污水可生化性指标处理生化部分需要添加适当的钾元素吗

工艺流程:;废水;排放;污泥浓缩池;在曝气池内活性污泥对废水中的有机物进行絮凝、吸附;2)生物接触氧化法;废水二沉池排放;工艺过程:废水在生物接触氧化池是通过生物膜和活性;3)序批式间歇活性污泥法英文名称:Sequenc;废水排放;工艺过程:由一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成;该类废水由于有机物浓度高、可生化性好,因此可先将;由于此类废水的氨氮浓度较高,
工艺流程:
污泥浓缩池
在曝气池内活性污泥对废水中的有机物进行絮凝、吸附和降解,再到二次沉淀池沉淀,上清液排出,二沉池的部分污泥回流到曝气池内,剩余污泥排入污泥浓缩池。该工艺特点:去除率高,效果稳定,耐冲击负荷大。适合水量较大的连续排放的污水处理站中。
2) 生物接触氧化法
废水二沉池排放
工艺过程:废水在生物接触氧化池是通过生物膜和活性污泥降解有机物后流入二次沉淀池沉淀后排放;二沉池的污泥排入污泥浓缩池。工艺特点:处理效果稳定,耐负荷冲击能力强,污泥量少,易操作管理,但投资较大,去除率比活性污泥法低,且填料更换费用高。
3) 序批式间歇活性污泥法 英文名称:Sequencing Batch Reactor,简称SBR
工艺过程:由一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。SBR的一个完整的操作由五个阶段组成:①进水期;②曝气期;③沉淀期;④排水排泥期;⑤闲置期。工艺的特点:无需调节池和二沉池;无需污泥回流;SVI值较低,污泥易于沉淀,不产生污泥膨胀;适合间歇排放的废水的处理。但要求自动化程度高,池容积利用率低,瞬时排水量大,要求排水管径大。 2.2
工艺的确定
该类废水由于有机物浓度高、可生化性好,因此可先将废水厌氧发酵,降低有机物浓度后再采用生化方法进行处理至达标。厌氧发酵产生的沼气,可用发电,以节约能源消耗量。
由于此类废水的氨氮浓度较高,排入水体会造成水体富营养化,因此,经厌氧发酵
后的废水经混凝沉淀除去一部分氨氮后,还需采用能够脱氮的生化工艺进行浓度处理。目前主要的脱氮工艺为A/O脱氮工艺。A/O工艺的前端为缺氧池,后端为好氧池。在缺氧池中,兼性厌氧的反硝化菌利用污水中的有机物作碳源,将从好氧池回流的混合液中带入的大量NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气,从而达到脱氮的目的;在好氧池中,好氧的硝化菌和亚硝化菌将NH3氧化成NO2-N,然后再氧化成NO3-N,好氧池的出水大部分回流至缺氧池进行反硝化脱氮。另外此类废水中还含有病原体,因此,经过污水处理站处理后的出水还需再经过消毒处理后才可排放。
综合上述因素,本着从经济效益,社会效益和环境效益相结合的观点出发,我们采用“化学脱氮+厌氧发酵+ A/O脱氮+生物过滤+消毒”的组合工艺。该组合工艺有以下特点:
(1) 构筑物占地面积小,结构紧凑;
(2) 运行管理操作简单,自动化程度高,维护量少; (3) 处理效果好,运行性能稳定可靠,耐负荷冲击力强; (4) 运行费用较低,产生的污泥量少、异味少。
猪粪则采用沼气池进行发酵分解处理,分解产生沼气后形成的残留物包括液体(沼液)和固体(沼渣)两部分。沼液为褐色明亮的液体,沼渣的主要成分是不能发酵或未发酵完全的残留物和新生微生物菌体,富含有机质、腐殖酸、氮磷钾元素,可做肥料使用。
工艺流程 2.3.1
工艺流程方框图 工艺流程方框图见图1:
生产线废水经收集由排水沟进入集水池,集水池废水经泵提升至二级水力筛网,经过细筛网隔除废水中的悬浮物和杂物后流入调节池,均衡水质水量,然后用泵提升至厌氧池进行厌氧发酵,产生的沼气,经碱洗罐脱硫后进入贮气柜进行储存,然后再经过沼气发电机用于场区的发电。经过厌氧池处理后的废水进入初级脱氮池,同时投加Mg2+、PO43-,废水与药剂充分混合、反应,进入沉淀池,沉淀除去大部分的氨氮和悬浮物质。出水进入A/O脱氮池进行生化处理。A/O脱氮池的缺氧段活性污泥中微生物通过吸附、
进入氧化塘 生产废水 沼气发电机
上清液去调节池
捕集等作用把废水中的有机污染物捕集下来进行生物分解,提高废水的可生化性,为后续的好氧处理创造良好条件,其中的反硝化菌还将废水中的硝态氮和亚硝态氮还原成氮气来完成反硝化脱氮的目的。
A段的出水自流进入O段,O段池采用活性污泥法,底部安装微孔曝气器。在充氧的条件下,水中有机污染物被微生物吸附、分解。好氧微生物便以有机物为营养不断地进行新陈代谢,使有机物彻底氧化为二氧化碳和水。O段的出水一部分回流至A段进行脱氮,剩余部分进入二沉池进行固液分离。沉淀下来的污泥排入污泥池中,污泥池中的污泥大部分用泵排回A/O脱氮池补充池中的污泥量,少量剩余污泥则经过厢式压滤机进行脱水,泥饼定期清理外运。二沉池的上清液排入生物滤池作进一步降低氨氮和悬浮物,出水排入消毒池,进行消毒后然后进入氧化塘。
养猪场清理出来的固体粪便投入沼气池中进行发酵分解,沼液进入调节池,沼渣外运处置,沼气经脱硫处理后进入贮气柜。
污泥浓缩池的上清液及厢式压滤机滤出液回到调节池处理。 2.4
废水处理效果分析
废水经处理后,排放执行广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级标准,废水经各处理构筑物处理效果分析见表3:
废水处理效果分析表
项目 原水水质 调节池出水 (筛网+调节)去除率
厌氧池出水 去除率 初级脱氮池出水
去除率 二沉池出水 去除率 生物滤池出水 去除率 消毒池出水 去除率
