微生物增产煤层气菌种的驯化

采用厌氧培养方法,从厌氧污泥样品中富集出了产甲烷菌群,仅以煤为碳源对其进行驯化,得到了可以利用煤产甲烷的厌氧菌群。研究了该菌种利用煤产气的规律及常规碳源对菌种产气的影响。结果揭示：驯化后菌种对煤的利用能力显著提高,适应期由15 d缩短到6 d;产气量也显著增加。菌种产气具有规律性,产气周期共28 d,可分为3个阶段：适应期、产气期和稳定期。100 mL底物质量浓度为20 g/L的培养液总产气量达到182 mL,气体中的甲烷浓度约为16%。单日产气量呈先增加后减少的趋势,其中15~17 d的产气量最大,达到20 mL/d。菌种可以利用乙酸钠和甲醇产气,乙酸钠对菌种利用煤产气的增加效果更显著。     

生物成因煤层气研究进展

煤层气作为一种非常规天然气资源,在全球能源结构中扮演着越来越重要的角色,成为从传统化石能源向清洁能源转化过程中不可逾越的桥梁。其中,生物成因煤层气在全球煤层气田开采中占有主要地位,因此,对生物成因煤层气的研究在资源利用和经济开发上都有着重要意义。对生物成因煤层气生成机理、煤级对生物甲烷形成的影响、生物煤层气成气环境要求等方面进行综述,旨在为生物成因气煤层气产业的可持续发展提供参考。     

不同菌源降解乙酸的产气效果及代谢途径

为了研究不同菌源降解乙酸的产气效果和代谢途径,选用煤层水和污泥2种产甲烷菌菌源进行了为期56 d的生物成气试验,分析了2种菌源降解乙酸的最佳浓度、抑制浓度及产气规律,并分析了2种菌源降解乙酸的代谢途径。结果表明,煤层水菌源和污泥菌源都能降解乙酸产气,并且在乙酸浓度为0.5‰时产气最佳,但是当乙酸浓度大于5‰时,产甲烷过程受到抑制;2种菌源降解乙酸的产气过程都经历了产气量缓慢增加阶段—急剧增加阶段—相对稳定阶段3个阶段,而且大量产气基本在21~42 d时。通过分析产气中的各组分含量,初步判断实验中煤层水菌源生成甲烷的代谢途径主要为二氧化碳还原,污泥菌源生成甲烷的代谢途径主要为乙酸发酵。     

我国次生生物成因煤层气研究进展

为总结我国次生生物成因煤层气理论研究和工程实践发展现状,全面收集了我国煤层次生生物气比较丰富地区的煤层水和产气的地球化学数据,归纳总结前人研究结果,从形成机理、形成环境、产气特征和煤层气生物工程多角度进行探讨。结果表明：次生生物气在我国低煤级、中煤级以及高煤级含煤储层和煤矿区中均有存在,总体富含次生生物气地区中的地下水动力条件不强,普遍处于弱径流的水动力环境中,且水型多为Na-HCO₃型和Na-Cl·HCO₃型;此外,煤层中次生生物气与热成因气往往混合存在,同时部分存在热成因气的生物再改造迹象,且产气途径多以CO₂还原为主,气体组分较干;目前,我国人工煤炭次生生物气数量尚达不到工业规模,煤层气生物工程还处于早期试验阶段,这主要受限于煤炭生物转化效率低和规模性生物气化技术不成熟;发现和培育高效产甲烷菌,将煤层气生物工程与采煤采气一体化技术相结合,实现规模性生物降解产气,是微生物增产煤层气工程可持续发展的必要之路。     

CHANGES OF METHANOGEN RAPIDLY DETECTED BY IN-SITU HYBRIDIZATED FLUORESCENCE TECHNIQUE

针对油藏中的产甲烷菌检测繁琐、费时的问题,研究荧光原位杂交技术检测产甲烷菌,并结合产甲烷菌数量、低分子有机酸和甲烷气体体积分数的变化,分析模拟油藏条件下微生物驱油过程中产甲烷菌的变化规律.在模拟油藏条件下,培养30 d后,产甲烷菌的数量逐渐升高;培养50 d后,总菌数增加;前期由其他微生物代谢产生的乙酸等产物作为产甲烷菌所需的代谢底物被消耗,随着培养时间的延长,产甲烷菌的生长代谢又促进了其他微生物的生长.应用荧光原位杂交技术可将检测时间缩短到1d以内,快速、准确地检测模拟油藏条件下产甲烷菌的变化,为明确各种微生物的生长代谢对驱油效果的贡献提供依据.     

