利用微生物技术治理煤矿瓦斯的研究展望

目前,我国的煤矿瓦斯防治技术主要为通风、抽放等物理方法,该类方法仍不能完全满足防治煤矿瓦斯灾害的安全要求。笔者提出一种治理煤矿瓦斯的新思路,采用一种新的控制方法,试图通过生物技术使瓦斯涌出量减少,防治煤矿瓦斯灾害。为此,对应用微生物技术治理煤矿瓦斯的可行性进行了分析,简单介绍了甲烷氧化菌的氧化机理及其在其他领域的应用,并通过初步试验对甲烷氧化菌降解煤样瓦斯的效果进行了测定,从而对其有了感性的认识,在已有的对甲烷氧化菌的研究和初步试验的基础上,对应用甲烷氧化菌解决煤矿瓦斯危害进行了展望。     

稠油污水生化性处理技术研究

为了探讨稠油污水能否使用生物法处理,以生活污水和农药厂生化池原菌种经过诱导驯化,分别培养了可以在稠油污水中生长的好氧菌种革兰氏阴性菌G-1和厌氧菌种革兰氏阴性菌G-2.以G-2和G-1对稠油污水进行顺序处理,可使其BOD5/CODCr达到0.26;采用SBR法对新疆稠油污水放大处理试验的结果：COD降至150 mg/L以下,各项指标达到GB8978-1998二级排放标准.     

酸气注入泄漏扩散模拟与应急处置

针对国内某油田拟建设的国内首个酸气注入工程进行酸气回注管道泄漏扩散模拟,研究了不同泄漏口径、大气稳定度、风速条件、泄漏时间等对酸气在纵向和横向条件下的扩散距离影响,制定了应对酸气管道泄漏的紧急关断和放空燃烧措施,提出了应急处置措施,划分了泄漏应急响应区,可为首个酸气回注工程设计提供安全部署指导。     

淮南次生生物煤层气形成途径研究

利用淮南新庄孜煤矿采集的煤样、矿井水样开展淮南煤层生物产气的可行性研究及产气途径分析。实验样品采自A1煤层63301切眼,采深786 m煤样的工业组分包括煤样水分含量1.2%、挥发分29.23%、固定碳含量82.72%。实验对照组为矿井水样、煤样、缓冲试剂(N-TES)、ORP指示剂、微生物生长所需的维生素、微量元素、矿物质混合。实验组在对照组的基础上分别添加产乙酸菌抑制剂盐酸万古霉素、二氧化碳吸收液(反应器中内置NaOH溶液,与液体培养基隔离)。经过56 d实验,整个反应过程pH值在7～7.9,适合微生物生存,TOC浓度保持在750～950 mg/L,底物相对充足,最终产气率对照组(0.36μL/g煤)NaOH吸收液组(0.28μL/g煤)盐酸万古霉素组(0.26μL/g煤),该结果表明淮南煤层可生物产气,同时存在乙酸氧化途径和CO_2/H_2还原途径,以乙酸途径为主。     

流态对生物添加强化硝化效果的影响

在15℃、相同氮负荷和添加强度条件下运行SBR和CSTR以对比分析两种典型流态(推流式和完全混合式)对硝化菌添加强化硝化效果的影响.结果表明,添加期间,SBR中氨氧化速率(AUR)和亚硝酸盐氧化速率(NUR)分别为添加前的2.34和2.39倍,停止添加后又分别降为添加前的2.01和1.78倍;添加期间CSTR中AUR和NUR分别为添加前的2.63和2.44倍,停止添加后又分别降为添加前的1.48和1.31倍.荧光原位杂交结果显示,添加期间,SBR中氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)的个数百分比分别为添加前的2.67和2.71倍,添加停止后,又分别降至原来的2.14和1.95倍;CSTR中AOB和NOB分别为添加前的2.91和1.77倍,但在添加停止后CSTR中AOB和NOB分别降至添加前的1.25和1.50倍.因此,硝化菌添加期间,两种流态的添加效果接近,但是在添加停止后,由于流态对硝化菌中K-决策者(Nitrosospira、Nitrospira)和r-决策者(Nitrosomonas europaea、Nitrobacter)的选择作用,添加的硝化菌在完全混合式条件下比推流式条件下更容易被系统淘汰.     

活性污泥中硝化螺菌(Nitrospira)的富集及其动力学参数

采用连续进水的进水方式对污水处理厂活性污泥系统中的Nitrospira富集培养并对其相关动力学参数进行研究.结果表明,在控制反应器亚硝酸盐浓度不高于2 mg·L~(-1)的条件下可以成功富集出以Nitrospira为优势种属的活性污泥,其最大比亚硝酸盐氧化速率(以N/VSS计)为48.72 mg·(g·h)~(-1).荧光原位杂交结果显示Nitrospira占活性污泥总微生物量的75%左右,而Nitrobacter仅占总微生物的0.1%.此外通过对Nitrospira在20℃时的动力学参数进行测定,结果表明Nitrospira的最适生长温度为30~35℃,温度修正系数τN为1.046,其基质半饱和常数KS和氧半饱和常数KO分别为(0.32±0.03)mg·L~(-1)和(1.52±0.09)mg·L~(-1).Nitrospira动力学参数的研究为污水处理厂的设计运行及工艺优化提供理论参考.     

