-throughput sequencing using 16S rRNA genes showed that Candidatus Methanoperedens, affiliated to ANME-2d, dominated the microbial community in the batch reactor and HfMBR. Additionally, the relative abundance of Proteobacteria bacteria (Phenylobacterium, Pseudomonas, and Geothermobacter) improved after AO7 degradation. This outcome suggested that ANME-2d alone, or acting synergistically with partner bacteria, played a key role in the process of AO7 degradation coupled with AOM.     

针铁矿强化剩余污泥与烟草废弃物厌氧发酵的研究

以剩余污泥和烟草废弃物为研究对象,探究了针铁矿对有机物厌氧消化产甲烷的影响.针铁矿投加能提高消化产气率至359.4mL/g,显著高于空白对照组.针铁矿有助于混合气体中甲烷含量的升高并减少CO₂的体积分数.针铁矿利于剩余污泥和烟草废弃物共消化过程有机物溶出,纤维素减量,从而为产甲烷古菌提供充足的消化底物.针铁矿利于酸化代谢过程,在针铁矿投加组中挥发性脂肪酸的最大产量仅为56.2mg/g,显著低于空白组,此外针铁矿促进丙酸的合成.针铁矿促进乙酸降解,在消化第1d,针铁矿投加实验组中乙酸降解率高达65.5%,较高于空白组中的56.6%.酶活性分析表明针铁矿促进水解,酸化及产甲烷过程关键酶.Methanothrix和Methanobacterium是产甲烷阶段重要微生物,454高通量测序表明针铁矿提高Methanothrix和Methanobacterium的相对丰度至59.6%和23.5%,显著高于空白对照组.     

炉渣与生物炭施加对稻田土壤铁还原菌群落结构及甲烷排放影响

为了探究炉渣及生物炭施加处理对稻田土壤铁还原菌群落结构及甲烷排放的影响,在福州某平原稻田中分别进行施加生物炭、炉渣、生物炭+炉渣3种处理,测定早、晚稻生长期稻田甲烷排放通量和可培养铁还原菌数量,并比较施加处理与不施加处理稻田土壤铁还原菌群落结构组成之间的差异.结果表明：废弃物施加能够改变稻田土壤铁还原菌数量,晚稻生物炭施加组的铁还原菌数量显著高于其他3组（P<0.05）;废弃物施加在一定程度上抑制了稻田土壤甲烷的排放,其中早稻混合施加组对甲烷排放的降低作用最为明显;福州平原稻田土壤中铁还原菌种类丰富,分布于10个门,其中厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）为优势菌门相对丰度占比之和大于95%.共鉴定出20个属,其中相对丰度较高的菌属为芽孢杆菌属（Bacillus）、厌氧粘细菌属（Anaeromyxobacter）、梭状芽孢杆菌属（Clostridium）等10个属,占样品中已知铁还原菌属的62.07%~66.58%;生物炭和炉渣主要通过改变土壤pH值及含水量影响稻田土壤铁还原菌群落结构,混合施加的影响比单一施加更为显著;芽孢杆菌属（Bacillus）的相对丰度与稻田土壤甲烷的排放通量呈显著负相关,是稻田中抑制甲烷产生与排放的主要铁还原菌属.     

耦合发酵产氢尾液处理的微生物电化学系统研究

区别于传统的稀释或加缓冲剂调节pH值的方法,本文提出采用微生物电解池（MEC）电调控暗发酵尾液pH值,并进一步采用微生物电合成系统（MES）降解废液产甲烷.结果表明,在MEC处理产氢暗发酵尾液过程中,伴随着阴极侧氢气的产生,暗发酵尾液中大量H⁺被消耗,溶液pH值从4.5升高到8.7;随后在MES中,产氢发酵尾液中有机物被进一步降解产生甲烷,其平均产甲烷速率达到4.5mmol/（L·d）,且在21d内化学需氧量（COD）去除率达到89%,远优于没有经过pH调控的产氢发酵尾液MES中的产甲烷性能.     

