含油钻屑高效除油剂及除油机理研究

油基钻井液在复杂井、深井的钻井作业中受到越来越多的使用和重视,但相应也产生了大量的废弃含油钻屑,带来了环境污染问题。针对含油钻屑的特点,研制了一种高效除油剂HBS-6,在阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、溶剂和软水剂等组分的协同作用下,利用强化分离设备,实现了钻屑含油的去除与无害化处置,含油钻屑除油率达90%以上。同时,还采用红外光谱、气相色谱和液相色谱等分析手段,研究了除油剂HBS-6的作用机理。HBS-6含有HLB值高且能生物降解的阴离子表面活性剂,以保证除油剂的清洗能力和环保性,同时还采用HLB值低的非离子表面活性剂,以提高对油的乳化和除油能力,为含油钻屑的无害化处理拓展了一条新的技术途径。     

川渝地区页岩气钻井固废分类资源化处置利用略论

本文在简要分析川渝地区主要页岩气区域长宁、威远和涪陵页岩气钻井作业主要特点基础上,重点论述了页岩气钻井不同井段及不同钻井液体系钻井固废性质特点,针对页岩气钻井水基固废和油基钻屑两大类固废的资源化处置利用情况及存在的主要问题进行了论述,提出了川渝地区页岩气钻井应分井段或分不同钻井液体系固废进行收集并分类采用不同处置利用技术进行资源化处置利用,可达到更经济安全环保的利用效果。水基钻井固废就地生物处理资源化土壤利用是最优先择,第二选择是就地作为井场公路及井场场地路基建设利用,其次才是制成水泥块或免烧砖,最后才是转运制砖利用;油基钻屑的处置利用最关键的问题是争取脱油能按一般固废对待的国家或地方政策或规定争取,脱油后的油基钻屑最好的资源利用方式应是协同水泥窑焚烧处置,其次制成水泥块或作井场路基材料利用。同时针对性提出了页岩气钻井固废分类处理利用等方面的建议措施,对油气勘探钻井环保决策管理者和工作者具有一定参考价值和指导意义。     

聚丙烯酰胺生物降解研究

研究了黄孢原毛平革菌对聚丙烯酰胺(PAM)的生物降解,从葡萄糖的加入量、pH、N浓度、Mn²⁺浓度和降解时间5个方面考察了对PAM降解的影响.结果表明,黄孢原毛平革菌对聚丙烯酰胺具有特殊的酶催化降解的能力,降解率可达50%,限氮条件(NH₄⁺=0.2g/L)和Mn2+浓度(Mn²⁺=0.017 5g/L)是菌株产聚丙烯酰胺降解酶的最佳条件.     

白腐真菌木质素降解酶的反应器发酵

为了获得更高的白腐真菌木质素降解酶的产量和相应的控制策略,应用5L搅拌罐生物反应器对氮限制下(C/N=56/2.2)P.chrysosporium产木质素降解酶进行了放大研究.结果表明,在分批发酵试验中,锰过氧化物酶(MnP)和漆酶(Lac)分别在培养第6d和第7d达到峰值,其酶活随时间的变化规律与摇瓶试验基本相同;而采用氮限制液体培养基进行补料没有获得更高的酶活,因此,可以得出采用发酵液体培养基作为补料液不利于白腐真菌持续产酶.另外,在分批发酵和分批补料发酵过程中,均发现体系pH值变化与白腐真菌生长和次生代谢产酶具有较好的相关性,当白腐真菌进入次生代谢阶段开始产酶时,体系pH值开始下降,随着发酵后期酶活的降低,pH值下降的幅度也逐渐变小,当体系酶活接近为0.0U/L时,pH值基本不再变化.因此,在实际发酵过程中,可以依据体系pH的变化间接了解白腐真菌的生长和产酶情况,而分批补料策略还有待于进一步研究.     

微量元素对黄孢原毛平革菌降解苯酚的影响

研究了氮源,铁、铜、锰等金属元素以及Tween 80等有机添加剂对黄孢原毛平革菌降解苯酚的影响。结果表明,氮源是黄孢原毛平革菌生长的必需元素,铜元素和锰元素对苯酚降解具有明显的促进作用,而铁元素的促进作用并不显著。各种微量元素的最佳浓度分别为:氮0.1 g/L、铁0.5 mmol/L、锰1.0 mmol/L、铜0.3 mmol/L、Tween 80 0.01 mmol/L。     

