甲烷-煤尘复合体系中煤尘爆炸下限的实验研究

在3.2 L的燃烧管道中,采用小能量的高压点火装置,通过改变甲烷体积分数、煤尘种类与粒径,研究了甲烷-煤尘复合体系中煤尘爆炸下限的变化规律.研究结果表明,在本文实验条件下,甲烷-煤尘混合物中甲烷体积分数的增加能明显降低煤尘的爆炸下限.对于煤尘粒径小于42 μm煤样A,当甲烷体积分数从1.8%增加到2.2%时,煤尘的爆炸下限相应从30 g/m3下降到6.25 g/m3.煤尘的爆炸下限也随着煤尘中挥发分含量的增加而降低.煤尘粒径对其爆炸下限的影响较弱.实验结果与文献中高能量化学药头点火的测试结果进行比较表明,甲烷对煤尘爆炸下限的影响趋势并不随着点火源能量的改变而改变.     

闽江口半咸水沼泽湿地土壤甲烷产生过程及硫酸盐还原对其抑制作用研究

甲烷产生和硫酸盐还原是湿地土壤有机物在厌氧条件下碳矿化的两个重要过程,硫酸盐还原对甲烷产生具有明显的抑制作用.本文以闽江口鳝鱼滩半咸水短叶茳芏沼泽湿地为研究对象,通过室内厌氧培养测定了土壤甲烷产生速率、硫酸盐还原对甲烷产生的抑制速率以及研究其抑制率的垂直分布和季节动态,并运用地统计方法量化了土壤甲烷产生速率、硫酸盐还原对甲烷产生的抑制速率的水平空间格局.短叶茳芏沼泽湿地100 cm深度土壤甲烷产生速率年均值为(0.67±0.33)μg·d-1·g-1(dry weight,dw)硫酸盐还原对甲烷产生的抑制速率均值为(0.87±0.55)μg·d-1·g-1(dw).年尺度上,土壤深度对于甲烷产生速率具有显著的影响(p=0.007),而硫酸盐还原抑制对甲烷产生的抑制速率在不同土壤深度则无显著差异(p=0.472),硫酸盐还原对甲烷产生的抑制率范围为62.6%~66.3%;在100 m2空间范围和1m2空间分辨率情景下,甲烷产生速率及硫酸盐还原对甲烷产生抑制速率的变异系数均超过100%,表现出极强的空间变异性;同时,甲烷产生速率、硫酸盐还原对甲烷产生的抑制速率的块金效应值分别为0.85和0.95,表明空间自相关性极弱.     

庭院垃圾对填埋场甲烷的减量化研究

将熟化时间为24个月和2个月的庭院垃圾分别用于建设0.9 m厚的1#和2#两个生物覆盖层单元,并进行了为期15个月的野外试验,以验证庭院垃圾能否作为生物覆盖层材料用于减少垃圾填埋场甲烷的排放,以及利用同位素和质量守恒方法量化生物覆盖层对垃圾填埋场甲烷的氧化能力.结果表明,两个生物覆盖层对甲烷的氧化能力在建设初期达到整个观测期的最高值,分别为(141±10)g·m-2·d-1和(197±27)g·m-2·d-1,随后生物覆盖单元的甲烷氧化能力随季节交替降低至18~120 g·m-2·d-1和23~70 g·m-2·d-1.试验的中后期,在两个生物覆盖单元中均观测到明显数量的甲烷产出.试验结果表明24个月和2个月熟化时间的庭院垃圾作为生物覆盖填料,均具有较好的甲烷减量化能力,但所含不稳定有机质在厌氧条件下的降解会造成额外的甲烷释放.除此之外,在利用质量守恒方法量化甲烷氧化率时,忽略非甲烷氧化菌的呼吸作用会高估庭院垃圾对甲烷的减量化能力.     

厌氧氨氧化细菌和反硝化厌氧甲烷氧化细菌在岸边带土壤中的分布规律

厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,anammox)和反硝化厌氧甲烷氧化(nitrite-dependent anaerobic methane oxidation,n-damo)的发现打破了人们长久以来对生物氮、碳循环的传统认识.厌氧氨氧化细菌(anammox bacteria)和反硝化厌氧甲烷氧化细菌(n-damo bacteria)在水生态系统均有分布,并且在全球氮、碳循环中发挥重要作用.但它们在岸边带土壤中的存在和分布还不甚清楚.因此,本文对湖泊岸边带土壤中厌氧氨氧化细菌和反硝化厌氧甲烷氧化细菌的存在和分布进行了研究.基于厌氧氨氧化细菌hzs B基因(联氨合成酶关键基因)和M.oxyfera-like细菌16S rRNA基因的序列分析,分别证明了厌氧氨氧化细菌和M.oxyfera-like细菌在白洋淀湖泊岸边带深层土壤中的共同存在.厌氧氨氧化细菌hzs B基因定量PCR结果显示,其主要分布在地下水位附近及以下部分(40~100 cm),而在表层(0~40 cm)土壤中未被检测到.M.oxyfera-like细菌16S rRNA基因定量PCR结果显示,不同深度的土壤均有M.oxyfera-like细菌分布,并且其丰度随着土壤深度的增加而递增.这些结果说明厌氧氨氧化细菌和M.oxyfera-like细菌在湖泊岸边带深层土壤中共同存在,并且有不同的分布规律.     

