1、作為一種非常規(guī)能源資源，煤層氣的開發(fā)與利用，一方面可以大大降低煤炭資源的開采成本，另一方面可以確保能源的可持續(xù)發(fā)展。按照形成原因，煤層氣可以分為兩類：生物成因煤層氣和熱成因煤層氣。目前普遍認為，生物成因煤層氣的生成過程主要是由煤層中的本源產甲烷菌群將煤中的大分子有機物逐步轉化為小分子有機化合物，進而轉化為生物甲烷。由此，生物成因煤層氣能夠在一定程度上實現(xiàn)煤層氣的“再生”，對改變我國“富煤少氣”的能源結構具有重要作用，科學及現(xiàn)實意義重大。

2、
　　然而，多種因素導致生物成因煤層氣的產氣效率較低。目前普遍認為，生物降解煤的限制因素主要是煤結構的復雜性和難降解性。本文提出采用有效方法在生物轉化之前對煤進行預處理，來降低煤分子的復雜性，提升煤分子的生物有效性，以提高生物煤層氣的產生效率。
　　本文采用傳代、富集的方法從沁水盆地煤層氣田產出水中獲得了無煙煤降解高效菌群，并確定了最佳生長條件；利用FTIR、X-RD、GC-MS技術，通過煤官能團、煤晶核、降解中間產物3方面

3、初步分析了菌群的降解機理。在此基礎上，研究了不同濃度硝酸、高錳酸鉀、雙氧水、氫氧化鈉預處理煤的生物煤層氣增產效果，以產氣量為核心評價指標，優(yōu)選出最佳的預處理條件，并通過FTIR、X-RD技術分析（1）成功培育出降解無煙煤的高效菌群，其最佳產氣條件為：溫度，35℃；耐鹽度，1.1％~1.2%；粒徑，0.15~0.25mm；pH，8~9；煤（g）與菌液（ml）之比，1：5；最佳接種時間，20d。在降解煤產甲烷的過程中，酚、醇、醚、脂的 C-

4、O的伸縮振動以及苯環(huán)骨架振動的吸收峰面積逐漸減小；煤的晶核結構不斷減小，煤的芳環(huán)結構變得膨脹疏松；培養(yǎng)液中的中間代謝產物有芳香族物質、長鏈脂肪酸、甲酸、乙酸、酚、醇、醚、脂等物質出現(xiàn)。整個降解過程遵循了厭氧生物典型發(fā)酵理論的模式，即煤的大分子不斷降解為小分子，最終被微生物利用產生甲烷的過程。
　　（2）優(yōu)選出最佳煤預處理條件為：30%的H2O2處理12h和1.5M NaOH處理12h，產氣量分別提高12.5%和15.5%。

5、　?。?）H2O2預處理過程中，煤官能團主要體現(xiàn)在取代芳烴以及苯環(huán)的骨架振動的吸收峰不斷減小，煤晶核結構主要體現(xiàn)在其體積的縮小，這是以雙氧水對其外部分子的氧化作用為前提而完成的，即這是一個使小分子被氧化脫落的過程。NaOH預處理過程中，煤官能團主要體現(xiàn)在甲基、亞甲基的吸收峰不斷減小，這是堿機理作用的結果，而煤的晶核結構的減小，主要是氫氧化鈉的強腐蝕性的原因造成的。
　?。?）H2O2預處理后煤產氣過程中，煤官能團主要體現(xiàn)在酚類、醇

6、類、醚類物質的 C-O吸收峰以及苯環(huán)的骨架振動的吸收峰的面積是不斷減小的，這說明經 H2O2處理后，以酚類、醇類、醚類以及芳香族物質作為主要產氣基質的物質更易被利用；煤的晶核結構呈現(xiàn)出不斷減小的趨勢，這表明在微生物的作用下，其堆砌高度以及延展度都有所減小，這正與產甲烷過程中煤中有機質的降解過程相對應。NaOH預處理后的煤產氣過程中，煤官能團主要體現(xiàn)在含有苯環(huán)的骨架振動的吸收峰不斷減小，這說明煤的大分子不斷降解，進而轉化為酚類、醇類等物質