藻屑堆积对沉积物-水界面污染物的释放效应

为探索不同密度藻屑堆积对沉积物-水界面污染物的释放效应,设置了对照组(无藻屑添加)、2个藻屑添加组(分别为1倍组(加入0.06 g干藻,约6 g·m~(-2),以干重计)、20倍组(加入1.2 g干藻,约120 g·m~(-2),以干重计)),于(16±1)℃避光培养.结果表明,实验前4 d,20倍组藻屑分解耗氧剧烈并释放出大量溶解性有机质(DOM)及氮、磷营养盐.其中,溶解氧(DO)浓度迅速下降至1.4 mg·L~(-1)以下,上覆水中类色氨酸类物质荧光强度在第4 d最高(0.8 RU)且高于空白组,对荧光强度的贡献比例高达51.7%,为DOM的主要成分,说明藻屑分解释放大量类色氨酸物质.释放的溶解性无机氮(DIN)、溶解性总磷(DTP)以氨氮(NH_4~+-N)、正磷酸盐(PO_4~(3-)-P)为主要形态.随后实验阶段上覆水中SR值、E250/E360值降低,E253/E203值增加,说明藻屑在降解过程中腐殖化程度逐渐增加,取代基种类减少,导致释放的DOM以类腐殖质为主.因此,20倍组类色氨酸类物质逐渐被降解,导致荧光强度逐渐降低,类腐殖质荧光强度增加,对荧光强度的贡献比例高达62.7%.而对照组与1倍组污染物释放培养期间无显著性差异,DOM及氮、磷营养盐释放浓度均低于20倍组.因此,120 g·m~(-2)藻屑密度堆积情况下可造成水体明显缺氧至厌氧,导致大量氮、磷营养盐及溶解性有机物释放至上覆水中,成为水体富营养化的重要营养源.     

黄孢原毛平革菌降解磺胺甲噁唑的影响因素

采用摇瓶实验考察固定化培养黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)对磺胺甲噁唑(SMX)的降解效果并对抗生素降解条件进行优化。结果表明,黄孢原毛平革菌在固定化培养后对SMX的降解能力有所提高,10 d后培养液中抗生素去除率达到了100%,而游离培养液中去除率为74%。固定化黄孢原毛平革菌降解磺胺甲噁唑的较优碳源和氮源分别是葡萄糖和酒石酸铵,初始pH范围在3.0~5.0之间、培养温度为30~40℃时较适宜。黄孢原毛平革菌对磺胺甲噁唑的降解受碳源种类影响较大,而在限氮条件下氮源的差异对其影响较小。     

含油钻屑的热解特性

在石油勘探和页岩气开采中会产生大量废弃含油钻屑,热解是实现含油钻屑废弃物资源化利用的有效途径。采用TG-FTIR研究了含油钻屑热解及产物分布特性,并在固定床上考察了温度以及热解时间对含油钻屑热解气和热解油的影响规律,对含油钻屑提取油与热解回收油成分进行了对比分析。结果表明：含油钻屑热解经历干燥脱气、轻质油热解、重质油分解和矿物质裂解4个过程;350~550℃时热解回收油与含油钻屑提取油中烃类物质组成相似,热解油可以循环利用;含油钻屑550℃下热解80 min,热解油回收率达65%,部分油发生裂解,残渣含油率仅为0.28%。     

水泥窑协同处置掺加萃余钻屑对水泥熟料性能的影响

含油钻屑经过萃取脱油后,通过马弗炉模拟水泥窑协同处置的方式对萃余钻屑开展实验研究。采用热重分析萃余固废掺入对水泥烧成过程的影响,结果表明:掺加萃余固废后,CaCO₃分解温度下降13.2℃,更有利于水泥熟料的烧成;通过乙二醇代用法测定水泥熟料中f-CaO含量,可得掺加萃余固废的最适比例为20%;水泥熟料的X射线衍射图谱结果表明,掺加萃余固体废物烧制的水泥熟料主要矿物组成不变,但萃余固体的掺加对水泥矿物形成仍有影响。水泥产品的水化样XRD图谱结果表明,萃余固体废物掺加会抑制水泥水化反应的速率,并且掺加萃余固体废物的水泥协同处置产品的重金属浸出浓度符合GB 30760—2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》的安全限值,无重金属浸出的环境安全风险。     

木屑生物质热解制备高还原性气体机理

针对气基磁化焙烧还原铁尾矿成本昂贵的问题,基于生物质廉价易得且具有较好的还原性气体制备潜力的特点进行产气机理探究。通过热解实验研究了温度、含水率、Na₂CO₃催化剂添加量对杉树木屑与竹屑热解制备还原性气体的影响,利用TG-IR探究二者的产气特征,并结合动力学分析确定杉树木屑与竹屑的热解机理函数与活化能。结果表明,生物质在较低含水率(40%以下)的条件下提高热解温度,有利于还原气的制备;当热解温度为700 ℃、Na₂CO₃添加量为4%时,烘干的杉树木屑热解气中还原性气体占比约为76%,竹屑则约为66%;二者的还原性气体均集中产生于热解第二阶段,其热解过程符合反应级数模型;经计算,杉树木屑的活化能为118.32~135.43 kJ·mol⁻¹,竹屑的活化能为112.39~118.75 kJ·mol^-1。本研究结果可为生物质热解制备还原性气体提供技术指导。