煤炭科学技术

作者：侯彪, 王子升, 周艺璇, 杨伟强, 王银伟,

关键词：煤阶, 厌氧发酵, 生物甲烷, 动力学模型, 代谢功能,

为研究不同煤阶煤制生物甲烷产量与微生物代谢功能之间的耦合关系，选择褐煤、长焰煤、气煤和焦煤4种不同煤阶煤样，通过对发酵过程中生物甲烷含量以及其代谢功能进行测试，同时借助修正的Gompertz模型，对不同煤制生物甲烷的成气潜力、代谢功能丰度以及两者之间的相关性进行了分析。研究结果表明，以长焰煤为底物的煤制生物甲烷试验中累积产气量明显高于其他试验组，且生物甲烷产量较褐煤、气煤和焦煤分别增加了10.82%、38.88%和73.49%。修正的Gompertz模型拟合结果得出，长焰煤试验组的生物甲烷产气潜力最大，且随着底物煤阶的升高，滞后时间也在逐渐增加。长焰煤试验组参与微生物代谢功能的相对丰度明显高于其他试验组，这与生物产气结果几乎完全相符，且参与辅酶转运与代谢和碳水化合物运输和代谢这2种代谢功能与最大甲烷生成潜力之间存在良好的线性关系（R2=0.727，R2=0.945）。功能基因预测结果显示，长焰煤试验组中参与氨基酸形成与转化的天冬氨酸4-脱羧酶、谷氨酸脱氢酶、天冬氨酸转氨酶和肌氨酸氧化酶以及参与脂肪酸合成的3-氧酰基-［酰基载体蛋白］还原酶和乙酰辅酶A羧化酶丰度较其他试验组有大幅度的增加，且其生物膜合成相关的功能基因丰度也最大，这为发酵系统中挥发性脂肪酸（VFA）的合成提供更多的前体物质，同时也增强了微生物对环境压力的抵抗力和耐受力。

来源：2021年第12期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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