基于好氧甲烷氧化菌的反硝化效能及微生物群落研究

采用气体循环序批式生物膜反应器（gcSBBR）,构建反硝化型甲烷好氧氧化（AME-D）系统.考察了进水氮负荷的影响,发现氮负荷为0.075kg/（m³·d）时,硝酸盐氮去除率达到98.93%,其反硝化速率为74.25mg/（L·d）,系统的甲烷日平均消耗量为35.91%（初期为50%）;扫描电子显微镜（SEM）分析结果显示,系统中的微生物主要以短杆菌（12~18 μm）为主,并存在少量的丝状菌（长150~200μm）;16S rRNA高通量测序结果显示,该系统中的甲烷氧化菌为Methylocaldum、Methylomonas、Methylococcus和Methylococcaceae_unclassified,反硝化菌为Denitratisoma、Hydrogenophaga、Azoarcus、Thiobacillus和Rhodobacter,其中主要的功能微生物为Methylocaldum、Denitratisoma和Hydrogenophaga,系统对氮的去除是由好氧甲烷氧化菌与反硝化菌协同实现.此外,系统中存在大量以甲醇和甲基胺类物质为生长基质的Methylophilaceae_uncultured（30.4%）.     

渐变型多孔介质中低浓度瓦斯燃烧特性数值模拟

利用模拟软件Fluent6.3建立二维模型并进行合理设置,对多孔介质中的煤矿低浓度瓦斯燃烧进行数值模拟,研究了均匀型和渐变型燃烧器中的温度分布和NOx生成情况,以及三种不同渐变型多孔介质组合燃烧器中的温度分布和NOx生成情况。结果表明,渐变型多孔介质燃烧器的温度分布比均匀型燃烧器更加均匀;同一瓦斯当量比和流速下,渐变型多孔介质燃烧器的NOx产生量比均匀型燃烧器低很多,有利于减少污染物排放;三种不同渐变型多孔介质组合的温度分布和NOx生成有着不同特点,燃烧器设计时,可根据不同需求选取不同组合形式,综合考虑各因素,组合一燃烧特性最佳。     

约束空间可燃气体燃烧爆轰特性的数值研究

在可燃气体的输送、贮存、加工和使用过程中,容易发生可燃气体的燃烧和爆炸事故。文中基于有限体积方法,采用五阶WENO格式进行左右状态量的重构后,利用ROE格式进行空间离散,自行开发程序对甲烷氧气的气相爆轰波传播过程进行了数值研究。计算结果表明:在CH4质量分数为10%的混合气体中,高温高压气团可诱导气相发生爆轰,爆轰波以2133.3 m/s的速度传播。在带有障碍物的约束空间内,文中分析了障碍物不同高度、不同间距条件下爆轰波传播时波的绕射、马赫反射等现象,给出障碍物表面压力随时间变化历程和冲量值,揭示波与障碍物的相互作用机理以及由此引发流场的变化规律,为有效地控制可燃气体的燃烧速率、防治爆炸灾害的发生提供理论依据。     

Influence of super-absorbent polymer on the growth rate of gas hydrate

The growth rate of hydrate and morphology of methane hydrate formation were studied in a visual pressure cell at 5.5 MPa. The gas hydrate formation was carried out (coal mine methane (CMM) + tetrahydrofuran (THF) + sodium dodecyl sulphate (SDS) + H₂O) with and without SAP. Experimental data on the hydrate growth rate and induction time were obtained for three different CMM samples. The influence of SAP on hydrate growth rate was determined. Results showed that after the addition of SAP, with the methane concentration increased in CMM, the induction time was reduced by 9 min, 10 min and 3 min, and the growth rate was shortened by 0.56 × 10⁻⁶/m³ min⁻¹, 0.53 × 10⁻⁶/m³ min⁻¹ and 1.42 × 10⁻⁶/m³ min⁻¹, respectively. This study could be useful for the recovery of methane from CMM by forming hydrate in the chemical and mining industry.