(mg/L) % 712 85% 498 30% 172 75% 86 50% 69 20%
(mg/L) % 570 80% 410 28% 80 80% 24 70% 18 25%
SS (mg/L) 977 880 10% 440 50% 110 75% 55 50% ― ― 50 -
氨氮 (mg/L) 274 - ―
总磷 (mg/L) 30.3 - - 15.2 50% 3.8 75% 1.1 70% 0.44 60% ― ―
96 50% 48 60% 17 64% 9.5 44%
总去除率 排放标准
98.7% ≤70
98.3 % ≤0.5
主要构筑物及主要设备
主要构筑物 (1)沼气池
投料负荷:q=1.5kgTS/(m3?d)
单池有效容积:200m3
单池净空尺寸:6.6m×6.6m×5.5m 总停留时间:HRT=90d 数
量:5座,钢砼 (2)调节池
设计尺寸:7.0m×8.0m×5.2m 有效容积:150m3 停留时间:12h
量:1座,钢砼,地下式 (3)筛网间
设计尺寸:3.0m×3.0m×5.0m 数
量:1座,框架,地上式 (4)厌氧池
单座尺寸:Φ7.0m×8.0m 有效水深:7.5m 停留时间:48h
量:2座,钢筋混凝土结构,地上式 (5)初级脱氮池
表面负荷:1.36m3/(m2?h) 设计尺寸:5.0m×3.3m×5.0m 数
量:1座,钢砼,地上式 (6)A/O脱氮池
污泥负荷:0.10kgBOD5/(kgMLSS?d)
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污水处理-生命学院2010认识实习报告
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官方公共微信氮、磷、钾元素对油松胚培养影响的研究--《西北农林科技大学》2006年硕士论文
氮、磷、钾元素对油松胚培养影响的研究
【摘要】:
油松(Pinus tabulaeformis)在我国松属树种中占有十分重要的地位,它分布广泛,具有保持水土、美化环境的重要作用及较高的经济价值[1]。在我国,油松主要通过建立种子园的途径进行良种繁育,但种子园投资大,结实晚,面积有限,种子数量远远不能满足生产需要,而通过组织培养扩大良种繁殖系数,是解决良种快繁的主要途径之一。尽管有关油松的组织培养,国内外已有一定的研究,但所有这些研究中未见培养基中主要营养元素(氮、磷、钾)的形态配比及浓度对油松胚培养影响的报道。本文对培养基中氮、磷、钾元素的形态配比及浓度对油松离体胚培养不定芽诱导、增殖、生长及不定根形成的影响进行了较为深入、系统地研究,研究结果如下:
1.培养基中氮、磷、钾元素对油松离体胚不定芽诱导、增殖和生长影响的研究本文研究发现氮、磷、钾元素对油松离体胚三个培养阶段(不定芽诱导、增殖、生长)影响的结论相同,即:
1.1氮源的两种形态中,单独使用NH4+-N对油松离体胚不定芽的诱导、增殖、生长均有抑制作用,而单独使用NO3--N,不定芽的诱导、增殖、生长状况均良好,两者混用效果最好。
1.2 MS培养基中的磷素浓度偏低,不利于油松离体胚不定芽的诱导、增殖和生长。
1.3钾素在油松离体胚不定芽的诱导、增殖及生长过程中的浓度适应范围均较广。
1.4油松离体胚不定芽诱导、增殖、生长培养过程中,氮素形态配比和磷素、钾素浓度的最佳组合均为:NO3?/NH4+比值为4、磷素浓度提高为MS培养基中磷素浓度的2倍、钾素浓度为MS培养基中钾素浓度的1~4倍均可,但从节约培养药品角度出发,钾素浓度保持MS培养基中钾素浓度不变。
在此改良的MS培养基上,不定芽出现时间早,诱导率高,不易形成愈伤组织,分化出的丛生芽数多且芽色浓绿,芽体生长健壮,芽苗生长速度快,长势好。
2.培养基中氮、磷、钾元素对不定根诱导的研究
2.1分别接种在1/2MS和改良MS培养基上的油松离体胚,尽管在不定芽的诱导、增殖、生长及生根培养过程中的附加成分都相同,但最后只有在改良MS培养基上的无根试管苗生出根来,说明培养基中氮、磷、钾元素对油松离体胚培养不定根的诱导有着重要影响。
2.2无根试管苗在含生长调节剂的培养基上培养一段时间后,必需转入不含生长调节剂的培养基,否则长期生长在含生长调节剂培养基上的无根苗不但不能生根,而且基部逐渐出现愈伤组织,后期枯死。
2.3氮源的存在显著抑制不定根的形成,培养基中糖/氮比值高时促进试管苗的生
【关键词】:
【学位授予单位】:西北农林科技大学【学位级别】:硕士【学位授予年份】:2006【分类号】:S791.254【目录】:
ABSTRACT6-10
第一章 文献综述10-21
1.1 组织培养10-18
1.1.1 组织培养的概况10-11
1.1.2 松属树种的组织培养11-17
1.1.3 油松的组织培养概况17-18
1.2 营养元素18-21
1.2.1 苗木所需营养的概述18-19
1.2.2 氮、磷、钾三要素对苗木生长的影响19-20
1.2.3 氮、磷、钾在组培中的研究概况20-21
第二章 材料与方法21-25
2.1 实验材料21
2.2 实验设计及方法21-25
2.2.1 培养条件21
2.2.2 材料的准备21
2.2.3 不定芽的诱导21-22
2.2.4 不定芽的增殖22-23
2.2.5 芽的生长与伸长23
2.2.6 无根试管苗生根培养23-25
第三章 结果与分析25-41
3.1 培养基中氮、磷、钾元素对不定芽诱导影响的结果与分析25-29
3.1.1 N03~-/NH4~+配比对不定芽诱导影响的结果与分析25-26
3.1.2 磷素浓度对不定芽诱导影响的结果与分析26
