随着能源局势的紧张,人们认识到煤层气是一种高热值、少污染、安全、清洁、经济的能源。近年来煤层气利用活跃,抽采量逐年增大,而抽采率、利用率低的现状限制了煤层气工业的发展。新型煤层气增产技术的研究迫在眉睫。微生物增产煤层气技术因其具有清洁、节能等许多突出优点而备受世人关注。 本论文以实验室保存的优良产甲烷菌为出发菌株,通过化学诱变剂硫酸二乙酯进行诱变培育,获得了稳定的高产菌株,命名为YB1。研究发现,原始菌株的最佳诱变条件为硫酸二乙酯浓度1.8%、诱变时间30 min、诱变温度34 ℃。在最佳诱变条件下获取的高产诱变菌株与原始菌株相比,生长的适应期缩短1 d,进入稳定期的时间后移1 d;40 d累计产气量增加了40%,且前10 d累计产气量增幅明显;产气成分中CH4含量增加了4.93%,CO2及其他组分下降;对大粒径的底物褐煤表现出良好的适应性。微量元素Fe、Co、Ni的添加对菌株的产气有促进作用,其影响程度为Ni>Fe>Co,最佳投加量为Fe 25 mg/L,Co 1.5 mg/L,Ni 5 mg/L;初始pH值对菌株的产气有显著影响,过酸或过碱的环境皆不利于菌体的气体生成,初始pH值为7.0时,产气效果最佳;菌液添加量影响产气效果,10 g褐煤+8 mL菌液的利用效率达到最高;机溶剂对菌株的产气也有一定的影响,0.20%的DMF使总产气量达83.0 mL,是对照组的1.8倍;通过扫描电镜和红外光谱分析研究了诱变株增产的机理,发现其原理主要包括两个方面:一是经诱变株降解的褐煤,孔隙变多、裂隙变大,大的裂隙更有利于原贮藏于煤层中煤层气的解吸;二是微生物以褐煤表面基质为底物。诱变株的降解,使1384 cm-1处的吸收峰消失,而原始菌株的降解使该处吸收峰强度减弱,这是表明,诱变株的降解使得烃基和芳香烃官能团的急剧、大量减少,使原煤中的氢以甲烷气体的形式更多地释放出来,形成大量煤层气。