褐煤有机显微组分生物气产出模拟实验研究

为了深入理解褐煤生物气生成过程和机理,针对褐煤有机显微组分对其生物气生成的影响及控制作用,选用龙口矿区褐煤样品作为研究对象,通过人工手选和浮沉实验对原煤有机显微组分进行富集分选,获得单腐植组和惰质组组分,在37℃下进行100天褐煤及单显微组分生物气生成模拟实验研究。结果表明:1)TOC和C含量具有原煤>腐植组>惰质组的特点,氯仿沥青“A”,H和H/C具有腐植组>原煤>惰质组的特点。2)褐煤、单腐植组及惰质组都可以被产甲烷菌群降解而产生生物气,产气量均显示出快速增加—持续降低的阶段性特征,且单腐植组总产气量>原煤>惰质组。3)CH_(4)总生成量为腐植组>原煤>惰质组,且CO_(2)含量先增加后减少,CH_(4)含量先减少后增加;腐植组含量与CH_(4)生成量之间呈现明显的正相关关系,而惰质组含量增加时,CH_(4)含量则线性降低。4)氯仿沥青“A”,H和H/C与总产气量之间呈现显著的正相关关系,可以作为评价煤层生物气产出的重要指标。该研究成果对阐释褐煤生物气生成机理和潜力评价具有指导意义。

褐煤中天然产甲烷菌富集培养与生物气产出模拟

采用厌氧培养方法,在云南省昭通褐煤样品中成功地培养富集了活性厌氧细菌,并进一步开展了为期60天的生物气生成模拟实验,分析了生物气的生成规律、物质组成和成因机制。结果揭示:3件褐煤样品中均有活性厌氧细菌存在,以纤维素分解菌为主,活性硫酸盐还原菌极其微少,说明昭通盆地褐煤层具有较强还原性的生化环境,有利于产甲烷菌的繁盛;生物气的生成经历了生气量缓慢增长、显著增高、趋于减缓三个阶段,表明产甲烷菌在经历了第一阶段缓慢繁殖后,其数量和活性在第二阶段达到较高水平;3件煤样生气量和生气历程存在一定差别的原因,可能在于原煤中活性产甲烷菌数量以及显微组分组成方面存在差异,褐煤生物气生成过程至少存在两个以上的生气高峰阶段。模拟实验中产生的生物气几乎全部由CH4和CO2组成,且CH4占主要部分,几乎没有检测到重烃气。甲烷气体δ13C1和δD的平均值均处于生物甲烷碳、氢同位素组成的正常分布范围。

基于本源菌的褐煤生物气生成过程与可能途径

利用富集培养得到的本源产甲烷菌群对云南昭通褐煤样品进行生物气模拟实验,分析了褐煤生物气生成过程与可能途径。结果显示,为期130d的褐煤生物气生成过程至少经历了两个产气高峰,第一高峰产气率高于第二高峰。本文认为第一高峰期间生气母质主要为褐煤中的腐殖组分,第二高峰期间类脂组和惰质组的微生物降解程度相对增强。甲烷碳氢同位素组成显示,模拟生物气主要通过乙酸发酵途径生成。模拟过程中,甲烷浓度和二氧化碳浓度具有相互消长的变化趋势,甲烷碳同位素组成在模拟后期有变轻趋势,氢同位素则趋于变重,表明模拟过程后期生成的部分甲烷具有二氧化碳还原成因。

一种保持大斜度定向井井眼清洁的有效技术

为了提高大斜度定向井的施工安全 ,钻井过程中及时清除岩屑床 ,研究出了一种射流除屑剂。该除屑剂的施工要求为 :密度比基液高 0 4～ 0 5 g/cm3,在环空中至少有 61～1 2 2m ,除屑过程中必须保持连续开泵循环 ,采用正常排量循环除屑 ,钻具转速应为 80r/min左右。如果出现井眼清洁问题 ,应使用 3～ 4次除屑剂清砂。使用该除屑剂清砂作为预防措施时 ,每 6～ 8h或钻进 1 5 0～ 30 0m进行一次清砂。现场实践表明 :应用该除屑剂能有效清除大斜度井段的岩屑 ,避免岩屑床的形成 ,保证大斜度定向井的施工安全。

