添加污泥对渗滤液循环垃圾填埋层甲烷产生的影响

通过填埋模拟柱实验研究了渗滤液原液循环条件下,新鲜垃圾添加污泥(污水生物处理剩余污泥)的填埋方式对填埋层加速进入稳定的甲烷化阶段的影响.结果表明,原液循环条件下,新鲜垃圾添加好氧污泥后填埋(9∶1,湿基质量比),短期(105d)内不能加速填埋层进入稳定的甲烷化阶段;新鲜垃圾添加厌氧生物处理污泥混合后填埋(9∶1,湿基质量比),能够有效地加速填埋层进入稳定的甲烷化阶段,产甲烷滞后时间和甲烷化过程稳定时间分别为13和51d,实验期内(105d)最大产气速率、实际累积产气量分别为1.08L/kg·d和50.03L/kg(以湿垃圾为基准),其主要机理是引入了大量呈颗粒态聚集的甲烷化菌群.     

固化/稳定化污泥填埋气产生规律研究

固化/稳定化技术是污泥填埋处置常用的预处理手段,固化后的污泥进行填埋也会产生填埋气,产气规律是指导填埋气收集处理系统设计的重要依据。通过室内产气实验,对不同固化材料添加量以及不同类型固化材料处理后的固化污泥产气规律进行了研究。研究结果表明:随着固化材料添加量的增加,产气总量逐渐减小,固化材料在低添加量条件下产气过程分为抑制、加速和快速衰减三个阶段,固化材料较高添加量条件下其产气过程为快速下降和稳定衰减两个阶段。固化材料对产气的影响各不相同:膨润土对产气过程基本没有影响;生石灰对产气的抑制作用大于水泥的作用。     

垃圾填埋初期渗滤液循环对其产生量的影响

探讨了不同循环方式下垃圾填埋初期渗滤液产生量的规律，通过填埋模拟柱(填埋垃圾170kg)进行模拟雨水渗入、渗滤液原液循环和渗滤液经过好氧生物处理后循环至垃圾层的实验。结果表明，渗滤液循环能增加填埋层起始渗滤液的产生速率；填埋层初期净产液量不但取决于循环液量，还和循环水质密切相关；渗滤液原液循环4周后抑制微生物水解作用，从而减少了垃圾净产渗滤液量；渗滤液经过好氧生物处理后循环，能加速垃圾中易降解物质水解过程，即加快渗滤液产出，此后加速水解垃圾中的难降解物质，即能增加累积净产液量；Gompertz模型可模拟不同循环方式下填埋层累积渗滤液净产生量随时间变化的规律。     

填埋垃圾生物质三相演化过程与控制方法研究

利用自主设计的大型实验装置室内模拟生活垃圾填埋厌氧降解过程,研究填埋垃圾生物质降解固、液、气三相演化及稳定性特征,探讨垃圾物质损失过程及其控制方法。研究结果表明:在一次性填埋处理方式下,填埋体系产甲烷菌适宜的微生物环境条件形成缓慢,抑制了非产甲烷菌与产甲烷菌稳定的协同代谢作用,垃圾填埋气产出表现出滞后时间长、产率峰值高、持续时间短的特点;模拟实验前期持续的水解产酸主导作用使垃圾生物质累计损失量逐渐升高至7.15 kg,后期产甲烷主导作用使累计损失量快速下降至4.75 kg;抑制填埋垃圾生物质好氧降解,减少液相生物质扩散迁移损失,快速形成多种微生物菌群的协同代谢,促进垃圾生物质的气相转化,是垃圾填埋场生物质损失过程控制的有效措施。     

添加PAM对剩余污泥共厌氧消化的影响

考察了含聚丙烯酰胺(PAM)剩余污泥在3种温度下与酒精糟液共厌氧消化的运行及厌氧污泥性质.结果表明:与没有添加PAM的共厌氧消化相比,当PAM与剩余污泥中总固体的质量比w为10 g·kg-1时,在35、45、55 ℃下共厌氧消化后污泥的日产气量分别减少了32.2%、31.6%和29.8%;当w为20 g·kg-1时,日产气量分别减少了41.7%、36.9%和47.4%.在同一种温度下,随着PAM添加量的增加,化学需氧量、总固体、挥发性固体的去除率逐渐减小,污泥黏度不但受到温度的影响,而且要受到PAM添加量的影响.当w为40 g·kg-1时,与低混合搅拌强度下的产气量相比,55 ℃时高混合搅拌强度下的产气量增加最大,35 ℃和45 ℃时产气量增加并不明显.沉淀性能最好的是35 ℃下厌氧消化污泥,沉淀性能最差的是55 ℃下厌氧消化污泥.     

