1.原位修復(fù)富氮地?zé)崴Ч哪M實驗裝置,其特征在于:包括電腦、試驗臺和位于試驗臺一側(cè)的實驗反應(yīng)器,電腦放置在試驗臺上表面,實驗反應(yīng)器包括支撐框架、保溫桶和漏桶,支撐框架外型呈圓柱形,支撐框架頂部外緣設(shè)有環(huán)形的連接法蘭;
保溫桶設(shè)在支撐框架內(nèi),保溫桶包括上下通透的外桶體和內(nèi)桶體,外桶體的中心線沿垂直方向設(shè)置,內(nèi)桶體的半徑小于外桶體的半徑,內(nèi)桶體同軸線設(shè)置在外桶體內(nèi),外桶體的底部與內(nèi)桶體的底部之間固定設(shè)有環(huán)形的連接板,外桶體的內(nèi)壁與內(nèi)桶體的外壁之間形成保溫腔室,連接板上設(shè)有位于保溫腔室內(nèi)的電阻加熱器,外桶體頂部的外緣固定設(shè)有環(huán)形的外法蘭盤,內(nèi)桶體頂部的外緣固定設(shè)有環(huán)形的內(nèi)法蘭盤,內(nèi)桶體頂部的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有環(huán)形的臺階,保溫桶的外法蘭盤設(shè)置在支撐框架的連接法蘭上,保溫桶頂部設(shè)有蓋體,蓋體、外法蘭盤和連接法蘭之間穿設(shè)有外螺栓,蓋體與內(nèi)法蘭盤之間穿設(shè)有內(nèi)螺栓;內(nèi)桶體內(nèi)滑動密封連接有活塞,活塞的上表面上固定設(shè)有擾動泵,活塞底部連接有電動絲杠升降機,活塞上穿設(shè)有上端凸出于活塞上表面的蒸汽接入管,蒸汽接入管上端設(shè)有頂部呈球形的端蓋,端蓋上設(shè)有通氣孔,蒸汽接入管上設(shè)有單向閥,活塞上穿設(shè)有出料管,出料管下端設(shè)有位于活塞下方的三通接頭,三通接頭的第二個接口通過水樣管連接有水樣檢測儀,三通接頭的第三個接口通過廢液管連接有廢液處理桶,水樣管上設(shè)有第三閥門,廢液管上設(shè)有第四閥門,廢液處理桶上設(shè)有水泵;
漏桶位于保溫桶內(nèi),漏桶的頂部外緣設(shè)有環(huán)形的壓接板,漏桶底部開設(shè)有漏孔,壓接板位于內(nèi)桶體頂部的臺階上;
蓋體頂面設(shè)有pH檢測儀和壓力檢測儀,蓋體上穿設(shè)有下端伸入到內(nèi)桶體內(nèi)的投料管和循環(huán)進料管,投料管上設(shè)有梯度加熱裝置和第一閥門,循環(huán)進料管上設(shè)有第二閥門,循環(huán)進料管的另一端與水泵的出水口連接,蓋體底面上設(shè)有位于漏桶內(nèi)的溫度傳感器和pH傳感器,pH傳感器通過信號線與pH檢測儀連接,溫度傳感器、pH檢測儀和壓力檢測儀分別通過信號線與電腦連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位修復(fù)富氮地?zé)崴Ч哪M實驗裝置,其特征在于:漏桶的外壁上沿軸向方向開設(shè)有直線型的縫隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的原位修復(fù)富氮地?zé)崴Ч哪M實驗裝置,其特征在于:漏桶頂面與蓋體底面之間設(shè)有橡膠密封圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的原位修復(fù)富氮地?zé)崴Ч哪M實驗裝置的實驗方法,其特征在于:包括以下步驟:
(1)、制備與實際熱儲條件相似的模擬地?zé)崴畼?、介質(zhì)巖樣以及菌株;
(2)、檢查保溫桶是否漏水,接著采用蒸汽滅菌鍋對步驟(1)中制備的介質(zhì)巖樣進行滅菌,滅菌時間為30min;