3.1.3 钾素浓度对不定芽诱导影响的结果与分析26-27
3.1.4 氮、磷、钾元素不同组合对不定芽诱导影响的结果与分析27-29
3.2 培养基中氮、磷、钾对不定芽增殖影响的结果与分析29-34
3.2.1 不定芽诱导分化的途径29-30
3.2.2 N03~-/NH4~+ 配比对芽增殖影响的结果与分析30
3.2.3 磷素浓度对芽增殖影响的结果与分析30-31
3.2.4 钾素浓度对芽增殖影响的结果与分析31-32
3.2.5 氮、磷、钾元素不同组合对芽增殖影响的结果与分析32-34
3.3 培养基中氮、磷、钾对不定芽生长影响的结果与分析34-38
3.3.1 N03~-/NH4~+配比对不定芽生长影响的结果与分析34
3.3.2 磷素浓度对不定芽生长影响的结果与分析34-35
3.3.3 钾素浓度对不定芽生长影响的结果与分析35-36
3.3.4 氮、磷、钾元素不同组合对不定芽生长影响的结果与分析36-38
3.4 培养基中氮、磷、钾元素对不定根诱导的研究38-41
3.4.1 生根试验无根苗的培养38
3.4.2 生根培养的前期诱导38
3.4.3 生根的后期培养38
3.4.4 无根苗的空白培养38
3.4.5 基本培养基中氮、磷、钾元素和生根培养基中糖/氮对生根影响的结果与分析38-41
第四章 结论与讨论41-45
4.1 结论41-45
参考文献45-52
图版说明54-57
作者简介57
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京公网安备75号我国东北地区稻田排水未经处理排放造成农业面源污染比较严重。生态治理技术中的人工湿地处理系统被逐渐采用。人工湿地有机污染去除率高,构建简单,适合在农村实施。利用神经网络模型对其进行模拟优化,得出人工湿地的最佳运行参数组合,提出可行的强化消除农业非点源污染的方法.
水稻生产的任一个环节都有可能产生数量相当的农业磷素面源污染,特别是在中国如太湖流域的水稻区,特别是在水田生产欠合理施用磷肥、任意性田间排灌等情况下.该文结合当前杭嘉湖平原水稻生产的基本现状,通过田间试验与室内模拟,研究了水田磷素面源污染的数量潜能及可控性途径.
本文针对我国水网地区农田处于淹水或滞水状态的周期长,农田渗漏过程对农田氮磷流失的影响可能也很大的水文特征,为了解地表径流与渗漏两种不同方式对农田氮磷流失的影响,进行了模拟降雨试验,研究不同农田土壤有效氮磷养分含量水平下,降水形成的地表径流和渗漏对农田氮磷养分流失的作用机制和过程。与此同时,还对我国太湖流域农田土壤有效氮磷养分含量状况变化进行了分析,研究表明,大田作物农田土壤OLSEN-P平均为13.9MGP/KG,变化范围为1.8-71.4MGP/KG。菜地农田上,耕层土壤OLSEN-P平均为73.9MGP/KG,含量最高的可达400MGP/KG。土壤硝态氮平均为85.9MGN/KG,含量最高的可达682MGN/KG。随着农田土壤有效氮磷养分含量的大幅度提高,通过农田渗漏方式导致的农田水溶性氮磷养分流失有可能是这些水域水体富营养化极为重要的原因。
随着我国主要油田开发的不断深入,采出液含水量越来越高,水质也越来越复杂,现有的油田污水处理工艺不能满足油田持续开发和环境保护的要求。在2005年胜利油田回注水质调查报告中,水质对油藏的适应性仅为57%。现有的以物理和化学方法相结合的污水处理工艺存在的主要问题是除油程度差,技术迫切需要改进。含油污水生化处理技术因具有不产生二次污染、出水水质好、成本低等优点被广泛关注。经生化处理的污水含油量、污水srb、腐蚀速率等主要指标均远远好于现工艺流程处理的水质。
论文的研究内容分为五个部分。第一部分是文献综述;第二部分是高温烃类降解菌的筛选及性能评价;第三部分是细菌对原油的降解作用研究;第四部分是室内模拟污水生化实验;第五部分是结论。
本论文以胜利油田大芦湖油田含油污水为试验对象,筛选出适宜高温油田污水生化处理的烃类降解菌,利用气浮和生物接触氧化法对污水进行处理,通过室内模拟试验对油田污水的处理进行系统、全面的分析和研究,为油田污水处理后的回注提供经济合理的工艺流程,并确定运行参数。另外,还研究和探索了筛选的烃类降解菌对原油的作用过程和对原油中主要烃类化合物的降解程度。所取得的主要结论如下:
1、经过广泛取样、多次富集和驯化,筛选到多株烃类降解菌,其中有一组包含有三株烃类降解菌的混合菌效果最好,经初步鉴定其中2株为芽孢杆菌属(bacillus sp)、1株为不动杆菌属 (acinetobacter sp)。通过实验室摇瓶试验测得该组混合菌的原油降解率在60%以上,其适宜生长和降解温度为45~60℃之间,ph值为5.0~8.0之间,矿化度为1mg/l 之间,接种量为2%,原油初始浓度小于500mg/l,摇床转速为180rpm。对微生物作用前后原油组成分析表明:烃类降解菌对原油的降解作用主要集中在饱和烃的降解上,其中正构烷烃的降解率超过90%;对多环芳烃有所降解,但不十分明显;对萜烷、甾烷等生物标志物基本上没有降解;对原油的降解优先降解短、中链饱和烃。
2、在进行室内模拟生化试验中,首先对油田污水进行气浮处理,试验结果表明,气浮对油田污水中的原油、悬浮物和srb有很好的去除效果,.其中含油量降低到8mg/l左右,满足了生化处理的要求。采用优势菌挂膜法挂膜,待生物膜成熟后,出水水质除悬浮物含量偏高外,其余水质指标均达到油藏注水a2级标准,并且经过处理后的生化水进入密闭系统后srb不再繁殖。实验最终确定该系统运行的最适宜水力停留时间(hrt)为6h。
