[发明专利]煤层产甲烷菌群当前活性与菌群平衡度特征快速判定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤层甲烷菌群活性与平衡度判定方法，特别是一种煤层产甲烷菌群当前活性与菌群平衡度特征判定方法。

背景技术

煤层生物成气是解决我国天然气资源匮乏，供需不平衡的一种有效解决手段。同时煤的气化应用也是清洁煤技术推广，减少煤燃烧对环境造成的污染的有效方法。目前，煤的生物气化技术中，煤层中产甲烷菌群的活性与完整性是主导、并完成气化过程的关键控制因素。目标煤层中的产甲烷菌群是否能被激活，激活后菌群的平衡特征如何，是进行生物气化技术应用的先导控制因素。目前还没有一套完整、可行的方案能够完成对煤层产甲烷菌群当前活性以及平衡特征的快速、准确的鉴定与判定。

发明内容

发明目的：针对应用需求及现有技术中存在的不足，本发明提供一种煤层产甲烷菌群当前活性与菌群平衡度特征判定方法，能够准确判定微生物群落是否能够被可靠激活，并且激活后的微生物群落是否处于平衡特征，并能够对潜在的菌群失衡因素进行分析与响应。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：将含有菌样的煤样分别置入功能性培养基测定单元与煤基培养基测定单元；其中功能性培养基培育单元培育时间为8小时，煤基培养基培育时间为5天；不同培养基通过选择性微生物培育会分别产生对应产物，对应关系为：

利用关键因素测定确定特征产物构成与生成量实现对煤层产甲烷菌群当前活性与平衡性的判定；

通过功能培养基培育与煤基培育两种方式进行同步测试；其中功能培养基培育是利用可控因素判定待测定微生物群落的结构完整性与可被激活的可能性；煤基培育是利用实际煤样对菌种进行培育测定，以确定在现实煤层环境中，待测定菌种能否激活、培育、并且以特定煤中的有机质为基础碳源完成煤的生物气化；

煤层产甲烷菌群平衡度测定：将含有菌样的煤样分别置入功能性培养基煤层产甲烷菌群平衡度对比评价单元与煤基煤层产甲烷菌群平衡度测定单元；通过30天培育，测定系统气相中的H₂、CO₂、CH₄的生成量，以功能培养基培育结果为该判定方法提供参照参数，煤基培育结果为变量参数，从而获得在煤层中微生物群被激活后的平衡度；计算方法如下：

其中：n组是煤基培养基获得的各组分气体浓度，

O组是功能培养基培育获得的各组分气体浓度；

将煤层产甲烷菌群当前活性与菌群平衡度特征判定分为多级，构成以判定或甄别为目的的测试方法，该方法包括培养基培育组与煤基培育组；

所述的功能培养基培育组细分为：水解菌系鉴定培育单元、发酵菌系鉴定培育单元、产乙酸产氢菌鉴定培育单元、产甲烷菌鉴定培育单元、煤层产甲烷菌群平衡度对比评价单元；

所述的水解菌系鉴定培育单元、发酵菌系鉴定培育单元、产乙酸产氢菌鉴定培育单元、产甲烷菌鉴定培育单元是：将煤层产甲烷菌群根据煤基质生物降解过程，按关键点划分为多个单元层次；通过功能性培养基的选择性培育，利用每个层次微生物群的生物降解特征，根据营养利用与产物之间的关系实现鉴定；

所述的煤基培育组细分为：煤基有机质降解能力鉴定单元、煤基质气化能力鉴定单元，煤层产甲烷菌群平衡度测定单元；

所述的煤基有机质降解能力鉴定单元、煤基质气化能力鉴定单元是：以煤为基础培育基质，利用不同粒度煤样，根据特定微生物代谢与繁殖速度差，测定待分析生物群落的有机质降解能力与气化能力；

所述的煤层产甲烷菌群平衡度对比评价单元和煤层产甲烷菌群平衡度测定单元是：煤层产甲烷菌群平衡度对比评价单元是利用标准培养基为基质进行培育，其结果作为对菌群平衡度分析的对比参数，煤层产甲烷菌群平衡度测定单元的培育基质为煤样，其结果代表实际煤层中产甲烷菌群的平衡性，利用两个参数获得待测生物群落的平衡度。

有益效果，由于采用了上述方案，其中功能培养基培育过程中，培养基培育组细分为：水解菌系鉴定培育单元、发酵菌系鉴定培育单元、产乙酸产氢菌鉴定培育单元、产甲烷菌鉴定培育单元分别对应水解菌、发酵菌、产氢产乙酸菌和产甲烷菌实施分别测定；当以上特征菌种或菌群的测定完全通过，可初步判定该菌群具有一定活性，并可被激活；

在培养基培育组中，还涉及有一组煤层产甲烷菌群平衡度对比评价测定单元；当菌群能够在该单元中成功产生甲烷气体，可判定该菌群具有可被完整激活，并且具有较好的菌群平衡特征；