多菌种协同增强煤炭生物絮凝及促凝机理的研究

At present,the biological flocculation technology in the emerging interdiscipline field of mining biological of great concern. Microbial flocculants research and development of efficient and environmentally friendly, has important practical significance and good application prospect. This project through the bacteria and fungi to class of flocculation effect with the microorganism strains breeding and selection, optimized for microorganism strains with higher flocculating activity and more adaptable. In different types of single-strain flocculation conditions optimization based on experiment,focus on bacteria and bacteria,fungi and fungi,and bacteria and fungi strains collaborative research to strengthen the flocculation effect of coal and flocculation mechanism, access to the best test results, and its key technical parameters of the biological flocculation of coal and so on.The study used homogenization of the experimental design and nonlinear simulation optimization method, to build multi-strains collaborative to flocculation multi-variable mathematical model.Using modern testing techniques such as ultraviolet, infrared spectroscopy and scanning electron microscopy of strains and flocculation structure of matter, the nature of the test analysis.Based on fractal theory, to carry out the biological flocculation morphological study, to study coal biological flocculation the general rules and characteristics, to reveal the multi-strain collaborative role in the flocculation mechanism.For biological flocculation theoretical and experimental research providing objective and comprehensive scientific basis.

目前，生物絮凝技术在新兴交叉学科矿业生物技术领域受到极大关注。高效环保的煤炭微生物絮凝剂研究与开发，具有重要的现实意义和良好的应用前景。本课题通过对细菌类和真菌类等多种具有絮凝作用的微生物菌种进行培育和筛选，优选出对煤炭具有更高絮凝活性和更强适应性的优良絮凝菌株。在不同类型单菌种煤炭絮凝条件优化试验基础上，重点开展细菌类和细菌类、真菌类和真菌类、以及细菌类和真菌类等多菌种协同增强煤炭絮凝及促凝机理的研究，获得煤炭生物絮凝最佳试验效果及其关键技术参数等。研究中采用均匀化实验设计以及非线性模拟等优化方法，构建煤炭多菌种协同促凝多变量数学模型。利用紫外、红外光谱及扫描电镜等现代测试技术对菌种和絮凝物结构、性质等进行测试分析。并以分形理论为基础，开展煤炭生物絮凝形态学研究，研究多菌种协同作用下煤炭生物絮凝规律及特点，揭示多菌种协同作用促凝机理。为煤炭生物絮凝理论和实验研究提供客观全面的科学依据。

作为矿业与生物交叉学科前沿研究课题，煤炭生物絮凝技术研究发展迅速，应用前景良好。本项目在对煤炭絮凝菌种筛选和优化培育研究基础上，重点开展了多菌种协同增强煤炭生物絮凝、絮凝技术参数优化、絮凝产物结构及形态学及絮凝过程机理等研究。利用现代生物育种技术，对筛选的煤炭絮凝菌种进行生物特性、菌种改良、优化培育条件及絮凝特征与絮凝效果等研究，分析了絮凝菌种的化学组成及特性，优化培育出对煤炭具有较高絮凝活性和良好适应性的絮凝菌株。利用曲线模拟方法，构建PH值、生物絮凝剂投加量、助凝剂种类及用量等絮凝工艺条件与絮凝率之间的非线性模型，对煤炭生物絮凝工艺参数进行优化。在单菌种优化絮凝试验的基础上，开展细菌类和细菌类、真菌类和真菌类、细菌类和真菌类等多菌种协同作用下的煤炭絮凝试验研究，获得了多菌种协同及生物与非生物絮凝联合增强煤炭生物絮凝的最佳效果及其关键技术参数。开展煤炭生物絮凝絮体分形研究，利用显微成像分析系统，进行分形维数的测定分析，构建微生物絮凝剂用量与絮体分形维数间的量化模型，实现以絮凝体分形维数为主控指标，生物絮凝剂的定量控制。同时对絮凝微生物在煤表面的作用方式及影响因素等开展研究。对不同类型絮凝产生菌，通过糖类分析与蛋白质分析、絮凝菌种的FTIR测定、紫外分析、SEM分析和XRD分析等，对细菌类和真菌类等不同类型的絮凝微生物的组成成份及絮体结构性能等开展研究，揭示了不同培育条件下絮凝菌种的絮凝特性及多菌种协同增强絮凝的“复合桥联”作用机理等。项目资助发表论文9篇，其中：期刊论文7篇，国际会议论文2篇。国家发明专利申请及授权8项，其中：授权2项，进入实审2项，公开4项。获得中国煤炭工业专利奖，一等奖1项，中国循环经济协会科学技术奖，二等奖1项。培养硕士生5名，其中4名已经取得硕士学位，1名在读。项目研究成果通过中国煤炭工业协会科学技术成果鉴定，并获得较好的应用效果。