本论文的研究结果为大芦湖油田污水生化精细处理示范工程提供了一定的理论基础和技术支持。目前已应用到该工程的现场试验方案设计,现场试验正在进行中。
胜利油田年产原油约2670万吨,其中低渗透油田原油产量占总产量9.5%,比例还将逐渐增加。低渗透油层孔喉半径小,对注入的水质要求很高,如果污水未达到回注水的要求,很容易造成地层空隙堵塞,这将会使回注水泵压力提高,增加运行成本,严重时还会直接影响原油的生产。
胜利油田已有18座注水站设置了精细过滤系统,在一定时期内对低渗透区块的开发和稳定生产起到了积极作用。但由于回注污水中含有低浓度的原油,以及长期在高腐蚀、高结垢的采出水环境下运行,上述设备逐渐显示出再生困难、过滤能力衰减严重、滤芯穿孔等问题,直接影响水质和处理能力,对注水稳产极为不利。含油污水的生化处理技术由于不产生二次污染、出水水质好、成本低等优点被广泛关注。
论文的研究内容共分五个部分。
第一部分是文献综述;
第二部分是烃类降解菌的筛选及评价;
第三部分是室内模拟污水生化实验;
第四部分是污水处理现场中试试验;
第五部分是结论。
本文以渤南低渗透油田含油污水为试验对象,筛选出烃类降解菌,采用生物接触氧化技术处理油田污水,进行了室内模拟研究和现场中试试验。主要结论如下:
1、经过多次富集和驯化,筛选到2株烃类降解菌,命名为pz-1和pz-2。经鉴定pz-1为蜡样芽孢杆菌(bacillus cereus),p2-2为枯草芽孢杆菌(bacillussubtilis),对原油的降解率分别为47.5%和41.2%,混合投加可以达到56.8%。摇瓶试验表明:当含油污水的ph值为7~9时、温度在40℃~50℃之间、矿化度在7000mg/l~12000mg/l之间时菌株对原油的降解率都在50%以上。如果以硝酸铵为主要氮源,可以明显提高对原油的去除效果,去除率达到70%左右。
2、进行了生物接触氧化处理含油污水的室内模拟研究,当溶解氧为3~4mg/l、污水停留时间从24h进行到8h时,都能够使水样中的油降到1mg/l以下,达到回注污水al级标准。通过生物之间的竞争作用和高浓度的氧,有效地抑制了硫酸盐还原菌的生长,使腐蚀率控制在0.076mm/a以下。
3、中试试验结果表明,气浮作为生化预处理可以增加生化单元的抗冲击能力,同时回收了污水中40%~60%的原油用于再利用,生物接触氧化可有效去除污水中的分散油和乳化油,当污水停留时间为8h时,含油量降低到1mg/l以下。处理后的污水ph值虽有所升高,但并没有影响油的去除效果。生物接触氧化法适用于渤南低渗透油田含油污水处理。
本论文的研究成果为渤南油田1500m3/d回注污水站的建设提供了一定的理论基础和技术支撑。目前该污水站已于2009年1月正式投产运行。
空化射流是一种新型的高效射流,本文在借鉴超声空化和水力空化处理污水研究成果的基础上,提出了利用空化射流处理油田采出水的技术设想,实验研究证明该技术是切实可行的。
通过理论调研,总结分析了利用空化射流处理油田采出水的主要作用机理。从工程应用的角度出发,从众多的空化喷嘴结构中优选出氦姆霍兹谐振腔空化喷嘴、风琴管自振空化喷嘴和角形空化喷嘴三种结构简单实用的喷嘴结构进行设计,并利用角形喷嘴和氦姆霍兹谐振腔的特性设计了组合空化喷嘴。
利用fluent软件对设计的空化喷嘴在拟定的实验条件下进行了数值模拟研究,数值模拟结果与实验结果能够很好的吻合,证明本文建立的在n-s方程的基础上建立流动模型,选用混合模型结合基于密度变量的空化模型和标准k-ε模型,对二维空化射流喷嘴内部流场进行模拟的数值计算方法具有较高的可信性;分析了四种空化喷嘴内部的压力场、速度场和汽含率的分布规律,以汽含率为评价参数对适宜该技术研究应用的空化喷嘴结构进行了初步优选,结果表明组合空化喷嘴更适合用于后续的实验研究;考察了入口压力和液体温度对组合空化喷嘴内部空化程度的影响。
设计了一套实验室内利用空化射流处理油田采出水的实验装置,进行了实验研究。在实验证明该技术可行的基础上,对适宜该技术研究的空化喷嘴结构进行了优选,利用优选出的喷嘴结构进行实验考察了入口压力、循环次数和喷嘴长径比对油田采出水cod去除率的影响。
在实验研究成果的基础上,提出以组合空化喷嘴为母体进行串联连接的多级空化喷嘴设计方案,利用fluent软件对设计方案进行优选,发现只有采用单级喷嘴直径由小到大的串联式多级空化喷嘴,才能实现多级空化处理的功能,并且各级均具有较好的空化效果;以三级空化系统为例对多级空化系统进行了详细设计,最后完成了对空化射流处理油田采出水处理装置的初步设计。
在水驱和聚合物驱过程中,沉降出析出罐底含油污泥的处理和利用一直是国内油田亟待解决的技术难题.随着人们环保意识的加强和国家环保法令法规的不断健全,油田生产过程中采出污泥的无害化处理愈来愈受到人们的重视,已成为各油田重点研究的课题.目前大庆油田各主要区块已经普遍进入了高含水或特高含水的开采阶段.为了控水稳油,采用了一项技术就是调剖技术.调剖就是通过封堵高渗透地层,迫使驱替液流径低渗透地层,从而达到调整吸水剖面,扩大波及体积,提高原油采收率的目的.基于这一指导思想,开展了研究,研究所用污泥样本采自大庆油田采油三厂一矿和一厂二矿,共计3个采样点.进行了样品分离,污泥粒径及原油组份分析,污泥颗粒沉降、污泥颗粒径与岩石喉道半径配性和污泥聚合物溶液分流特征实验研究,污泥聚合物调剖效果数值模拟.实验研究和理论分析表明,油田生产采出污泥源于地层,与地层具有良好的配伍性.若将污泥回注地层,不仅可以对高渗透层实施有效封堵,而且解决了污泥的排放问题,可谓变害为利、变废为宝.因此,将污泥作为堵塞剂回注入地层具有广阔的应用前景和巨大经济效益和社会效益,为大庆油田采出污泥的无害化处理和利用提供一个有效途径.