微生物对汞矿区农田土壤汞甲基化的影响

为研究典型汞矿区农田土壤中汞的甲基化作用,实验以受汞污染的旱田土壤和稻田土壤为对象,分别进行灭菌,促进硫酸盐还原菌(SRB)活性处理,抑制SRB活性处理以及促进铁还原菌(FeRB)活性处理,分析非微生物作用和微生物作用对土壤甲基汞(MeHg)生成的影响.结果表明,促进SRB活性处理的土壤MeHg生成量最高,其中旱田土MeHg增量为0.15~0.38μg·kg~(-1),稻田土壤MeHg增量为1~2μg·kg~(-1);抑制SRB活性处理和促进FeRB活性处理的MeHg增量较小,最高值仅为0.025μg·kg~(-1).相比于旱田土壤,稻田土壤具有更高的汞甲基化能力,其MeHg生成量是旱田土壤的4~9倍.土壤SRB数量与MeHg生成量具有相同的变化趋势,二者具有显著的正相关性(R~2=0.57,P0.01).因此,该研究区土壤汞甲基化作用主要是微生物汞甲基化作用,且主要的汞甲基化细菌是SRB.此外,稻田是农田中MeHg生成的活跃地区,在评估和控制MeHg对人体健康危害时需要重点关注.     

不同湿地模型中根系微生物的多样性

为了研究不同植物和滤料组合的小型湿地模型在处理养殖池塘水体过程中根系微生物群落的特征,并分析植物对根系微生物富集的影响,本研究对两种植物(茭白和慈菇)和两种滤料(石榴石和磁铁矿)进行组合构建了6种不同的湿地模型,并利用高通量测序技术分析湿地植物根系微生物的结构特点和多样性.结果表明:不同湿地模型根系微生物的种类和数量各不相同;所有收集的微生物总体上属于52个门,118个纲,455科,905个属和1 426个种;根据Shannon指数,茭白(平均为5.77)比慈菇(平均为5.29)在微生物富集方面具有更强的能力;但是,慈菇和茭白根系微生物中变形菌门的比例分别平均为61.97%和51.78%,说明慈菇能够更好地富集变形菌.β-变形菌纲为实验期间不同植物根际富集的主要细菌类群.本研究结果为人工湿地植物优化选择提供了理论基础和湿地组合最佳构建提供了基础资料.     

添加动物源氨基酸水解液研制生物有机肥

为改善生物有机肥性质,提高生物有机肥质量,采取在生物有机肥中添加外源氨基酸水解液以提升生物有机肥中功能微生物的数量.以病死猪酸解制得氨基酸水解液为生物有机肥外加原料,研究了氨基酸水解液添加量、有机肥种类（鸡粪、牛粪、中药渣）、发酵时间对功能菌株SQR9数量的影响.结果表明:当氨基酸水解液添加量为20%时固体发酵效果优于其他接种量,预发酵3 d后接种SQR9的功能菌数量明显高于未预发酵直接接菌,预发酵中肥料（以干质量计,下同）的最高功能菌数量可达4×108 CFU/g,而第0天接菌时肥料的最高功能菌数量仅为1.2×108 CFU/g.以腐熟鸡粪、牛粪、中药渣堆肥为载体,添加酸解氨基酸研制生物有机肥的最优接菌量分别为10.0%、7.5%、10.0%;SQR9菌株生长的最佳含水量为40%.此外,氨基酸水解液的添加可提高生物有机肥的w（TN）.研究显示,氨基酸水解液的添加能有效促进固态发酵过程中功能菌株数量的增加.      

酸-碱改性粉煤灰基铝铁复合混凝剂的除磷机理

为解决城市污水排放磷超标的问题,本研究制备出一种新型铝铁复合混凝剂。混凝剂以粉煤灰和铝土矿为原料,采用常压高温酸碱两段改性法制备,并研究了其除磷性能及机理。结果表明:(1)最佳制备条件为:碱改性过程使用4 mol/L Na OH溶液,温度100℃,时间2 h;酸改性过程使用2 mol/L盐酸,温度100℃,时间4 h;酸性上清液与碱性上清液比例为1∶16。(2)混凝剂对污水中TP去除率达97.73%,出水TP含量为0.132 0 mg/L,优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。(3)对新型混凝剂进行表征测试发现,混凝剂主要由Al Cl_3·6H_2O、Na Cl、KMg F_3、Na_3Al H_x、Sr Fe O_(2.5)构成,主要有效成分为Al_2O_3(13.343%)、Fe_2O_3(5.497%)及Si O_2(17.920%)等。混凝剂投入水中后,其中的铁离子和铝离子及其水解产物形成Fe_3(OH)_2~(7+)、Al_n(OH)_m~((3n-m)+)等不饱和多羟基络合离子,并从溶液中吸取羟基来补充其未饱和位,从而对水中聚磷酸盐等胶体颗粒产生强烈吸附作用。同时,由于混凝剂表面粗糙,孔隙发达,比表面积大,可进一步提高其除磷效果。