甲烷氧化菌降解甲烷的性能及其影响因素实验研究

作     者：蔡传辉 

作者单位：河南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张瑞林

授予年度：2014年

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

主      题：甲烷氧化菌 甲烷降解 瓦斯治理 吸附 高压稀氧 

摘      要：随着我国煤矿开采深度的增加,传统的抽排瓦斯治理方式并不能完全满足生产安全的需要,且瓦斯的低利用率既造成了环境的污染又带来了能源的浪费,亟需开发一些新的瓦斯治理技术来保证安全和保护能源与环境。本文旨在对利用微生物治理矿井瓦斯的新技术进行研究,通过大量实验论证了其在井下瓦斯治理方面应用的可行性。在了解甲烷氧化菌生理特征、生存分布以及降解瓦斯原理的基础上,笔者采集了水稻田、龙源湖以及钓鱼沟三种水体环境土样并从中成功地分离筛选出了甲烷氧化细菌。随后对其生理特性进行研究,发现水稻土样中分离的菌种具有较高的生命活性,同时研究了该菌种最适宜的培养条件。之后通过对培养瓶中气体的监测,证实了甲烷氧化细菌降解甲烷的能力,对其降解效能、降解瓦斯浓度范围、需氧情况等进行了探索,实验结果表明该甲烷氧化菌能够较好地消除环境中的甲烷气体,尤其对低浓度甲烷可实现迅速的消除。随后,与高压等温吸附实验相结合,在模拟煤层高瓦斯压力、低氧气浓度环境下研究了甲烷氧化菌降解瓦斯的能力。实验结果表明该菌株在高压稀氧的煤体环境中仍然能够消除甲烷,且在降解瓦斯的同时可促进吸附瓦斯的解吸;在较适宜条件下,该菌株在3天内氧化甲烷的平均氧化速率最高可达186mLCH4?h-1?L-1菌液。最后,在证明了利用甲烷氧化细菌治理矿井瓦斯的可行性之后,本文对该技术的具体实施途径进行了探讨和展望。