(3)、開始進行修復(fù)富氮地?zé)崴哪M實驗,對模擬反應(yīng)后的混合液進行NO3--N、NO2--N、TN濃度檢測。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的原位修復(fù)富氮地?zé)崴Ч哪M實驗裝置的實驗方法,其特征在于:步驟(1)中模擬地?zé)崴畼拥呐渲品椒ㄊ牵簻囟葹?8 ℃,總活潑陽離子為273.28 mg/L,總活潑陰離子為659.37 mg/L,總有機碳(TOC)為3.8 %,選取琥珀酸鈉2.36g、KNO3 0.361 g、KNO2 0.304g、MgSO4·7H2O 0.2 g、KH2PO4 1.0g、K2HPO4 5.0g、NaCl 0.5g和微量元素溶液,進行混合并用取自現(xiàn)場的地?zé)崴ㄈ葜?000 mL的混合液,調(diào)節(jié)混合液的pH值為8.0;其中微量元素溶液的成分配比為:Na2SeO3 0.005g,CoCl2·6H2O 0.1 g,NiCl2 0.05 g Na2MoO40.005 g,ZnSO4·7H2O 0.1 g,CaCl2 0.1 g,BaCl2 0.002g ,CuSO4·5H2O 0.01 g, MnSO4·H2O 0.5 g, FeSO4 0.02 g, MgSO4·7H2O 3 g,H3BO3 0.01 g,NTA 1.5 g和水溶液混合。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的原位修復(fù)富氮地?zé)崴Ч哪M實驗裝置的實驗方法,其特征在于:步驟(1)中介質(zhì)巖樣制備的具體過程為:實驗填充的巖樣采用擾動細砂土,從距地表深度約60 m的巖層中采集巖樣,然后將采集的巖樣在室溫下自然風(fēng)干,然后去除巖樣中的雜質(zhì),最后經(jīng)篩孔半徑為2 mm的篩網(wǎng)過濾后備用。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的原位修復(fù)富氮地?zé)崴Ч哪M實驗裝置的實驗方法,其特征在于:步驟(1)中菌株制備的具體方法包括以下步驟:
①反硝化細菌的富集培養(yǎng):從實驗所在地深地?zé)峋谐槿〕龅責(zé)崴?,接著量?0ml地?zé)崴鳛闃悠凡⒎湃氲?50ml的三角瓶中,然后向三角瓶中加入經(jīng)滅菌過的100ml的LB液體培養(yǎng)基,把三角瓶放置在溫度為35℃、轉(zhuǎn)速為60 r/min的恒溫震蕩培養(yǎng)皿中培養(yǎng),待三角瓶中的培養(yǎng)液渾濁后,取出10ml的培養(yǎng)液并轉(zhuǎn)接到滅菌后的液體反硝化細菌富集培養(yǎng)基中,之后每隔12h分別用二苯胺試劑和格利斯試劑定性檢測液體反硝化細菌富集培養(yǎng)基上培養(yǎng)液中NO3-和NO2-的含量,當液體反硝化細菌富集培養(yǎng)基上培養(yǎng)液中的NO3-含量明顯下降且有NO2-產(chǎn)生時,取出10ml的培養(yǎng)液并轉(zhuǎn)接到新鮮的富集培養(yǎng)液中,繼續(xù)震蕩培養(yǎng),富集四代后備用;