油田污水经过深度处理回用湿蒸汽发生器,具有很大的经济效益、环境效益和社会效益。但油田污水回用湿蒸汽发生器的水质指标采用清水指标是否合适有待于进一步校正和修正。为了对现有的稠油污水回用湿蒸汽发生器的水质技术指标进行校正,本研究以现场的23M3/H的湿蒸汽发生器为模拟对象设计加工小型模拟湿蒸汽发生器进行不同水质的结垢和腐蚀实验,以最后确定符合我国国情的回用湿蒸汽发生器的水质技术指标。本研究主要完成以下工作:
1、通过对炉管内流体动力学的分析并综合加工工艺方面的因素,首创完成模拟湿蒸汽发生器的设计和加工。其炉管内径为8MM,流量90L/H,压力17MPA,温度350℃,干度80%。
2、组建了稳定、可靠、能够满足现场实验需要的模拟流程,实验装置24H连续运转,每天运行实验用水2M3。并制定了详细、可操作的实验操作规程10项。
3、先后分别进行了进水中SIO2含量为150MG/L和100MG/L的两组现场模拟实验。第一组现场模拟实验运行3856H,计160D,运行实验水量307M3。第二组现场模拟实验运行3634H,计151.4D,运行水量283M3。
4、采用X—射线衍射、电子探针、扫描电镜(能谱分析)、化学分析等手段对模拟实验的结垢物进行分析测试。并对实验炉管进行了机械性能分析。分析表明:SIO2含量为150MG/L的试验中的结垢情况比SIO2含量为100MG/L的试验结垢严重。但两组实验结垢物的分布规律和矿物种类相同,不同部位的垢的种类不同。对流段见非晶态物质(硅酸盐垢),以碳酸盐物质为主;辐射1段以硅酸盐物质(非晶态)的为主,含少量的碳酸盐;辐射2段的结垢以针钠钙矿为主,在辐射段的尾部大量出现锥辉石。其中针钠钙矿为首次在锅炉结垢物里发现。对流段的碳酸盐结垢物呈疏松附着状态。辐射段结垢物的厚度越靠近蒸汽出口厚度越大,而且附着越来越致密。
5、利用多种分析手段对油田现场的湿蒸汽发生器的结垢情况进行分析。分析表明:其矿物相主要为锥辉石,其次为针钠钙石。结垢物的化学成分分析中SIO2的含量很高,可以归类为硅垢。模拟湿蒸汽发生器与现场实际湿蒸汽发生器结垢物的类型和位置有很好的对应性。不同位置的结垢物其化学成分和矿物成分不同。在高温高压区主要是硅垢,在低温区主要为碳酸盐垢,并对现场实际锅炉进行了清水和污水的对比实验。认为,现场实际锅炉结垢物的类型和位置与模拟实验有很好的对比性。在目前的水质情况下,污水炉和清水炉都有结垢现象,结垢的产物化学成分、矿物成分都相同。
6、首次运用X衍射原位(微区)技术研究微量的结垢物。
7、对提高进水中SIO2含量所带来的经济效益进行初步估算。以辽河油田为例,将进水中的SIO2从50MG/L提高到100MG/L,每年可节约的除硅药剂费高达2885万元。
针对胜利油田采油污水水质复杂、难于生化处理的特点(含油量约300mg/l、悬浮物约140mg/l、cod约1000mg/l),本文对胜利油田采油污水的可生化性进行研究。采用b/c值、生化培养前后codcr值的变化以及bod反应动力学分别评价其可生化性;通过调整低b/c值采油污水的营养配比并追加水处理细菌生长限制性因子(钾元素),从而提高其可生化性。
室内模拟实验与室外小试验结果表明:生物接触氧化法处理采油污水效果很好,二级生物接触氧化池出水水质良好,水样表观颜色清澈透明且无异味,水中含油2.0mg/l,悬浮物4.5mg/l,cod113.22mg/l,bod54.0mg/l,各指标均达到《山东省油气田污水排放标准》二级标准,二级生化池出水经沉淀池沉降后,通过养鱼试验,表明出水也适合于农业和景观用水,能达到较好的节水效益。
甲烷(CH4)是受人类活动影响的几种主要温室气体之一,其在大气中的重要性仅次于二氧化碳(CO2),IPCC(INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE)明确规定各个国家应编制CH4在国家或区域尺度的排放清单,作为各国制定CH4减排政策和发展减排技术的重要依据。准确估计稻田土壤这一主要大气甲烷人为源的区域排放量不仅具有科学意义,同时也关乎国家利益。氮肥在水稻生产中被广泛使用,它对CH4的产生、氧化和传输过程都有重要影响,然而,迄今为止,仍缺少氮肥影响这些过程的量化关系,这必然影响国家稻田CH4排放清单的准确性和稻田CH4排放模型的发展。
本文的工作分两部分,一是铵态氮肥影响稻田CH4排放的田间实验研究,二是大气CO2浓度升高情景下稻田CH4排放的模拟研究。
在实验研究中,本论文选取了无锡站(江苏)、三江站(黑龙江)、沈阳站(辽宁)和盐亭站(四川)4个实验站,于年(无锡为年)进行了稻田CH4排放的多点位观测实验。各实验站的水稻种植系统均为当地典型系统,研究中设置了三个氮肥(尿素+复合肥)水平:0、150和250 KG N HA-1,施肥方式与当地常规方式相同。采用国际通行、统一规范的静态暗箱-气相色谱法测定CH4排放通量,观测频率为每周2次,对观测数据执行统一的质量控制标准。多点位同步观测结果表明,与不施氮肥的稻田相比,施用氮肥150 KG N HA-1时,水稻季CH4排放总量显著减少,平均减幅为30%;当施肥量从150增至250KG N HA-1时,CH4排放季节总量基本保持不变。根据我们的研究结果,可以得出初步结论:A)采用IPCC指南推荐的方法编制国家稻田CH4排放清单,不会因没考虑铵态氮肥影响而对中国的清单造成大的偏差,但是,对于氮肥用量很少的国家或地区,很可能低估其区域稻田CH4排放;B)采用经验/半经验的稻田CH4排放模型(如CH4MOD)预测氮肥用量较高(如150~250 KG N HA-1)稻田的CH4排放时,可以不考虑铵态氮肥对CH4排放的影响。
