褐煤本源茵生气特征及其作用机理.pdfVIP

第37卷第2期 煤 炭 学 报 Vo1．37 No．2 2012年 2月 JOURNAL0FCHINA COALSOCIETY Feb． 2012 优秀博士学位论文摘要 褐煤本源茵生气特征及其作用机理 王爱宽 (中国矿业大学 资源与地球科学学院，江苏徐州 221116) 摘 要：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，以厌氧纤维素分解茵为主，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，fi,0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。认为产甲烷茵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CO：还原作用参与其中。 结果显示：所生成甲烷的6”c值和 D均处于次生生物气正常范围；6“C 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；”c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F舵。活性受到酸性物质的抑制 。随后，产氢产 乙酸菌成为优势茵，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F。活性在静止期后增长迅速，并在产 气高峰期达到最大，体现本源产甲烷茵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。 关键词：褐煤；煤层次生生物气；产甲烷菌；生成机理；影响因素 作芋者全简介阜：国窭自然科学基金重点资助项目；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2010QNAS1) ：王爱宽(1981一)，女 ，江苏徐州人 ，讲师，博士。E—mail：wake198110@163 ． tom 万方数据 356 煤 炭 学 报 2012年第37卷 Generationandmechanism ofgasfrom brown coal underaction ofparentbacterium WANGAi．kuan (SchoolofResourcesandEaahScience，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou 221l16，China) Abstract：Elu