②反硝化細菌的分離純化:用十倍稀釋法,采用移液槍吸取100 μL菌懸液,加入900 μL無菌水中,充分混勻,此為10-1倍稀釋液,以此類推逐步稀釋為10-2、10-3、10-4、10-5、10-6菌懸液,分別取200 μL各梯度菌懸液用涂布棒均勻涂布于溴百里酚藍(BTB)培養(yǎng)基的平板培養(yǎng)基上,然后將平板培養(yǎng)基倒置在溫度為35℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)2-3d,之后用接種環(huán)挑取周圍出現(xiàn)藍色光暈的單菌落進行分離,此為初篩菌株,將初篩菌株分別挑取接種于新鮮的平板培養(yǎng)基上,于35℃恒溫培養(yǎng)箱倒置培養(yǎng),待菌落長出后,再次挑取單菌落劃線分離,重復(fù)三次之后,將細胞涂片染色,用顯微鏡檢查菌株是否為單一菌種,若發(fā)現(xiàn)有雜菌,須再次重復(fù)分離、純化,直到獲得純菌落,把純化的菌株進行編號,斜面培養(yǎng)后置4℃的冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆茫?/p>
③反硝化性能測定:在試管中加入10 mL反硝化性能測定培養(yǎng)液,并將德漢氏小管傾斜倒置放入試管底部,將步驟②中純化好的菌株經(jīng)平板劃線活化,然后用接種環(huán)挑接于培養(yǎng)液中,接著在溫度為35℃、轉(zhuǎn)速為60 r/min的恒溫震蕩培養(yǎng)器中培養(yǎng),定時觀察德漢氏小管中產(chǎn)氣速度的快慢和產(chǎn)氣量的多少,用以定量判定菌株反硝化性能的強弱,篩選出高效菌株,以備實驗所用。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的原位修復(fù)富氮地?zé)崴Ч哪M實驗裝置的實驗方法,其特征在于:步驟(2)中檢查保溫桶是否漏水的過程為:向保溫桶的內(nèi)桶體內(nèi)加入適量的水,檢查內(nèi)桶體是否漏水,確認不漏水后蓋上蓋體,重新將外螺栓和內(nèi)螺栓擰緊;
步驟(2)中介質(zhì)巖樣的滅菌過程為:將制備的巖樣放入蒸汽滅菌鍋內(nèi),經(jīng)蒸汽滅菌鍋滅菌30分鐘后,再將滅菌后的巖樣裝填在漏桶內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的原位修復(fù)富氮地?zé)崴Ч哪M實驗裝置的實驗方法,其特征在于:步驟(3)的具體方法為:
Ⅰ、打開外螺栓和內(nèi)螺栓,取下蓋體,將厚度為10μm的尼龍濾布放置在漏桶的底部,然后依次向漏桶內(nèi)填裝厚度為2cm的粗粒石英砂、土柱、2cm的粗粒石英砂,其中土柱是由制備的介質(zhì)巖樣制成;
Ⅱ、打開第一閥門,通過操控電腦控制電動絲杠升降機,以驅(qū)動活塞沿內(nèi)桶體的內(nèi)壁向下運動,使保溫桶的內(nèi)部空間達到最大,然后通過蒸汽接入管向保溫桶內(nèi)通入蒸汽,通入蒸汽時間為30分鐘,結(jié)束后關(guān)閉第一閥門;
Ⅲ、通過電腦設(shè)定實驗溫度和投料溫度,啟動電阻加熱器和梯度加熱裝置,當實驗溫度達到設(shè)定值后,打開第一閥門,通過投料管向保溫桶內(nèi)注入接種反硝化菌A1的模擬地?zé)崴?,注入完畢后關(guān)閉第一閥門,電腦設(shè)定實驗壓力,啟動電動絲杠升降機,電動絲杠升降機驅(qū)動活塞移動,使內(nèi)桶體內(nèi)的氣壓達到設(shè)定壓力值后,再通過電腦啟動擾動泵;
Ⅳ、經(jīng)過K分鐘后,打開第三閥門,將適量的保溫桶內(nèi)的水樣通過水樣管送至水樣檢測儀,關(guān)閉第三閥門,利用水樣檢測儀檢測水樣中氮元素含量,電腦記錄氮元素含量值,以后每隔K分鐘測試水樣中的氮含量,并繪制出水樣中的氮含量隨時間變化的曲線圖;
Ⅴ、得到氮含量隨時間變化的關(guān)系圖后結(jié)束試驗,打開第四閥門和第二閥門,實驗反應(yīng)后的模擬混合液流入到廢液處理桶內(nèi)進行處理,然后啟動水泵,將處理后的模擬混合液經(jīng)循環(huán)進料管再次注入到漏桶內(nèi)循環(huán)利用。