目前还没有成熟的模型可以准确地模拟未来气候情景下的稻田CH4排放。本研究选取了易于区域应用并经过广泛验证的稻田CH4排放模型CH4MOD(本
文称之为CH4MOD1.0),对其进行了修改,得到升级后的版本--CH4MOD2.0。CH4MOD2.0在保留原模型优点的基础之上,能够更好地模拟多次烤田稻田的CH4排放,并能模拟大气CO2浓度升高情景下的稻田CH4排放。本文用FACE(FREE-AIR CARBON DIOXIDE ENRICHMENT)实验获得CH4排放季节总量数据对CH4MOD2.0进行了验证。日本和中国无锡的FACE实验发现,大气CO2浓度增加200 μMOL MOL-1后,稻田CH4排放增加61%±39%(NIEAN±SD),CH4MOD2.0的模拟结果为CH4排放增加了67%±24%,这与观测结果有很好的一致性。另外,本文采用了定量统计方法评价模型效果,模拟值和观测值线性回归方程的斜率、截距和R2分别为1.00、O和0.87,RRMSE(相对根均方差)、RMD(相对平均偏差)和NSE(纳什效率)的值分别为19.1%、2.2%和0.86,这些不同的统计量均说明了模型对FACE实验CH4排放季节总量具有很好的模拟能力。当区分高CO2处理和对照处理的模拟效果时,RMD的值分别为6.5%和-3.9%,这说明高CO2处理模拟有很小的正系统偏差而对照处理模拟有很小的负系统偏差,其他统计指标则显示,CH4MOD2.0模型对于两个CO2水平下稻田CH4排放季节总量的模拟能力相仿,具有较好的效果。
对CH4MOD2.0进行了参数灵敏度分析,结果显示,灌溉模式是影响大气CO2浓度升高200 μMOL MOL-1情景下稻田CH4排放的最重要因素,水稻产量和氮肥的影响最小。由于模型需要以水稻产量和气温作为输入数据,因此,CH4MOD2.0不能独立地预测大气CO2浓度升高情景下稻田CH4排放,要完成此任务,需要将其与气候模型和作物生长模型有机结合。
关键词:稻田、甲烷( CH4)、氮肥、模型、CH4MOD、大气CO2浓度升高
该文在系统总结国内外大量文献基础上,对衡水试验场夏玉米田不同处理田块以及同一处理田块不同空间位置土壤水养盐的变化对比分析,初步得出了衡水试验场土壤水养盐的变化规律;建立了土壤剖面二维饱和-非饱和水养盐运移模型,对典型试验处理土壤剖面水养盐的动态进行了数值模拟,揭示了土壤剖面水养盐的动态变化规律.
气田水是天然气生产中随天然气一起采出的地层水,水中主要含有的污染物质有cod、石油类、悬浮物、氯离子及重金属离子如cr6+,hg2+,cd2+,pb2+等。如不经处理直接排放会造成土壤板结,引起地下水污染等环境问题。目前国内外气田水处理有三种方式:达标后排放、回注地层、综合利用。
电凝聚气浮是水与废水处理中近年发展起来的一种新工艺。该工艺具有设备紧凑,占地少,操作简便,成本低等优点,已被广泛用于处理食品废水,印染废水,油田污水,厨房废水,垃圾渗滤液中的有机物。其基本过程为:通过电解牺牲铁阳极产生铁的氢氧化物及其多羟基聚合物,它对水中胶体及悬浮物具有混凝吸附作用。与此同时,通过电解水产生的微小h2与o2气泡将吸附有污染物的絮体浮到水面,从而达到去除污染物的目的。涉及四种典型的作用机理,即电解凝聚、电解气浮、电解氧化和电解还原。
本文采用自制电凝聚气浮反应装置,铁、不锈钢为电极材料,主要对模拟气田废水进行了试验研究,并以cod及油的去除率为判断标准,通过正交试验方法及其他分析手段,考察了主要因素对处理效果的影响。得出结论如下:影响污染物去除效率的主要因素为电流密度,其次为通电时间和ph值。最佳试验条件为:电流密度3.7ma/cm2,通电时间30min,ph为中性。在该条件下,石油类、codcr、ss的去除率分别达到82.1%,80.7%,79.4%。另外利用该装置对模拟含铬废水进行了处理,在极板间距为9mm,电流密度为3.0ma/cm2(此时电流强度为1a,电压为2v),通电时间40min,ph值为6,食盐投加量为0.75g/1条件下,浓度为35mg/l含铬废水的cr6+去除率为71%。
最后,给出了铁阳极时的单元电解电压计算模型,并计算出本试验装置处理气田废水和含铬废水的能耗分别为3.75kwh/m3和1.33kwh/m3。
本文采用进一步的学科交叉与渗透、更多更新的理论与技术成果,研究土壤氮素在农田中的平衡动态过程,这将有助于农业资源利用与环境保护领域的进一步发展,有助于实际生产中氮肥的合理、经济利用,也有助于更有效地保护水体、大  气等人类生存环境。  
根据国内外土壤氮素动态循环研究现状,在总结、整合前人相关研究的基础上,在国内首次研制出了一整套以土壤水分动运动模型为基础,结合作物生长动态模型,囊括土壤氮素平衡各主要过程的兼具机理性和实用性的模拟模型,并开发成全中文界面的信息系统SISNDB。本研究分析了水田条件下土壤氮素平衡过程的主要特点,研究和开发了包括水田环境的土壤氮素平衡动态模拟模型及信息系统,这是本论文重要的创新点之一。系统可望成为农业生产中氮肥的合理利用及环境保护的分析、预警与决策支持平台。  