外源电子与天然矿物对产甲烷菌生长代谢的影响

产甲烷菌作为重要的环境微生物,能够进行有效的电子传递和能量转化,在清洁能源的开发和利用方面具有重要意义。综述了产甲烷菌对互营细菌的胞外电子、电极电子及元素价电子等外源电子的利用能力,探讨了天然矿物通过提高电子传递效率、参与氧化还原反应及提供光生电子等多方式参与并调控产甲烷菌生长代谢,并展望了提高产甲烷菌代谢能力的策略。     

内循环厌氧反应器的研究进展

内循环厌氧反应器是在UASB反应器的基础上发展起来的第三代厌氧生物反应器。文章介绍了内循环厌氧反应器的结构和工作原理,对内循环厌氧反应器水力模型、颗粒污泥性能、反应器启动及产甲烷菌的理论研究和应用做了阐述,提出了存在的问题,并对其研究发展方向进行了展望。     

硫酸盐生物还原体系的主要影响因素研究

利用间歇式完全混合厌氧生物反应器对硫酸盐生物还原体系中的主要影响因素如反应温度、初始pH值和COD／SO4^2-值进行了实验研究。分别从体系中SO4^2-的还原率、COD和体系pH值的变化以及硫酸盐还原茵(SRB)耗用的电子流等方面考查了硫酸盐生物还原的规律。结果表明,在实验考察的温度范围内,反应温度为38．0℃时SRB的延迟期最短,SO4^2-还原速率和有机物的降解速率最大,但SRB竞争有机物的能力最弱;体系初始pH值为7．50时,SRB对SO4^2-的还原和有机物的降解效果良好,但争夺碳源的能力弱于MPB,较低的初始pH值不利于SRB对SO4^2-的还原;当初始COD／SO4^2-值为1．30～5．13时,初始COD／SO4^2-越大,SRB的延迟期越短,SO4^2-还原速率和有机物的降解速率越快,但SRB争夺有机物的能力较差。     

利用产甲烷菌进行CO2地质固定在中国生物气田的应用初探

生物气占世界天然气总量的20％左右，世界上许多国家提出利用生物气田中固有的产甲烷菌群，进行CO2地质固定，从而产生新的能源——甲烷。应用这一原理，在中国的生物气田——涩北气田进行了初步试验。结果表明，涩北气田中普遍存在产甲烷菌以及与产甲烷过程相关的菌群适应微咸水的环境，可以利用外加的CO2和H2产生甲烷。所以，在生物气田利用产甲烷菌进行CO2地质固定并且产生新的甲烷具有可能性。图1表3参12     

温度对产甲烷菌代谢途径和优势菌群结构的影响

产甲烷菌是严格厌氧的古菌,由其完成的产甲烷过程通常是厌氧微生物生化代谢中最重要的限速步骤。温度作为影响产甲烷菌的产甲烷速率重要因素,其变化会改变生物环境中的产甲烷的代谢途径和优势菌群分布。目前已知甲烷生物合成有3条途径:乙酸代谢途径、CO2还原途径和甲基营养型途径。理论上乙酸途径生成的甲烷约占甲烷生成总量的2/3,CO2还原产甲烷途径则约占1/3,甲基营养型途径只在少数情况下考虑其影响,例如盐湖。在低温条件下产甲烷菌以利用乙酸代谢为主;在中温条件下,产甲烷途径以乙酸代谢和H2/CO2还原一定比例存在;在高温和超高温条件下,以只利用CO2还原途径的菌群为主。