鸡粪与互花米草沼渣混合发酵产甲烷的研究

在中温(35℃±1℃)条件下,采用批式发酵方式,进行了鸡粪与互花米草沼渣不同混合比例的厌氧发酵实验.实验设置鸡粪∶互花米草沼渣干物质(TS)比分别为5∶0(T1)、4∶1(T2)、3∶2(T3)、2∶3(T4)、1∶4(T5)和0∶5(T6)共6个处理.结果表明,经中温干发酵后的互花米草沼渣仍具有一定的厌氧产沼气能力,TS产气量为107.25 mL.g-1,甲烷含量为76.92%,厌氧微生物对互花米草沼渣纤维素的结晶区有一定的破坏作用,厌氧发酵后纤维素的相对结晶度指数CrI下降了5.55%;将鸡粪与互花米草沼渣混合发酵,明显提高了原料的厌氧产气性能,T2的产气效果最好,T1、T3～T6的累积产气量分别为T2的61.31%、62.09%、52.15%、39.74%和31.67%;鸡粪与互花米草沼渣混合发酵的产酸类型为混合型发酵,发酵过程中未出现酸化现象;混合发酵对破坏互花米草沼渣纤维素的结晶区有利,促进效果在1.13%～21.61%.     

基于低浓度瓦斯利用的换热器设计及数值分析*

为提高低浓度瓦斯利用效率,对螺旋式、列管式、翅片式3种换热方式进行参数化研究,探讨不同形状换热方式对预热效果的影响,并通过改变流速和温度研究螺旋管换热效果。结果表明:螺旋管换热效果相对最佳,并在vh=0.9 m/s,vc=2.0 m/s时换热温度相对最高。同时,随换热温度升高,出口温度逐渐升高,随速率增加,出口温度先升高后降低。通过研究换热器形状对换热效果的影响,优化换热方式设计,为低浓度瓦斯高效利用提供理论依据。     

圆柱型燃烧器内甲烷燃烧转化率数值研究

甲烷燃烧具有环境污染小、放热量大等优点,但甲烷燃烧转化率受很多因素影响,因此,研究甲烷燃烧过程的转化率就显得尤为重要。基于计算流体力学中的涡耗散模型,运用有限容积法建立甲烷和空气非预混燃烧与扩散数学模型。针对具有3个小挡板,一个喷嘴的圆柱型燃烧器进行数值研究。结论:随着不同入口空气速度的逐渐增加,甲烷-空气非预混燃烧反应不充分,在轴向距离2 m处,反应生成的水和二氧化碳的含量逐渐减少,然而氧气增多,甲烷燃烧的转化率变低;随着不同入口甲烷速度的逐渐增加,甲烷-空气非预混燃烧反应充分,转化率变高;随着不同入口甲烷温度的增加,氧气浓度增加,甲烷-空气非预混燃烧反应不充分,转化率降低。     

垃圾填埋场营造人工植被的研究

采用３种不同栽培方式,受试木本植物１６种、草本植物９种,在垃圾填埋场进行营造人工植被的试验。结果表明,填埋场甲烷气是影响植物成活的主要因素。在填埋１－２年的废弃地上,栽培短周期生长植物全部成活,获得了预期效果。在埋龄１年的垃圾废弃地上不易种植长周期生长的木本植物,在埋龄２年的废弃地上,仍需采取覆盖６０ｃｍ土层阻断沼气等措施才能生长。筛选出抗性较好的植物枸杞、苦楝、紫穗槐、刺槐、白蜡树、女贞、苜蓿、     

南方红壤丘岗区稻田土壤有机酸含量与甲烷排放率

分别采用分光光度和微机控制气相色谱法同时测定稻田土壤有机酸含量和甲烷排放率,以了解二者之间的关系,结果表明,在不同施肥实验小区,土壤有机酸含量随变化趋势一致,而甲烷放率随时间变化趋势则不尽一致,各小区土壤有机酸含量与甲烷排放率的相关性为全有机肥小区〉常规肥小区〉全化肥小区〉沼渣肥小区。在不同灌水实验小区,土壤有机酸含量与时间变化呈一致趋势,甲烷排放率随时间变化,除定常湿润小区外,也呈一致性趋势。各