垃圾填埋场甲烷排放监测方法研究进展

甲烷是第二大重要的温室气体,而生活垃圾填埋场是第三大甲烷人为排放源。因此,作为全球变化研究的重要组成部分,填埋场甲烷排放监测具有重要意义。监测方法的理论基础是基于质量守恒定律的气体对流扩散规律,常用的监测方法包括通量箱法、微气象法、质量平衡法、示踪气体羽流法与气体羽流法等,各种方法都有其优缺点,但新的监测方法受到了越来越多的重视。     

降解纤维素产甲烷的四菌复合系

自然环境中通常是微生物群落协同完成纤维素的降解,构建可降解纤维素的混菌体系是认识微生物相互作用的关键.利用富集培养法,结合变性梯度凝胶电泳(DGGE)指纹检测技术以及厌氧滚管技术,建立了一种筛选简单降解纤维素产甲烷复合菌系的方法.利用此方法从青藏高原若尔盖高寒湿地分离到一个由4株菌构成的降解纤维素产甲烷的稳定菌系.结果表明,该复合菌系由纤维素水解菌Clostridium glycolicum、非纤维素水解菌Trichococcus flocculiformis和Parabacteroides merdae、产甲烷古菌Methanobacterium subterraneum等具有不同功能的4种菌株组成,且在这4株菌的共同作用下可将纤维素直接转化为CH4.该简单复合系的获得为今后纤维素转化甲烷复合菌系的代谢控制和遗传改造提供了一个平台.     

神农架大九湖亚高山泥炭湿地甲烷通量变化特征及其与产甲烷菌群落组成的关系

2018年12月～2019年11月,采用涡度相关法和高通量测序技术,以湖北省神农架大九湖亚高山泥炭湿地为研究对象,对甲烷(CH4)通量以及产甲烷菌群落组成进行相关研究.结果 及分析表明:大九湖泥炭湿地研究期间表现为CH4的源,CH4总排放量为9333.26 mg· m-2,CH4日平均排放通量为18.50 nmol·m-2·s-1,冬、春、夏、秋四季的CH4平均排放通量分别为6.46、4.62、36.81、25.92 nmol·m-2·s-1,存在明显的季节变化;研究区产甲烷菌优势菌群为Methanoregula(66.73％)和Methanocella(21.99％);对样本中产甲烷菌的Shannon指数进行双因素方差分析发现,同一季节不同深度的样本中产甲烷菌多样性存在显著差异,随着深度的增加,产甲烷菌的多样性指数呈下降趋势;同一深度不同季节的样本中产甲烷菌多样性存在显著差异;夏季产甲烷菌群落组成与CH4排放通量为强正相关关系,春季产甲烷菌群落组成与CH4排放通量为强负相关关系,Methanothermus与CH4排放通量为显著正相关关系,Methanolinea与CH4排放通量为显著负相关关系.     

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。     

甲磺酸帕珠沙星中甲烷磺酸的离子色谱法测定

建立了甲磺酸帕珠沙星中甲烷磺酸的离子色谱分析方法.选用亲水性的阴离子交换柱IonPac ASl8作分析柱,在线淋洗液发生器产生的KOH为淋洗液,等度淋洗,电导检测,在10min内完成甲烷磺酸分析.结果表明,在0.7-140mg·l-1范围内线性良好(r2=0.9998),样品峰面积的RSD为0.494%(n=7),回收率为107.2%.方法简便、快速、基体干扰小,可在甲磺酸帕珠沙星产品的检验中发挥重要作用.     

直链烷基苯磺酸盐促进剩余污泥产生短链脂肪酸的研究

采用批试试验的方法研究了十二烷基苯磺酸钠(C12-LAS)对剩余污泥在厌氧发酵过程中产生的短链脂肪酸(SCFAs)的影响.结果表明,C12-LAS的投加极大地提高了剩余污泥厌氧发酵过程中的SCFAs产量.当C12-LAS加入量低于0.1g·g-1时,SCFAs产量随着C12-LAS加入量的增加而增加,然而,当C12-LAS加入量高于0.1g·g-1时,SCFAs产量反而有所降低.从污泥产酸量以及经济成本考虑,C12-LAS的最佳投加量为0.02g·g-1,此时剩余污泥的SCFAs最大产量出现在第6天.进一步的研究表明,C12-LAS不仅促使大量的碳水化合物和蛋白质脱离污泥颗粒并溶解到液相中,而且抑制了产甲烷菌的活性.尽管剩余污泥经历着酸化过程,但由于其释放出大量的NH4 -N,污泥在整个厌氧发酵过程中的pH值逐渐升高.     

低COD浓度废水启动EGSB反应器

以厌氧活性污泥和好氧活性污泥接种于2个膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器中,进水流量为10 mL/min,回流量为180 mL/min,进水COD浓度在180 mg/L左右,有机负荷率(OLR)为1.728 kg COD/m3·d左右,污泥负荷率(SLR)为0.19 kg COD/kg MLSS·d左右,出水COD浓度维持在40mg/L左右,COD去除率达80%以上.控制温度在32～35 ℃,pH在6.8～7.2,反应器内氧化还原电位在-340 mV以下,水力停留时间(HRT)4.2 h,上升流速4.86 m/h以及加入80 mg/L絮凝剂(硫酸铝钾),缩短了启动时间,促进了颗粒污泥的形成.分别经过60 d和120 d运行,反应器启动成功.结果表明,上升流速、絮凝剂和污泥类型对颗粒污泥的形成有影响;接种好氧活性污泥在低浓度COD下,合理控制负荷速率能成功启动EGSB反应器.     

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.     

芳香类有机物的氯化反应特性研究

选取几种受污染水中有代表性的芳香类有机物进行氯化试验,研究芳香类有机物在饮用水消毒过程中的氯化反应特性,分析芳香类有机物的化学结构对生成消毒副产物三卤甲烷和卤乙酸的影响.1)各受试物质消毒副产物(三卤甲烷和卤乙酸之和)的生成量和生成速率从大到小依次为2,4-二氯酚、2,6-二氯酚、2,3-二氯酚、对苯二酚、苯酚、苯乙酮和苯甲醛.2)芳香类有机物氯化生成消毒副产物的特性取决于苯环上官能团的性质、数量和位置等.苯环上的供电子基有利于消毒副产物的生成,吸电子基则相反;苯环上羟基的数量越多,越容易生成消毒副产物;间位官能团结构的芳香类有机物容易生成三卤甲烷,邻位和对位官能团结构的芳香类有机物则容易生成卤乙酸.3)对苯二酚的氯化反应可分为快速反应和慢速反应两个阶段.