甲烷氧化菌降解煤矿风流瓦斯实验研究

摘要

瓦斯灾害是我国煤矿安全生产的主要灾害之一。随着煤矿开采强度和采深的不断加强，造成开采矿井的地应力逐渐变大、煤层透气性下降，导致目前采取的抽采、通风等治理瓦斯的物理方法无法满足煤矿安全生产的需求。同时，瓦斯是一种温室气体，煤矿抽采的低浓度瓦斯直接排放到大气中会造成生态环境的破坏。甲烷氧化菌是一种以甲烷为唯一碳源和能源生长的微生物。利用甲烷氧化细菌降解煤矿瓦斯不但对现有的瓦斯治理的方法有重要的辅助作用，而且对矿井瓦斯治理和减少低浓度瓦斯的排放有很大的应用潜力。不仅能从根源上防治、消除瓦斯灾害还可以减少对环境的破坏。
　　本文在对甲烷氧化细菌和甲烷单加氧酶特征及其氧化甲烷的机理的基础上，通过筛选、分离、富集和培养甲烷氧化菌，并优化其生存、生长条件，验证了利用甲烷氧化菌降解甲烷的可行性，明确了基于温度、氧气浓度、培养液pH值等环境下的甲烷氧化细菌最佳生长条件；模拟验证了甲烷氧化菌降解煤层瓦斯的可行性。自主设计研制了实验装置，在实验室对甲烷氧化细菌降解煤矿风流中甲烷进行了模拟实验，揭示了不同风流甲烷浓度、不同风速、不同菌液浓度对降解甲烷性能的影响规律。

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1 绪论

1.1 选题依据

1.2 甲烷氧化细菌治理煤矿瓦斯的理论基础和本课题的研究意义

1.3 国内外研究现状和存在的问题

1.4 本文研究内容、技术路线和创新点

2 甲烷氧化细菌特征与氧化机理

2.1 甲烷氧化细菌的特征

2.2 甲烷氧化细菌的分类

2.3甲烷氧化细菌的氧化机理

2.4甲烷单加氧酶的种类、结构与催化机理

2.5 本章小结

3 煤矿土壤中甲烷氧化细菌的筛选及培养条件的优化

3.1材料与方法

3.2试验方法与设备

3.3甲烷氧化菌培养条件的优化

3.4本章小结

4甲烷氧化细菌降解煤层瓦斯的可行性实验研究

4.1甲烷氧化细菌对不同浓度甲烷的降解效果

4.2不同压力及氧环境条件下甲烷氧化细菌去除瓦斯的能力

4.3不同温度对甲烷氧化细菌降解瓦斯的影响

4.4甲烷氧化细菌对矿井中瓦斯含有的甲烷的降解能力

4.5本章小结

5 甲烷氧化细菌降解煤矿风流瓦斯实验装置的研制

5.1 试验方法与材料

5.2 试验设备

5.3 试验过程

5.4 本章小结

6甲烷氧化细菌降解煤矿风流瓦斯的实验研究

6.1 对不同浓度甲烷的降解情况

6.2 混合气体的流动速度对实验的影响

6.3 混合气体中甲烷的浓度对实验的影响

6.4 不同的菌液量(浓度)对实验结果的影响

6.5 本章小结

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

作者简历

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