本论文还介绍了将土壤水分运动与作物生长动态耦合模型与COMGIS集成的方法和所开发的系统,并通过模型验证,灵敏度分析,提出最小参数集,简化模型输入参数,开发出可脱离GIS平台,机理明确、实用简洁的专业GIS系统SISWBCG,为将来集成基于COMGIS的土壤氮素平衡动态模拟模型提供了一个较理想的平台,并为该模型将来与RS、GPS结合,用于实际生产中指导精确灌溉、精确施肥奠定了基础。  
空化是指由于液体中的局部低压使液体汽化,从而引起的空泡产生、长大和溃灭的整个过程。空泡溃灭时将产生瞬时的高温、高压、强烈冲击波和高速微射流。这种极端条件,足以使有机物在空化气泡内发生化学键断裂、水相燃烧、高温分解或自由基反应,满足降解有机污水的条件。水力空化具有反应装置简单、能耗相对小、操作方便、维护费用低、易实现规模化等优点。因此,研究水力空化规律,将水力空化成功应用于油田污水处理具有重要的实用价值和学术意义。
本文使用fluent软件分别对文丘里管、单孔孔板和多洞孔板三种不同的空化器,进行了空化流场的数值模拟,分析研究了操作参数和结构参数对空化强度的影响规律。结果表明:空化首先在压力最低点产生,空化区域与低压区域一一对应,空化强度越大,空化区域偏离管径最小处越远,且向下游偏移;空化强度随着进口压力的增大而增大,随着下游恢复压的增大而减小;对于文丘里管和单孔孔板来说:孔径比越大,空化现象越明显;收缩段长度与收缩段管径的比值越大,空化强度越大;空化器等比例缩放,尺度越大,空化效果越好;对于多洞孔板来说:孔径越小,空化强度越小;过流面积越大,空化强度越大;厚径比接近3.5时,空化效果较好。三种空化器相比较,多洞孔板更适合于油田污水处理所需要的强烈的化学效应。
建立了水力空化处理油田污水的试验装置,针对6种不同结构的多洞孔板,进行了污水处理试验研究。验证了水力空化处理油田污水的适应性,得出了操作参数和结构参数与处理效果的关系,验证了数值模拟的结论。
对上海不同地区水稻田杂草种类、群落结构以及危害程度调查表明,上海水稻田主要杂草有22种,属11个科,其中危害严重的主要有稗草、千金子、鸭舌草、矮慈菇、空心莲子草、水苋菜、鲤肠、水莎草以及异型莎草等.经与1980年资料比较和模拟试验结果表明,化学除草剂的使用以及耕作制度的变化对杂草的群落演替起着主要作用.
本论文主要针对油田回注水难以处理的问题,着重研究了一种经济实用且易于推广的精细过滤技术。
本论文根据实验需要建立了实验装置,并且模拟现场水质,将聚乙烯烧结滤芯用于回注水处理。通过大量实验,对比了多种不同滤芯的过滤性能,并深入分析了聚乙烯滤芯的过滤机理,初步探讨了众多因素对过滤特性的影响规律。实验发现仅采用滤芯过滤不足以达到油田注水标准,且过滤特性较差。为此进行了优化改进实验,首次对聚乙烯滤芯采用预敷过滤方式,实现了高过滤精度和优异过滤特性的结合。通过实验还深入研究了新型助滤剂粉煤灰,探讨了各个参数对过滤的影响规律,并进行了正交优化实验确定出最佳操作参数。在实验基础上,分析了过滤机理,对各种现象作了合理解释。
最后,本论文对粉煤灰预涂过滤水力学特性进行了研究。首次推导出粉煤灰预涂过滤的阻力公式,根据此公式可以预估过滤的阻力损失,为粉煤灰预涂过滤试验、过滤器设计计算和过滤成本计算提供依据。
近年来,随着经济的发展和人们生活水平的提高,畜禽产品需求量不断增加,畜禽养殖也转为规模化,集约化养殖。随着生产规模扩大,排放的畜禽粪便所带来的污染也越来越严重。由于很多养殖场未能对畜禽粪便进行有效的处理和利用,导致大量的n、p元素流失,造成对环境的污染、危害,并可能危及人们的身体健康。畜禽粪便中n、p元素的流失也是造成农业面源污染的主要原因之一。
农业面源污染发生具有随机性、机理过程复杂性、排放途径及排放污染物的不确定性等特点。要对农业面源污染物的排放进行准确的计算是相当困难的,所以农业面源污染方面的研究难度也相当大。在施用畜禽粪便的过程中由于降雨和灌溉会向水体环境无序排放n、p元素和有机质等物质,引起严重的水体污染。加之畜禽粪便的不当施用不自觉地造成了严重的农业面源污染,损害了生态环境质量。可以采取合理施用畜禽粪肥;规范养殖污染管理;提高畜禽粪肥的还田利用率;畜禽粪便资源商品化;发展有机农业等措施控制畜禽粪便释放面源污染物。
目前生物畜禽粪便对环境释放面源污染物定量的研究还不多见。所以本文的研究重点是在干湿交替条件以及持续淹水条件下施用畜禽粪便过程中释放的面源污染物受施用量和淋溶量这两个因素的影响情况。通过将施入畜禽粪便过程中的n、p流失定量化,来完成估算干湿交替条件以及持续淹水条件下畜禽粪便对n、p排放的贡献率,得出结论。
淹水条件下,上覆水tn释放量最大的前3位处理为zf3(11.01mg)>jf3(10.17mg)>nf3(9.89mg),下渗水中tn释放量最大的前3位处理为jf3(16.44mg)>nf3(11.22mg)>zf3(11.07mg),上覆水和下渗水,均有施用量越大的处理释放n能力越强的特点,总释放量与施用量呈正相关,而上覆水与下渗水比较,总有下渗水释放量高于上覆水的特点。
淹水条件下,上覆水tp释放量最大的前3位处理为zf3(0.34mg)>nf1(0.32mg)>jf2(0.29mg),下渗水中tp释放量最大的前3位处理为nf3(2.59mg)>zf3(2.54mg)>nf2(1.80mg),上覆水和下渗水均有施用量越大的处理释放p能力越强的特点,总释放量与施用量呈正相关,而上覆水与下渗水比较,总有下渗水释放量高于上覆水的特点。
