微生物菌群的甲烷氧化效能及吸附煤体特性

甲烷氧化菌以消耗甲烷为能量来源,在环境甲烷减排方面具有广泛的应用价值,但在煤矿井下的应用研究仍处于起步阶段。为促进微生物技术在煤矿中的应用,提高煤层甲烷的治理效果,从自然界环境中筛选驯化出微生物菌群,借助实验培养装置监测了生长过程中菌液的微环境变化和气体消耗特征,并采用接触角测试装置和理论分析,考察了纯水、培养基和菌液在不同煤样表面的接触角动态变化,最后结合傅里叶红外光谱测试(FTIR)分析了取自山西沁城煤矿的无烟煤(QC)和取自河南新安煤矿的焦煤(XA)中矿物质对润湿角的影响规律。研究结果表明:①所筛选的微生物菌群具有较强的甲烷氧化特性,两组实验结果表明15天内甲烷降解率可达71.19%和84.63%,氧气降低率可达100%;②菌液中微生物生长密度OD600值增大30倍,在第6~8天内生长最为旺盛,菌液pH值由6.32上升至7.25,ORP则由210 mV下降至93 mV;③较之于纯水和培养基,菌液在煤体表面具有较强的润湿能力,在两种煤样表面的平衡接触角最小,XA煤样中含亲水性矿物较多,3种溶液的平衡接触角均小于QC煤样。结论认为,甲烷氧化菌群在煤矿井下具有较高的适应能力和应用价值,说明微生物技术在煤矿甲烷防治方面具有一定的优势,对煤矿安全生产具有重要意义。