生物成因煤层气实验研究现状与进展

总结了当前国内外关于生物成因煤层气生成机理及其影响因素、煤层中厌氧菌及其与煤层生物甲烷生成的关系和生物成因煤层气生成模拟实验研究方面的最新进展。细菌计数和分子生态学研究是考察煤层厌氧菌数量和生理特征的主要方法。煤抽提物的有机地球化学分析验证了煤层可作为生气基质产气,而生物模拟实验研究了煤层生物甲烷生成过程中各种影响因素的影响特征。国内对煤层厌氧菌的研究主要集中在细菌计数和富集培养上,而国外研究则更多关注煤中本源产甲烷菌的分子生态学特征和菌种的改良研究。

三氯乙烯、四氯乙烯对小麦叶绿素和土壤呼吸率的影响

采用室内模拟实验方法,研究了三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)对小麦幼苗叶绿素含量和土壤呼吸率的影响。结果表明,不同浓度的TCE、PCE对小麦叶绿素的合成有不同程度的抑制作用,且浓度越大抑制作用越强。TCE、PCE对小麦叶绿素的半抑制浓度分别为131.81和106.08mg·kg-1,说明PCE毒性大于TCE。TCE≥4.00mg·kg-1和PCE≥3.00mg·kg-1对土壤呼吸率都表现出了抑制作用,抑制率大小和浓度有关,浓度越大,抑制率越大。TCE和PCE对土壤呼吸率的抑制是暂时的,随着时间延续,土壤呼吸率会有所恢复。

实验室条件下褐煤生物气生成的化学影响因素

在实验室条件下,分别添加0.2 mol/L乙酸钠、0.2 mol/L甲酸和5 mg/L酵母浸出液作为外源碳源,研究煤层本源菌作用下褐煤生物气生成潜力和生成过程中的化学影响因素。结果表明,软褐煤和硬褐煤中有机物质都能作为独立碳源生成生物气,软褐煤生成速率(0.18 m L/(g·d))大于硬褐煤(0.13 m L/(g·d)),其组分均主要由CH4和CO2组成。有机碳源的加入对褐煤生物气生成速率和气体组分影响各异。0.2 mol/L乙酸钠可以提前甲烷的初始生成时间,同时提高生成速率,显著增加CH4含量,但总体不会影响煤样本身产生的甲烷量;0.2 mol/L甲酸不仅可以激活产甲烷菌活性,而且可以有效增加褐煤生物气产量和CH4含量,且成熟度低的软褐煤增加的效果更明显;5 mg/L酵母浸出液对产甲烷菌有抑制作用。氯仿沥青A含量高可能是导致软褐煤生物气产率高的主要原因;DOC对褐煤生物气生成影响不大。研究认为煤基质中底物可利用性和外源有机碳源类型是影响地下煤层中甲烷生成的重要因素。

氯代甲烷对小麦叶绿素和土壤呼吸率的影响

采用室内模拟实验方法,研究了二氯甲烷(DCM)、三氯甲烷(CF)、四氯化碳(CT)等氯代甲烷对小麦幼苗叶绿素含量和土壤呼吸率的影响。结果表明:不同浓度的氯代甲烷对小麦叶绿素的合成有不同程度的抑制作用,且浓度越高,抑制强度越大。DCM、CF、CT对叶绿素的半抑制浓度分别是399.3 m g/kg,42.82 m g/kg,9.14 m g/kg,说明对叶绿素毒性作用CT>CF>DCM,即甲烷中氢原子被取代的越多,其毒性越大。3种氯代甲烷对土壤呼吸率都显示出了抑制作用,抑制率随浓度的增加而增加,但氯代甲烷对土壤呼吸率的抑制是暂时的,随着时间延续,土壤呼吸率会有所恢复。