水循环对垃圾土温度影响的 室内试验及验证研究

垃圾土在填埋场中的降解是一个复杂的过程,在此过程中不仅会产生填埋气和渗滤液,而且还会产生热量这一伴生产物,垃圾土产生的热量会使垃圾土自身温度不断升高,而过高的温度对填埋气、衬垫系统以及垃圾填埋场的安全性都会产生影响.通过水循环对垃圾土温度及降解产气影响的室内试验,监测垃圾土中温度变化,根据试验的产气时间过程线和垃圾土降解反应方程式,拟合出产气方程的参数,建立了降解产热源项和垃圾土温度变化的轴对称模型,推求模型解答.由模型计算结果与试验结果比较分析,建立的产热源项和计算模型能较好地模拟水循环对垃圾土温度的影响过程.     

垃圾生物稳定化预处理中填埋污染潜力的变化

实验测定生活垃圾填埋前生物稳定化预处理过程的相关指标,探讨生物稳定化处理对削减生活垃圾填埋污染的作用.结果表明:经44d两阶段(快速降解阶段+后腐熟阶段)生物稳定化处理后,生活垃圾重量减少约70%(湿重).生活垃圾中易降解有机组分明显减少,生物稳定性强的木质纤维素类约占有机物62%(干重);好氧呼吸速率(AT4)下降80%;填埋物的甲烷年排放估算值下降约80%.生活垃圾浸出液的化学需氧量(COD)和总有机碳(TOC)下降达90%以上;总氮(TN)和氨氮(NH4-N)最终质量浓度分别为峰值的60%和20%.说明经生物稳定化预处理后垃圾的填埋污染潜力明显下降.     

预处理促进玉米秸秆发酵试验

微生物预处理可增加沼气的产量,但实验室培养菌种的成本较高,笔者采用堆放新鲜玉米秸秆的预处理法,对堆放厚度、堆放时间对微生物活性和浓度进行比较,并对堆放前后的化学成分测试比较。采用自行设计的可控性干式厌氧发酵装置,对预处理前后的玉米秸秆分别与牛粪、污泥作为接种物进行发酵,对玉米秸秆中纤维素变化及产沼气效果进行试验研究。试验结果表明：堆放20 d中层玉米秸秆酶活数值较高,且此玉米秸秆中纤维素、木质素、半纤维素的质量分数比未经处理的分别减少了5.8%、16.8%和5.7%,中温干式发酵实验中,玉米秸杆与牛粪质量为1∶1混合发酵时,堆放预处理后累计产气量比未预处理前累计产气量高24.4%;玉米秸杆与污泥质量为1∶1混合发酵时,堆放预处理后累计产气量比未预处理前累计产气量高23.27%。     

预处理对造纸污泥和餐厨垃圾混合发酵的影响

为揭示联产氢气和甲烷复合工艺中预处理对物料液化水解率及系统产气性能的影响,利用不同浓度的酸(H2SO4)、碱(NaOH)预处理造纸污泥和餐厨垃圾混合物,在中温-高温条件下将预处理后的物料进行混合发酵联产氢气和甲烷,研究了不同浓度的酸/碱预处理后,造纸污泥和餐厨垃圾混合发酵联产氢气和甲烷性能.结果表明:酸/碱预处理对物料产生了明显的水解作用,物料中的大分子物质被降解为小分子颗粒;预处理对混合发酵产氢阶段具有明显的促进作用,其中以添加10%NaOH(以物料总固体计)的碱预处理效果最佳,其氢气产率较未经预处理的对照(CK)提高了50.20%,挥发性固体(VS)去除率达到了16.06%;预处理在产氢后的产甲烷阶段对甲烷产率没有明显的促进作用,各反应器的甲烷产率与CK相近或低于CK,VS总去除率也以CK为最高.     

固体碱强化水葫芦发酵产沼气的研究

采用固体碱预处理水葫芦，驯化污泥，并将其添加于水葫芦发酵体系中进行厌氧发酵。考察固体碱对水葫芦微观结构、活性污泥驯化、厌氧发酵产气速率以及甲烷含量的影响。结果表明：发酵初始加入固体碱且添加量为发酵底物的60%时，发酵平均产气速率最高，为16.88mL/(g·d)，此时，甲烷含量也达到最大，为80.06%；与不添加固体碱的发酵体系相比，分别提高了72.77%和64.73%。固体碱不但能驯化污泥，而且能破坏水葫芦的致密纤维结构，同时能调节发酵体系的pH值，防止有机酸对产酸菌的反馈抑制，创造更适宜于产甲烷菌生长的有利环境，提高水葫芦甲烷化的速率和效率。     