在模拟淹水试验中,单位畜禽粪便释放量排序基本上为zf1>zf2>zf3,nf1>nf2>nf3,jf1>jf2>jf3。说明施用量小的处理,单位畜禽粪便释放n、p量要大于施用量大的处理。
在模拟干湿交替试验中,淋溶量大的处理n、p释放量大于淋溶量小的处理;畜禽粪便施用量大的处理n、p释放量大于施用量小的处理。试验前阶段渗滤液中n、p浓度变化波动性较大,试验后期渗滤液中n、p浓度变化波动性减小,趋于平稳。
在淹水试验和干湿交替试验中,可以发现n的释放量要远远大于p的释放量,两者相差近一个数量级之多。
论文最后指出,在后续研究中需要完善畜禽粪便的还田方式,进一步研究畜禽粪便还田后土壤中cod、重金属等因子的变化情况,以及土壤在淹水—干燥—淹水与持续淹水条件下,哪种条件更利于土壤中n、p的释放。本文是在实验室进行模拟试验,环境温度和湿度等因素和实际现场有一定的差距,得到的结论需要在今后的研究中进一步论证。
该论文以和田河流域为例,对遥感方法在西北干旱地区绿洲生态地质环境评价中的应用进行了探讨.首先,系统总结了前人有关干旱地区生态环境及绿洲的研究,并详细介绍了遥感的基本原理和方法;其次,利用地表能量均衡原理定量计算流域内大范围地面蒸腾蒸发量,很好的解决了在干旱地区进行地下水数值模拟时无法确定蒸腾蒸发量的难题.在此基础上,利用数值模拟技术对研究区内的地下水流进行模拟;第三,选用NOAA卫星数据得到的NDVI作为评价指标,从时间和空间两个方面探讨了和田河流域绿洲的演化规律,并结合地下水数值模拟结果初步探讨了天然绿洲分布区域与地下水水位埋深之间的关系.同时,在遥感数据处理过程中改善的土壤线校正方法较好地解决了不同时相数据间NDVI的对比问题.通过实际应用,初步形成了一套针对中国西北内陆河流域干旱地区生态地质环境评价的遥感方法,所得结论将有助于该地区的生态环境保护和恢复.
通过对淮河干流水质情况及污染源的分析确定了高锰酸盐指数及氨氮两种主要污染指标.根据天然河道的水动力学特性以及污染物输运特征,建立了一维水动力学模型(即圣维南方程组)和一维对流扩散水质模型.其中圣维南方程组运用四点偏心隐格式离散方程组并用追赶法求解,对流扩散方程用隐式差分托马斯法求解污染物浓度值.计算过程中,结合面向对象的matlab高级编程语言,利用其强大的数值计算功能编制了淮河鲁台子至田家庵河段的水力、水质模型计算程序,其中的主要监测断面的各水力要素均由不规则断面的计算程序求得.水质参数由率定的综合降解系数结合经验公式求得.经过验证模拟值与实测值的误差可以控制在一定范围内.最后将模型体系应用于目标河段主要监测断面在不同水文条件下的水质模拟,并对模拟结果予以分析.
面源污染由于自身的地域分散性,时间上的不确定性、滞后性、模糊性、潜伏性,信息获取难度大,危害规模广,研究控制与管理难度大等特点,使得营养元素流失模型和污染负荷估算成为当前该领域的研究热点。就农业生产而言,营养元素流失严重造成了肥料利用率降低,同时也使得未利用营养元素在降雨和灌溉作用下,直接流入地表水源或者渗透至地表下层,造成水污染,使水质恶化。
另一方面,我国每年约有18亿t秸秆排放,大量残留于田间的秸秆或施用于农田的秸秆肥对于农业生态环境是一把“双刃剑”,在为作物归还养分,增加土壤肥力,相应地减少化肥施用水平的同时,由于利用技术的不规范,使得秸秆在自然分解过程中向水环境无序排放n、p、cod等物质,不自觉地构成了农业面源污染的重要组成部分损害了生态环境质量。目前秸秆应用于坡地以验证对养分流失影响的研究国内已有报道,但是秸秆还田对于农田水土流失的影响比较少,在降雨和灌溉作用下可能造成地表水和地下水污染,且关于这方面造成的污染负荷尚未见具体的量化报道。
本文拟在农作物秸秆循环利用的背景下,通过模拟水田、旱地、水早交替等3种水分管理模式,探讨秸秆覆盖还田与翻埋还田后释放n、p、cod等污染物的动态特征,以及由此可能引发水污染的负面流失量化,为农业面源污染的源头控制提供决策性参考依据。
模拟水田中,覆盖处理的上覆水tn、tp浓度高于翻埋处理,翻埋处理的最大浓度不及覆盖处理的1/2,出现的时间也晚3d左右,且释放总量也低于覆盖处理,cod的变化趋势则反之(释放总量除外)。
模拟早地试验中水分是氮磷淋失的必要载体,水携带n、p流失翻埋处理高于覆盖处理,翻埋处理对地下水污染风险比覆盖处理更具威胁。
模拟水早交替秸秆释放主要污染物集中在前4周,覆盖处理tn、tp极值浓度出现在试验第3d,翻埋处理浓度随着试验进行呈现微弱上升趋势,且覆盖处理释放总量高于翻埋处理。cod的变化趋势则反之(释放总量除外)。
水田、旱地、水早交替3种水分模式对秸秆释放n、p、cod的影响表现不一样。覆盖还田时,水旱交替秸秆释放的n、p高于水田与旱地环境;翻埋还田时,单位秸秆n释放能力则表现为水旱交替>旱地环境>水田,单位秸秆p释放旱地>水早交替>水田。以上结论为实际农作物秸秆的循环使用提供一定的科学理论支持,但模拟试验由于自身条件限制,与农田条件存在差距,且试验仅使用了自然风干麦秆,与实际农业生产存在一定的差异,这些问题都是将来研究中待改进的地方。
共64条数据
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