【摘要】：煤的生物產(chǎn)氣過程受諸多因素的影響,為探討煤自身顯微組分對生物甲烷生成的控制效應,本論文主要采集義馬千秋礦、大同泉嶺礦、山西馬蘭礦和柳林沙曲礦新鮮煤樣,通過手選+浮沉分離對其顯微組分進行富集分離,利用從礦井水中提取的本源菌群,分別對相應的顯微組分進行生物甲烷代謝模擬實驗;并對各顯微組分煤樣進行元素分析、FTIR和低溫液氮實驗測試;然后對不同顯微組分的微生物產(chǎn)氣結果與碳氫元素含量、化學結構、官能團及其孔裂隙特征等指標進行對比分析。研究結果表明:(1)顯微組分富集與分離后,鏡質(zhì)組富集煤樣比原煤樣中的鏡質(zhì)組比例有一定的升高,分離后惰質(zhì)組富集煤樣相比于原煤樣中的惰質(zhì)組有大幅度的提高;惰質(zhì)組的富集效果遠遠高于鏡質(zhì)組,尤其是義馬和大同的惰質(zhì)組富集提高比例高達150%以上;(2)生物甲烷代謝模擬實驗后,鏡質(zhì)組富集煤樣生物產(chǎn)氣總量、CH4生成量、CH4濃度、反應液pH值變化幅度和質(zhì)量降解率均最高,惰質(zhì)組富集煤樣最低,原煤居中;故鏡質(zhì)組相對于原煤和惰質(zhì)組,更有利于被微生物降解利用轉化為甲烷;(3)煤的各顯微組分元素分析表明:H/C原子比為鏡質(zhì)組原煤惰質(zhì)組,這與生物產(chǎn)氣的效果指標具有一致性。故煤樣中H/C原子比的高低是判斷生物產(chǎn)氣潛力的重要指標;(4)同煤階煤樣中,脂肪烴含量和氫含量為:鏡質(zhì)組原煤惰質(zhì)組;芳香烴含量和芳構化程度為:鏡質(zhì)組原煤惰質(zhì)組。故煤樣變質(zhì)程度相同時,氫元素含量和脂肪烴含量與生物產(chǎn)氣潛力正相關,芳構化程度和芳香烴含量與生物產(chǎn)氣潛力負相關。(5)鏡質(zhì)組開放性透氣孔多于原煤和惰質(zhì)組,故鏡質(zhì)組煤樣的孔隙連通性比原煤和惰質(zhì)組好,再者鏡質(zhì)組不具有細瓶頸孔,且微孔并不發(fā)育。故顯微組分煤樣中的微孔和微孔體積比對生物產(chǎn)氣的貢獻并不顯著,且微生物產(chǎn)氣效果與顯微組分在平均孔徑和比表面積兩個指標上也沒有明顯的相關性。研究為不同顯微組分煤層開展生物產(chǎn)氣現(xiàn)場實驗提供了理論指導,豐富了煤層氣生物工程的研究內(nèi)涵,為我國即將開展的煤層生物產(chǎn)氣先導試驗選區(qū)提供了參考。
【學位授予單位】：河南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ531

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本文編號：2633940