垃圾填埋场新型覆盖层材料厚度对甲烷氧化行为的影响

甲烷是一种长期存在于大气中的重要温室气体,它对温室效应的贡献率是二氧化碳的21倍,生活垃圾填埋场是仅次于水稻田的第二大甲烷人为排放源,减少垃圾填埋场的甲烷气体排放对缓解全球变暖压力具有重要意义.在实验室条件下模拟垃圾填埋场甲烷排放情况,将堆肥+陶粒混合物(体积比1:1)这一新型覆盖层材料按6个厚度(30、40、50、60、70、80 cm)装入有机玻璃柱中研究甲烷氧化与覆盖层深度的关系.研究结果表明:试验94 d甲烷氧化率开始下降,到实验结束前6个柱体中甲烷氧化率相似,维持在24.6%～34.8%之间;甲烷氧化速率由于甲烷通入量不断加大呈现先增加后减小的趋势,最低值为2.45 mol·m~(-2)·d~(-1),最高值为17.82 mol·m~(-2)·d~(-1);在试验第119～121d对各个柱体不同深度的气体成分进行分析.发现甲烷氧化的范围主要集中在基质0cm～30cm深处.     

二次微絮凝与常规絮凝的对比试验

以石家庄某水库低温低浊水为研究对象,采用有机物表观相对分子质量分级和有机物化学极性分级技术从分子水平的变化对原水溶解性有机物进行分析,并测定了其各组分质量分数与三卤甲烷生成势的相关性,获得了原水中溶解性有机物DOM去除率较低的原因,同时进行了二次微絮凝和常规絮凝的混凝试验,考察了水体浊度、Zeta电位、抽滤时间、颗粒数和有机物等各指标的变化情况。结果表明,二次微絮凝比常规絮凝有更强的混凝去除效果,当聚合氯化铝PAC总投加量为13 mg/L、絮凝时间为3 min时,滤后水浊度可达到0.1 NTU以下。二次微絮凝不但改变了胶体的Zeta电位,增加了絮凝效果,而且提高了对有机物和颗粒数的去除率,抽滤时间也相应缩短。     

温度压力耦合对甲烷爆炸极限影响的试验研究

在对甲烷爆炸极限理论分析的基础上,建立了一套温度压力耦合条件下的气体爆炸极限测试系统,并对甲烷在50~200℃和0.2~1.0 MPa环境条件下的爆炸极限进行了试验研究。结果表明:随环境温度升高和环境压力增大,甲烷爆炸上限升高,爆炸下限下降,爆炸范围变大;在200℃和1.0 MPa条件下,试验测得的甲烷爆炸下限为4.05%,爆炸上限为25.6%,相对于常温常压条件爆炸下限下降了0.95%,而爆炸上限上升了9.6%,这表明初始温度和压力对甲烷爆炸上限的影响较大,而对爆炸下限的影响较小。     

移动式甲烷检测及远程处置系统设计

设计了一个甲烷气体巡检及远程处置系统。采用可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）对甲烷气体浓度进行移动探测,通过全球定位模块获取地理坐标等信息,通过无线网络传输数据。对数据进行远程计算、处理、分发,视不同情况发送报警信号。应用于城镇区域甲烷泄漏、积聚状况的巡检、预警及应急指挥。便于及时发现事故隐患,科学应急处置。     

紫茎泽兰茎秆厌氧发酵产甲烷

研究了3种不同原料处理下,紫茎泽兰的茎通过池外厌氧堆沤后传代试验发酵情况。传代试验结果表明:干燥与厌氧堆沤能降低原料中毒素对沼气发酵的影响,传代产气总量最高为6 015 mL,产甲烷率最高为64.22%。以上述两组为研究对象,通过测定TS、VS值发酵前后变化,探究了温度对沼气发酵的影响。试验结果表明:温度的升高有利于提高对发酵系统的原料利用程度,40~45℃是微生物发酵的不利温度。从原料有效利用与实际操作角度考虑,中温条件最适合沼气发酵,粉状原料30℃时产气与产甲烷为最佳,TS与VS产气率与产甲烷效率分别为152.8 L/kg、74.3 L/kg。     

