发酵罐中不同菌源降解甘肃煤和内蒙古煤产甲烷效果分析

作者：郭鑫; 陈林勇; 任恒星; 关嘉栋; 赵晗; 赵娜

来源：煤炭转化, 2022, 45(04): 46-54.

DOI：10.19726/j.cnki.ebcc.202204006

• 发酵罐
• 本源菌
• 外源菌
• 活性污泥
• 产甲烷效果

以甘肃煤层气井排采水和内蒙古地区煤层缝隙渗水作为本源菌，活性污泥作为外源菌，经驯化后分别对两地区煤在190L大型发酵罐内进行生物降解产甲烷实验。分析了两种菌源降解煤过程中发酵罐压力、甲烷体积分数、产甲烷总量、产气规律及两种菌源降解本地区煤产甲烷的代谢途径。结果表明：经驯化后的甘肃地区本源菌在对本地区煤生物降解产气过程中，发酵罐最高压力在第32天达45.80kPa，甲烷体积分数为30.57%，产甲烷总量为8.97L，加入营养液后，发酵罐最高压力在第15天达121.00kPa，甲烷体积分数为38.22%，产甲烷总量为29.55L，产甲烷率为2.95mL/g；经驯化后的内蒙古地区本源菌对本地区煤生物降解产气过程中，发酵罐最高压力在第21天达70.56kPa，甲烷体积分数为32.78%，产甲烷总量为14.89L，加入营养液后，发酵罐最高压力在第14天达140.73kPa，甲烷体积分数为40.02%，产甲烷总量为36.10L，产甲烷率为3.61mL/g；在加入营养液后，经驯化后的活性污泥外源菌分别对甘肃煤和内蒙古煤生物降解的产气实验均出现了产气高峰提前、产气速率提高、产甲烷总量增加的现象，说明营养液的加入对煤生物降解产气产生了促进作用，经驯化后的活性污泥外源菌分别对甘肃煤和内蒙古煤生物降解的产气规律相似，加入营养液后，甘肃煤产甲烷出现两个高峰期，分别出现在第14天和第41天，发酵罐最高压力达183.58kPa，最高甲烷体积分数为50.22%，最终产甲烷总量为59.08L，甘肃煤和内蒙古煤产甲烷率分别为5.91mL/g和5.90mL/g；驯化后的活性污泥外源菌较本源菌对甘肃煤和内蒙古煤降解产甲烷效果更好，且外源菌在煤生物降解产甲烷后期，利用 CO2还原产甲烷途径较为明显。甘肃地区本源菌对本地区煤生物降解产甲烷能力较差，原因可能为本源菌液中硫酸盐含量较高，硫酸盐还原菌生长成为优势菌种，并对产甲烷菌产生了抑制作用，不利于煤中有机质被利用产生甲烷。