褐煤本源菌生气特征及其作用机理

以云南昭通盆地褐煤为对象开展次生生物煤层气生成的模拟实验研究,并对生气机制进行了探讨。研究发现,褐煤样品中有本源活性厌氧细菌存在,以厌氧纤维素分解菌为主,硫酸盐还原菌极少;成功富集到本源产甲烷菌,以革兰氏阳性杆菌为主,个体差异较大。在此基础上,以富集到的本源菌为菌源,利用褐煤样品为底物进行了生物气生成模拟实验。结果表明:本源厌氧菌经过适应期后,能够利用褐煤有机质大量生气;次生生物气经历了2个产气周期,第1周期为腐植组产气期;第2周期是惰质组、稳定组产气期。认为产甲烷菌数量和腐植组含量直接影响生成潜力,矿物质对生气量影响明显;第1个周期的生气机理是乙酸发酵,第2个周期有CO2还原作用参与。结果显示:所生成甲烷的δ13C1值和δD均处于次生生物气正常范围;δ13C1随着降解时间延长而变轻,这主要受底物类型和甲烷生成途径控制;13C1有明显从原煤向生物气中迁移的特征,认为母源继承关系和显微组分构成是造成迁移行为差异的重要原因。同时发现:在厌氧细菌降解作用下,褐煤族组分中饱和烃是受微生物降解的主要成分,厌氧细菌对偶数碳烷烃的降解能力更强,对正构烷烃的降解能力强过对异构烷烃的降解,低碳数的正构烷烃受降解程度大于高碳数烷烃,降解后期长链烷烃才受到明显的生物降解作用。基于实验结果认为,褐煤次生生物气产出是多种微生物共同作用的结果。随降解活动的进行,体系中优势微生物、生物酶发生改变和更替,引起pH值和VFA含量变化。降解初期发酵细菌为优势菌种,产甲烷菌和辅酶F420活性受到酸性物质的抑制。随后,产氢产乙酸菌成为优势菌,它们利用发酵细菌代谢产物产生乙酸和氢,两者之间具有食物链关系。辅酶F420活性在静止期后增长迅速,并在产气高峰期达到最大,体现本源产甲烷菌对褐煤底物的良好适应性,是评价产气量高低的有效指标。通过改变生气条件,研究底物类型、褐煤粒度、矿井水和煤矸石对褐煤生物气生成的影响。结果表明:不同配比的酵母浸出液、甲醇和乙酸钠溶液对生物气生成具有抑制或激活作用,较小粒度褐煤有利于提高生气率,不同比例矿井水的添加能够有效增加次生生物气产量。煤矸石本身不能作为基质被厌氧细菌利用。

褐煤本源菌生气特征及其作用机理

阐明了微生物与煤中有机质相互作用而生气的特征和机理,是深入理解煤层气成因及创新煤层气开采方法的重要基础。以昭通盆地褐煤为对象开展次生生物煤层气生成的模拟实验研究,并对生气机制进行了探讨。研究发现,褐煤样品中有本源活性厌氧细菌存在,以厌氧纤维素分解菌为主,硫酸盐还原菌极少;成功富集到本源产甲烷菌,以革兰氏阳性杆菌为主,个体差异较大。在此基础上,以富集到的本源菌为菌源,利用褐煤样品为底物进行了生物气生成模拟实验。结果表明:本源厌氧菌经过适应期后,能够利用褐煤有机质大量生气;次生生物气经历了两个产气周期,第1周期为腐植组产气期,第2周期是惰质组、稳定组产气期。认为产甲烷菌数量和腐植组含量直接影响生成潜力,矿物质对生气量影响明显;第1个周期的生气机理是乙酸发酵,第2个周期有CO2还原作用参与其中。结果显示:所生成甲烷的δ13C1值和δD均处于次生生物气正常范围;δ13C1随着降解时间的延长而变轻,这主要受底物类型和甲烷生成途径控制;13C1有明显从原煤向生物气中迁移的特征,认为母源继承关系和显微组分构成是造成迁移行为差异的重要原因。同时发现:在厌氧细菌降解作用下,褐煤族组分中饱和烃是受微生物降解的主要成分,厌氧细菌对偶数碳烷烃的降解能力更强,对正构烷烃的降解能力强过对异构烷烃的降解,低碳数的正构烷烃受降解程度大于高碳数烷烃,降解后期长链烷烃才受到明显的生物降解作用。基于实验结果认为,褐煤次生生物气产出是多种微生物共同作用的结果。随降解活动的进行,体系中优势微生物、生物酶发生改变和更替,引起pH值和VFA含量变化。降解初期发酵细菌为优势菌种,产甲烷菌和辅酶F420活性受到酸性物质的抑制。随后,产氢产乙酸菌成为优势菌,它们利用发酵细菌代谢产物产生乙酸和氢,两者之间具有食物链关系。辅酶F420活性在静止期后增长迅速,并在产气高峰期达到最大,体现本源产甲烷菌对褐煤底物的良好适应性,是评价产气量高低的有效指标。通过改变生气条件,研究底物类型、褐煤粒度、矿井水和煤矸石对褐煤生物气生成的影响。结果表明:不同配比的酵母浸出液、甲醇和乙酸钠溶液对生物气生成具有抑制或激活作用,较小粒度褐煤有利于提高生气率,不同比例矿井水的添加能够有效增加次生生物气产量。煤矸石本身不能作为基质被厌氧细菌利用。