炼油厂剩余污泥中温厌氧消化处理试验研究

针对中国石油锦州石化公司污水处理厂的剩余污泥采取动态半连续流中温厌氧消化试验,进行污泥减量化及资源化的中试研究。对系统进行每天定量投配生污泥,考察不同停留时间污泥系统中pH值、VFA、碱度、固相及液相COD的参数变化情况以及COD、VSS的降解情况。结果表明：锦州石化公司剩余活性污泥有较好的消化性能,消化周期为20～25d,COD去除率为70.3%,VSS去除率为55.6%,1kgCOD产气量为0.33m3。污泥混合物实现了剩余污泥的减量化与资源化。     

酸木瓜籽产沼气潜力的实验探究

以污水处理厂活性污泥为接种物,以提油后的酸木瓜籽为发酵原料,按一定比例配制成浓度为6%的发酵液在30℃进行批量发酵,测定原料发酵前后的总固体（TS）含量、挥发性固体（VS）含量、pH值和日产气量.结果表明,以提油后的酸木瓜籽为发酵原料发酵,第1天即开始产气,且产气量达到310mL,但甲烷含量低,不能燃烧,第2~6天出现酸化现象,停止产气,随后体系恢复正常连续产气至结束,发酵至第20天的产气量占总产气量的81%左右.酸木瓜籽的TS利用率为27.26%,VS利用率为19.2%,其产气潜力为178g/mL（TS）和185g/mL（VS）.     

利用排采数据计算煤层渗透率的方法

为了更加准确的计算排采过程中煤储层渗透率的变化,考虑生产过程中外在产量数据对煤层内在渗透率的反映,在物质平衡方程、产量方程的基础上建立了利用生产数据反求煤层渗透率的方法。利用物质平衡方程对生产中储层的平均压力进行计算,纯产水阶段引入无量纲产水指数对产量方程进行转换。气水同产阶段则利用气水产量比进行转换,从而消除泄流半径、表皮系数等不确定因素对计算的影响。通过理论推导得到渗透率与地面累积产液量的关系可以用一元三次方程描述。对沁水盆地煤层气井进行计算,得到煤层渗透率呈先降低后上升的趋势。对计算结果进行分析得出,储层渗透率在排水阶段后逐渐增加,但渗透率增长率呈现降低的趋势,渗透率比与地面累积产液量呈较好的一元三次多项式关系,这与理论数学关系相吻合。     

降压幅度和出砂堵塞对天然气水合物开采产能的影响分析

为研究降压幅度和出砂堵塞对天然气水合物开采产能的影响,使用天然气水合物多相流数值模拟软件TOUGH＋HYDRATE进行水合物降压开采模拟,通过不同情况下的水合物分解速率、产气速率、产气量和产水量分析了降压幅度和出砂堵塞对天然气水合物开采产能的影响,并通过不同情况下的储层压力、储层温度和水合物饱和度分布分析了其影响机理。数值模拟结果表明：①随着降压幅度的增大,储层中压力降低范围逐渐增大,而且压力降低幅值逐渐增大,储层与开采井之间的压力梯度越大,导致相同时间时的水合物分解速率、产气速率、产气量和产水量都逐渐增大;降压幅度的增大对短期开采的累积产气量有明显提高,而对长期开采的产气量影响不大,而降压幅度的增大可能导致出砂堵塞以及水合物二次生成,因此实际开采时应设定一个合理的降压幅度并辅助升温等其它措施;②随着出砂堵塞的加剧,井周附近的渗透率逐渐降低,储层中压力降低范围逐渐减小,而且压力降低幅值逐渐减小,储层与开采井之间的压力梯度越小,另外井周渗透率的降低还会导致气体的流速的降低,从而导致相同时间时的水合物分解速率、产气速率、产气量和产水量逐渐减小;出砂堵塞会对产气量持续产生影响,导致产气量随时间成比例减少,因此实际开采时应进行储层改良减轻出砂问题或采取防砂措施避免出砂堵塞。     

牛粪高温厌氧发酵过程中的流变特性及产气规律

为研究厌氧发酵过程中高浓度发酵原料流变特性的变化,使用HYND-50振动式在线黏度计测量初始总固体质量分数分别为8%和15%时牛粪高温厌氧发酵产沼气过程的流变特性,研究温度和厌氧消化时间对流变特性和产气规律的影响.结果表明:在相同升温范围内,初始总固体质量分数越大,牛粪的活化能越大,流动性越差.在厌氧发酵过程中,牛粪的表观黏度随厌氧消化时间减小,随初始总固体质量分数增加而增大;密度随厌氧消化时间先增大后减小,随初始总固体质量分数增加而增大.随着初始总固体质量分数的增大,牛粪的最大日产气量、累计产气量和累计产甲烷量升高,初始总固体质量分数为15%时的量分别是8%时的1.29、1.24和1.25倍.     

