复合产甲烷菌种富集驯化与不同温度下低阶煤产气效应

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作者张钧胜
来源中国矿业大学
出版年2022
摘要
流态化开采为我国煤炭绿色开采技术的重要组成部分之一。其中,煤炭微生物气化为我国深部煤炭资源、薄煤层及遗煤开采提供了一种新的技术途径。本文主要开展了产甲烷菌群的选育培养和驯化及该菌群气化低阶煤产气试验研究,并较为深入地研究了气化产物之气相、液相特征,具体如下:首先,综合对比分析后以矿井水和污水处理厂污泥混合物作为目标微生物的来源,通过叠代培养、富集驯化的方法获得了菌群数量多、活性强、适应性强的目标菌种;同时,选取低阶煤(褐煤)为待气化煤样;其次,依据已有研究成果并结合所选菌群活性特征,设置了15℃、35℃、55℃三组温度条件下褐煤产甲烷试验,至设定的第一产气阶段,结合气体产量、气体组分结构和所收集的气体体积变化速率可知,35℃中温条件下褐煤产气总量、甲烷气体产量、甲烷组分比例最高,气体体积变化最频繁,15℃低温条件次之,55℃条件下甲烷气体产量最低,气体体积变化最不频繁。同时,为了研究不同温度影响下复合产甲烷菌种降解褐煤产气的机理,实测了厌氧发酵系统液相参数,包括pH和氧化还原电位、总有机碳、总氮和氨离子浓度,检测结果显示:35℃中温条件下pH值最低,氧化还原电位变现为弱氧化环境,有机碳浓度较低,说明有机物分解效果较好;15℃低温环境会对复合产甲烷菌有一定的抑制作用,pH值最高,氧化还原电位表现为较强的氧化性,有机碳浓度较高;55℃高温条件对复合产甲烷菌有较强的抑制效果,pH值较低,氧化还原电位表现为弱还原性,有机碳浓度较高,说明有机物利用效果较差,总氮和氨离子浓度低,有机氮和无机氮被分解氧化利用,在高温条件下产生了较多的氮气等气体。通过这个实验,为温度等反应条件对于微生物降解低阶煤产气的影响提供了有益参考,也为低阶煤原位气化工程实践提供了理论依据。本文包含图38幅,表17张,参考文献75篇。

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