煤粒度对褐煤生物气生成的影响特征

以昭通盆地软褐煤为基质,在其他模拟条件相同的情况下,分别将褐煤粉碎至20目、60目、100目和200目进行褐煤生物气生成模拟实验。通过分析产气量、气体组分和VFA含量在褐煤生物气产生过程中的变化特征,研究褐煤粒度对生物气生成的影响特征。结果表明,褐煤粒度减小时产气量明显增大,但当褐煤粒度大于100目时,不会明显改变褐煤产气量。粒度不同时,褐煤生物气中甲烷含量差异不明显。粒度减少会导致VFA含量的增加,当粒度大于60目时对VFA含量的增加作用明显。但从100目增加到200目时VFA含量增加不明显。

重金属Cd,Cr,Pb,Zn对小麦生长的影响

通过水培实验,研究了不同浓度的重金属Cd,Cr,Pb,Zn对小麦的生长初期(发芽、长出两片真叶后7d)的影响。测量指标有叶绿素含量和重金属在小麦体内的积累量。结果表明,低浓度的重金属并不影响小麦叶绿素的合成,甚至会起促进作用。高浓度重金属的存在对生长初期小麦叶绿素的合成有抑制作用,不同重金属的抑制作用也不同,Pb和Cr的抑制作用最大,Cd和Zn次之。小麦体内吸收的重金属量随着重金属浓度升高而增加,但吸收能力各有差异,最强的是Pb和Cr,其次是Cd和Zn。

浅谈生态农业发展中的问题及解决对策

论文总结了生态农业的研究与发展现状,着重分析了中国生态农业发展中存在的问题和不足,并在此基础上提出相应的解决对策,认为循环经济是发展生态农业的出路。

文188-14井三维井眼分叉处理技术

侧钻井在侧钻以后的施工过程中或在定向井扩划眼过程中,由于多种原因易出现新井眼,即井眼出现分叉,这使下钻、下套管、电测等后续作业难以进行,若重新填井侧钻则导致巨大的经济损失。中原油田在文188-14井井眼分叉处理过程中应用了三维井眼分叉处理技术,不但井眼分叉处理成功,而且成功地找到了原侧钻井眼,从而减少了经济损失,也为井眼分叉处理找到了一个新方法。

定向井套管入井摩阻分析

基于前人提出的“软钻柱”模型 ,采用空间分析方法详细分析了三维井眼中套管单元体的受力情况 ,推导了计算套管轴向载荷和扭矩的统一公式 ,这些公式也可以用于采用“软钻柱”模型的钻杆单元体的受力分析。结合濮 2 -平 1井和文 2 66- 9井现场采集的数据 ,运用这些公式计算摩阻系数 ,并由摩阻系数预测大钩载荷 ,对所建立的模型进行了分析验证。

利用零价铁去除四氯化碳的批实验研究

通过气相色谱的方法,利用廉价铁粉对水中四氯化碳进行还原性脱氯,对影响反应速率的因素(Fe0纯度和pH值)、反应产物以及可能的反应路径进行了研究和探讨。结果表明:(1)在实验范围内,pH值对四氯化碳去除效果影响为pH=6>pH=7>pH=8>pH=10;(2)不同pH值条件下,四氯化碳与Fe0发生作用的主要产物之一为氯仿;(3)四氯化碳的去除与氯仿的产生之间存在着一定的对应关系;(4)Fe0纯度和粒径对四氯化碳去除的影响:即3#(Fe0纯度为92%,40-60目)>2#(Fe0纯度为92%,20-40目)>1#(Fe0纯度为84%,20-40目),即Fe0纯度越高,粒径越小,四氯化碳的去除效果越好。研究的结果将为地下水四氯化碳污染的场地修复技术提供理论基础。