超声波结合稀碱预处理玉米秸秆发酵的研究

将超声波萃取工艺结合传统的稀碱法对玉米秸秆进行发酵预处理研究。结果表明：2%NaOH溶液预处理1d,再采用双频（28kHz,60W;20kHz,900W）超声60min预处理的样品,比未做任何处理的样品产气量提高18.13%,比2%NaOH预处理3d、但未作超声处理的样品产气量提高8.58%,并且还可以节约12%的时间成本。发酵条件优化得最佳预处理方案为：固液比1∶12,单频(20kHz,900W),超声30min。     

铝合金污泥中可燃气体的产生机理

基于污泥量、静置时间、除菌前后的产气实验，结合扫描电镜、粒度分析、元素分析、微生物群落分析等手段测试产生气组分、分析产气规律，并研究产气机理.实验结果表明:污泥产生气的成分为H₂，CO₂及少量CH₄.污泥产气量与污泥中细菌含量成正比.产气机理为污泥中的细菌在代谢过程中产生H₂和CO₂的同时，形成的酸性环境腐蚀了污泥颗粒表面氧化层并形成孔洞，污泥中水分沿孔洞进入颗粒内部与合金发生产氢反应，提高了产生气中H₂的比例.H₂和CO₂为污泥中的甲烷杆菌目细菌提供代谢原料，促进CH₄产生.     

Activated Sludge Ozonation to Reduce Sludge Production in MBR

The total experimental period was divided into two stages. At the first stage, a series of batch studies were carried out to get an understanding of the effect of ozouation on sludge properties. At the following stages, three MBRs with different amounts of activated sludge to be ozonated were run in parallel for a long period to evaluate the influence of sludge ozonation on sludge yield and permeate quality. Through batch study, it was found that ozone could disrupt the cell walls and caused the release of plasm from the cells, then the amounts of soluble organics in the solution increased with ozouation time. With the rise of soluble organics, the amount of soluble organics to be mineralized increased as well, which would reduce the soluble organics content. For the counteraction between these two aspects, a pseudo-balanee could be achieved, and soluble organics would vary in a limited range. Sludge ozonation also increased the contents of nitrogen and phosphorus in the solution. In addition, ozouation was effective in improving sludge settling property. On the basis of batch study, a suitable ozone dosage of 0.16 kgO3/kgMLSS was determined. Three systems were run in parallel for a total period of 39 days, it was demonstrated that a part of activated sludge ozonation could reduce sludge production significantly, and biological perfonnanee of mineralization and nitrification would not be inhibited due to sludge ozouation. Experimental results proved that the combination of ozonation unit with MBR unit could achieve an excellent quality of permeate as well as a small quantity of sludge production, and economic analysis indicated that an additional ozonation operating cost for treatment of both wastewater and sludge was only 0.096Yuan （US$ 0.011,5 ）/m^3 wastewater.     

基于离散裂缝模型的页岩气动态特征分析

页岩储层孔隙结构复杂,基质渗透率低,天然裂缝发育,水平井体积压裂为其主要生产手段,表现出以裂缝系统裂缝渗流为主,基质系统扩散流、滑脱流以及吸附-解吸附现象共同作用的多尺度流动特点。基于离散裂缝建立页岩气渗流数学模型,利用有限元分析方法进行数值求解,通过实例研究分析页岩气生产动态特征,以及开发过程中压裂级数和裂缝半长对储层压力分布和页岩气井生产动态特征的影响。结果表明:页岩气井初期产量高,但递减快,生产周期长;开发初期以裂缝渗流为主,压裂级数起主导作用,级数越多,压力波传播越快,储层压力下降明显,产能主要集中在生产初期;开发后期以基质渗流为主,裂缝半长作用增强,产量递减率下降,生产井附近压力接近废弃压力,生产能力下降。     

低渗浅薄层稠油油藏水平井注氮技术研究

为了研究低渗浅薄层稠油油藏水平井注氮技术,以某区块为例,探讨了氮气辅助蒸汽吞吐的机理,并利用数值模拟方法优化设计了注氮参数。结果表明：氮气辅助蒸汽吞吐的作用机理主要包括隔热作用、增能作用、助排作用和解堵作用;随注氮量的增加,累积产油量逐渐增加,但是相对增油量、相对换油率和折算油汽比逐渐减小,最佳的混注比为60:1左右;太早或太晚注氮效果不佳,宜从第4周期开始每间隔一个周期注氮气;采用大段塞且先注氮气后注蒸汽的注氮方式效果最好。