污水厂污泥与餐厨垃圾共消化产甲烷特性的研究进展

近年来,污水处理厂污泥和餐厨垃圾产生量越来越多,且单独处理存在很多问题,两者混合厌氧消化产甲烷发展前景广阔。从国内外近年的研究出发,从原料性质、控制参数、工艺优化三方面进行了总结,认为当前污泥和餐厨垃圾的混合处理还需更多地借鉴两者单独处理时已优化的控制条件,消化液的处理也需得到关注。此外,针对微生物种群演替、抑制因子、环境影响因子(如光照)、复杂有机物的转化、相关处理工艺设备等的研究与应用也需得到更多的开展。     

顶空平衡-双通道气相色谱法测定海水中溶解态甲烷和氧化亚氮

将顶空平衡法和双通道气相色谱仪相结合,通过优化设计和实验调试,自组装集成建立了可同时测定海水中溶解态甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的新型气相色谱系统及分析方法.实验表明,该系统对CH4和N2O的测定精密度分别优于0.8%和1.0%,准确度分别优于1.5%和1.2%,满足海水中溶解态CH4和N2O浓度监测需求.实际应用表明,本系统运行稳定,数据获取效率更高,运行成本更低.基于本方法,对2013年11月北黄海表层海水中溶解态CH4和N2O开展了观测研究,结果表明该海域表层海水中溶解态CH4和N2O均呈中部海域浓度较低且较均匀,近岸海域浓度较高且变化较剧烈的分布特征.     

青藏高原典型高寒森林地带CH4浓度特征分析

基于波长扫描光腔衰荡光谱线监测系统在海螺沟国家大气背景站(以下简称海螺沟站)开展甲烷(CH_4)连续自动监测,通过局部近似回归法进行背景值筛分分析。结果表明:2016、2017年海螺沟站CH_4年均体积分数和筛分的背景体积分数接近,两者浓度水平与北半球中纬度地区全球本底站CH_4浓度水平相当;海螺沟站CH_4能够代表背景区域浓度水平。海螺沟站CH_4体积分数呈春、夏季低,秋、冬季高特征,季节变化主要受到特定的地理环境和大气环流的影响,大气环流占主导影响。夏季CH_4体积分数最低但日振幅最大,与高原高海拔背景下森林地带的辐射对流引起局地扩散作用有关。采用逐步逼近回归筛分CH_4监测数据,海螺沟站CH_4背景季浓度变化和北半球中高纬度地区其他背景站大气CH_4的季节变化特征以及CH_4季体积分数振幅基本一致。背景站四季的CH_4载荷贡献在16个风向分布结果表明,在春、夏季存在西风带下南亚方向污染物气团的远距离输送;青藏高原东部近地面在冬季处于反气旋冷高压控制下,而SSW方向风向能够短暂打破这种稳定的气象条件,污染物得到迅速扩散,SSW为负贡献。     

循环温度荷载作用下饱和黏土的体积变形特性

采用温控三轴仪,研究了排水条件下温度循环引起的饱和黏土体积变化特性。试验结果表明,温度循环会使得土体产生不可恢复的体积变形,塑性体积应变的大小随温度循环周数的增加而增加,并逐渐趋于稳定值;若将经历过温度循环的土样重新加载到新的正常固结状态,后续温度循环中产生的塑性体积应变量值及发展规律与初始循环下的类似;同等温度增量下,体积应变的大小主要受超固结比OCR的影响,与应力水平无关。OCR越大,体积应变越小,随温度循环周数稳定的也越快。基于广义塑性理论,给出了热-力耦合作用下土体体积应变的计算模型。模型中考虑了温度塑性应变对屈服应力的硬化作用,根据屈服应力与前期固结应力之间的差异间接体现温度历史的影响,进而合理地模拟体积应变随温度循环周数的累积规律。利用所建立的模型对本文试验和文献中的数据进行了模拟,验证了模型的可靠性。