[發明專利]利用微生物復合菌劑降解轉化低階煤以增產煤層氣的方法

有效

• 申請號: 201710293650.3
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107058451B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 牛煜;牛顯;吳世躍;徐宏英
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C12P39/00
• 分類號: C12P39/00;C12P5/02;C12N1/20;C12N1/14;C12R1/645;C12R1/38;C12R1/01
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 俞曉明

本發明公開了一種利用微生物復合菌劑降解轉化低階煤以增產煤層氣的方法，包括以下步驟：菌種的富集和馴化、好氧復合菌劑的制備、厭氧復合菌劑的制備、營養液的制備、煤層氣的采集、煤層氣采集完畢后采氣煤層的處理。本發明給出了一種將好氧復合菌劑和厭氧復合菌劑分階段注入低階煤層的方法，其目的在于交替實現好氧和厭氧環境，以加速溶煤及產甲烷，從而實現低階煤的高效清潔利用。此外，本發明還給出了不同階段對應的復合菌劑的馴化方法、培養基配方及營養液配方，提高了生物煤層氣的抽采率。

技術領域

本發明屬于微生物制取生物煤層氣技術領域，具體涉及一種利用微生物復合菌劑降解轉化低階煤以增產煤層氣的方法。

背景技術

低階煤是指煤化程度較低的煤，具體說來包括褐煤、長焰煤、不粘煤、弱粘煤和氣煤。我國低階煤儲量豐富，占全國煤炭儲量的46％，其中已探明的褐煤保有儲量已經達到1013億噸，但長期以來，低階煤由于其熱值低、含水量高、含氧量高、容易風化或自燃，穩定性差，不適宜作為動力燃料使用，開采不僅附加成本高且容易造成環境污染，不采又造成能源的浪費，對于低階煤的開發陷入兩難境地，因此如何高效利用低階煤是能源利用的新問題。

近幾十年來，隨著次生生物氣理論的證實，煤層中原本就存在微生物群落，可以將煤從大分子到小分子逐級轉化為甲烷，只是微生物受原始地層環境影響，產氣量低。尤其是scott提出次生生物氣理論以來，大量高效產氣工程菌的發現，微生物增產煤層氣作為一種新的煤層氣增產方式進入人們的視野。煤是由植物演化而來的，特別是低階煤，通常含有大量木質素結構的多環芳香的有機質，現有研究已經證實，低階煤更易被微生物降解，且經過微生物處理后的煤，煤炭生物降解轉化產物的發熱量與原煤的發熱量大致為原煤的94％-97％，而其中的腐殖酸會不同程度增加，如褐煤經過微生物處理后中的腐植酸從原煤的13.6％提高到25％～26％。由此可見，微生物處理低階煤不僅可以產生清潔氣體能源，且處理后的煤樣又可以進一步成為腐植酸資源。因此，微生物增產煤層氣不僅是低階煤高效利用的新方法，更是煤炭清潔技術、綠色開發的不二之選。

現有技術雖然開啟了溶煤微生物原位降解低階煤產生生物甲烷氣體的研究和探索，但這些發明在自然條件注入后存在不產甲烷或產甲烷效率低的現象，分析其原因：1.煤層環境與實驗室條件差異大，注入的外源菌在實際煤層環境下難以適應。煤層為地下煤層賦存深淺不一，含氧量、溫度、PH值、壓力各異；2.產甲烷過程中功能菌群不完備，或各階段菌群數量配比失調，發揮菌群協同作用差，不能持續產甲烷；3.注入的菌群對氧的需求存在差異，有的好氧，有的厭氧，有的是兼性菌，一步式注入外源菌群不便于氧氣的控制；4.產甲烷菌是產甲烷的最后一步，其數量和質量是產甲烷的關鍵，而煤層本源產甲烷菌在原生環境中專性嚴格厭氧，生長緩慢，數量少活性低，即使通過外源菌供給了產甲烷菌所需底物，受其數量和活性所限，產氣量和產氣速度仍舊緩慢。因此，解決上述問題是能否高效降解低階煤并將其轉化為甲烷的關鍵問題。

發明內容

本發明提供了一種利用微生物復合菌劑降解轉化低階煤以增產煤層氣的方法，現有技術雖然開啟了溶煤微生物原位降解低階煤產生生物甲烷氣體的研究和探索，但是微生物在自然條件下注入后存在溶煤限速、不產甲烷或產甲烷效率低的問題。

本發明提供了一種利用微生物復合菌劑降解轉化低階煤以增產煤層氣的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，菌劑的制備

步驟1.1，菌種的富集和馴化

將黃孢原毛平革菌活化后接種于黃孢原毛平革菌培養基中進行富集擴大培養以及馴化，馴化7-8代后，得到黃孢原毛平革菌發酵液；

將球紅假單胞菌活化后接種于球紅假單胞菌培養基中進行富集擴大培養以及馴化，馴化7-8代后，得到球紅假單胞菌發酵液；

將洋蔥假單胞菌活化后接種于洋蔥假單胞菌培養基中進行富集擴大培養以及馴化，馴化7-8代后，得到洋蔥假單胞菌發酵液；