王 颖，马力通,2*，屈鹏宇，王晓霞,2，成建国,2

(1.内蒙古科技大学化学与化工学院，内蒙古 包头 014010；2.生物煤化工综合利用内蒙古自治区工程研究中心，内蒙古 包头014010；3.内蒙古科技大学能源与环境学院，内蒙古 包头014010)

褐煤在我国分布广泛，由于其低热值(<24 MJ·kg-1)、高水分(25%～45%)[1]的特性限制了褐煤的燃烧、热解、气化，常需要通过提质干燥降低其水分。人们忽视了褐煤的一个转化利用途径：高水分的褐煤不先行提质干燥，直接微生物转化为甲烷。该途径减少了褐煤提质干燥造成的能源消耗以及环境污染等弊端。为提高褐煤发酵产甲烷产率，许多研究者对其进行了探究。马力通等[2]探索了稀土元素对褐煤发酵产甲烷的影响，发现LaCl3和NdCl3可以提高反应体系中产甲烷微生物活性，对褐煤发酵产甲烷有利。Haq等[3]研究发现，在褐煤发酵产甲烷体系中，加入过氧化氢增加了褐煤中溶解性有机碳和有机酸的含量，进而提高甲烷产率。董利超等[4]研究发现，在褐煤发酵产甲烷体系中，加入木质素会降解产生酚类物质，而酚类物质会影响微生物活性，从而影响甲烷产率。Bucha等[5]研究发现，在褐煤发酵产甲烷的培养基中加入不同的含碳营养物，添加甲醇增加了碳源，进而有效地提高了甲烷产率。

低热值、高水分褐煤富含大量腐植酸，其平均含量为40%，存在地区和种类差异。腐植酸是一种含有多种官能团的大分子芳香化合物，其基本结构含有芳环、脂环，具有良好的化学性质和极其复杂的结构，普遍用于化工、医药等行业，但目前腐植酸对褐煤发酵产甲烷的影响报道较少。鉴于此，作者采用外加腐植酸的方式探究褐煤特有成分腐植酸对褐煤发酵产甲烷的影响。

1 实验

1.1 材料

褐煤，取自内蒙古平庄煤业(集团)有限责任公司白音华煤矿，腐植酸含量(质量分数)40.08%，煤样破碎至粒径为250 μm。

厌氧活性污泥，培养自包头鹿城水务有限公司，4 ℃冰箱中保存。

发酵原料褐煤和厌氧活性污泥的甲烷发酵指标：总固体物(TS)含量分别为91.27%、0.65%，挥发性固体物(VS)含量分别为77.81%、0.41%。

1.2 方法

取褐煤样品40 g、厌氧活性污泥200 mL置于500 mL发酵瓶中，定容至400 mL，分别加入一定量(0 mg·L-1、100 mg·L-1、500 mg·L-1、1 000 mg·L-1、2 000 mg·L-1、3 000 mg·L-1)的腐植酸，分别标记为blank、H1、H2、H3、H4、H5组，发酵反应体系初始pH值调为7.00，发酵温度50 ℃(水浴锅中反应)，每天定时晃动发酵瓶以促进传质。每天10点测定甲烷日产气量，每3 d取样测定其pH值、挥发性脂肪酸(VFA)浓度，发酵结束后计算甲烷总产气量。每组实验做3个平行，结果取平均值。

采用排水集气法测定甲烷日产气量，采用比色法测定VFA浓度，参照GB/T 212—2008《煤的工业分析方法》分析褐煤样品[4]。……