中低煤阶煤的生物气生成特征

为得到中低煤阶煤的生物气生成特征,以龙口褐煤和淮南肥煤为产气母源进行生物气生成模拟试验,在控制其他影响因素相同的情况下,同时进行7组试验,其中6组试验组分别添加褐煤和肥煤样品为底物,通过统计和分析生物气的产气量、产气速率,探讨中低煤阶煤的生物气生成特征。结果表明:90 d的煤生物气生成模拟试验中,褐煤和肥煤试验组的生物甲烷气生成量和生气速率总体表现为煤阶越低,生气累积量和生气速率越大;在试验组生物气生成整体上经历了3个阶段:第一个阶段是迅速上升期,第二阶段是平稳下降期,第三阶段为趋于稳定期。但第一个阶段的不同煤阶煤样生气特征存在差异:淮南肥煤较龙口褐煤生气较早。生物气生成前期,生物产甲烷菌种主要以培养基中营养液为主要原料,生气速率较高,到生物气生成后期,生物产甲烷菌种消耗煤中有机质产气,从而导致生气速率降低。

四氯化碳污染对土壤酶活性的影响

采用模拟实验方法，研究了四氯化碳（CCl4）污染对土壤中蛋白酶、脲酶、过氧化氢酶等主要酶活性的影响．蛋白酶活性、脲酶活性、过氧化氢酶活性分别采用铜盐比色法、纳氏试剂分光光度计法和高锰酸钾滴定测试．结果显示，四氯化碳浓度越高，对蛋白酶和脲酶活性的抑制越强，呈现出先抑制后恢复的过程．训（CCl4）〈1．6×10^-6时对土壤蛋白酶无明显的抑制作用，训（CCl4）〉3．2×10^-6时对土壤蛋白酶和脲酶均有明显的抑制；抑制强度第1天为7．90％～38．86％，影响时期长约5d；对脲酶的抑制第1天为51％～72%，影响期约1d；四氯化碳对土壤过氧化氢酶的活性没有显著性抑制，反而有微小的激活作用，四氯化碳污染（w（CCl4）：1．6×10^-6～16．0×10^-6）的土壤微生物表现出较强的抵抗过氧化的防御能力．显然土壤脲酶对四氯化碳反应最敏感．酶对四氯化碳污染的不同反应将影响污染区土壤的质量及性能．

淮北煤田孟庄煤矿煤中微量元素赋存状态及环境效应

运用数理统计思想,利用聚类分析和因子分析方法,研究淮北煤田孟庄煤矿煤中10种微量元素的丰度特征、赋存状态及环境效应。结果表明,孟庄煤矿煤中微量元素丰度变化范围较大,但基本处于正常范围。煤中Cr、U、V、As、Th、Ba和Mo属于黏土矿物吸附类;Mn和Cu属于硫化物矿物类;Sb属于有机结合类。Cr在煤灰分中富集程度高,在煤中含量高,可以通过洗选脱除来减小危害;Sb属于易挥发元素,但是在煤中含量低,危害小。

煤层气分馏效应研究进展及其应用

煤层气自生成以来发生的组分分馏和同位素分馏,指示了煤层气成藏过程,这使得煤层气富集区预测成为可能。基于近年来国内外文献,将煤层气分馏划分为成因分馏和运移分馏两大类,并对各种分馏效应的研究进展情况进行了系统述评。同时论述了煤层气分馏效应的地质及工程应用现状,认为进一步探讨矿物在煤层气热解—裂解分馏中的作用和效应,培育能适应较高温度和压力且能高效利用CO2生成生物CH4的优良菌种,建立多种分馏效应共存的煤层气分馏综合效应模型,是近期本领域研究应努力的方向。