[發(fā)明專利]一種模擬煤礦井下環(huán)境的甲烷氧化菌馴化培養(yǎng)裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910327803.0
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110042042B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝軍;辛林;程衛(wèi)民;杜海剛;宋玥;付海政;王怡;任廣意
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/38;C12M1/36;C12M1/34;C12M1/04;C12N1/36
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種模擬煤礦井下環(huán)境的甲烷氧化菌馴化培養(yǎng)裝置，其特征在于：包括原煤應(yīng)力加載部分、環(huán)境溫度控制部分、環(huán)境氣體氛圍注入部分、甲烷氣體注入部分、甲烷氧化菌液注入部分、甲烷氣體在線監(jiān)測部分、環(huán)境氣相色譜分析部分、環(huán)境液相質(zhì)譜分析部分和環(huán)境pH控制部分；

所述原煤應(yīng)力加載部分包括：計算機(jī)、油壓泵、壓力控制器、壓力傳感器和壓力檢測器；

所述環(huán)境溫度控制部分包括：水浴加熱裝置和水浴溫度監(jiān)測器；所述環(huán)境氣體氛圍注入部分包括：硫化氫氣體、一氧化碳?xì)怏w、二氧化碳?xì)怏w、閥門、進(jìn)氣口閥門和進(jìn)氣口；所述甲烷氣體注入部分包括：甲烷氣體、閥門、進(jìn)氣口閥門和進(jìn)氣口；所述甲烷氧化菌液注入部分包括：甲烷氧化菌液體、注液閥門和注液管道；所述甲烷氣體在線監(jiān)測部分包括：計算機(jī)、CH₄傳感器和CH₄氣體監(jiān)測器；所述環(huán)境氣相色譜分析部分包括：計算機(jī)、氣相色譜儀和氣體采樣口；所述環(huán)境液相質(zhì)譜分析部分包括：計算機(jī)、液相色譜儀和液體采樣口；所述環(huán)境pH控制部分包括：pH調(diào)節(jié)裝置和閥門。

2.按照權(quán)利要求1所述的模擬煤礦井下環(huán)境的甲烷氧化菌馴化培養(yǎng)裝置對甲烷氧化菌進(jìn)行馴化培養(yǎng)的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1，試驗煤樣制備

所需煤樣取自高瓦斯煤層，在實驗室破碎成塊狀，放入原煤應(yīng)力加載部分；

步驟2，煤樣物理加壓

通過原煤應(yīng)力加載部分對煤樣施加壓力，模擬煤層所處的原始壓力狀態(tài)，施加的原始壓力通過油壓泵和壓力控制器控制，最大施加壓力為20MPa；

步驟3，環(huán)境有害氣體注入

環(huán)境有害氣體主要包括CO、CO₂、H₂S氣體，模擬井下煤層氣體氛圍環(huán)境，根據(jù)井下煤層的實際氣體氛圍環(huán)境，對裝置內(nèi)部煤體注入環(huán)境氣體；

步驟4，煤樣瓦斯壓力

通過甲烷氣體注入部分對煤樣注入壓力的瓦斯氣體模擬高瓦斯煤層瓦斯壓力，甲烷氣體注入部分最高施加瓦斯壓力為10MPa；

步驟5，環(huán)境溫度控制

通過環(huán)境溫度控制部分，對原煤應(yīng)力加載部分的實驗裝置外界所處的溫度進(jìn)行恒溫水浴控制，使實驗裝置煤體所處煤體處于恒溫狀態(tài)，該裝置所施加的最高環(huán)境溫度為50℃；

步驟6，甲烷氧化菌液注入

通過環(huán)境氣體氛圍注入部分的注液管道將培養(yǎng)的甲烷氧化菌液注入到原煤應(yīng)力加載部分的實驗裝置中，從上部端口注入，使甲烷氧化菌液分散在煤體中；

步驟7，調(diào)節(jié)環(huán)境pH值

通過pH調(diào)節(jié)裝置以調(diào)節(jié)井下煤層pH值，調(diào)節(jié)其符合煤層實際環(huán)境pH；

所述步驟3、步驟4、步驟5、步驟6、步驟7采用控制變量法，通過改變氣體氛圍、pH、壓力、溫度、甲烷氧化菌夜注入量研究對甲烷氧化菌群降解瓦斯能力的影響，分析該因素變化對甲烷氧化菌繁殖及降解瓦斯能力的影響規(guī)律；

步驟8，甲烷氣體組分在線監(jiān)測

通過甲烷氣體在線監(jiān)測部分，通過甲烷氣體在線監(jiān)測部分在線實時監(jiān)測煤體中甲烷氣體的濃度，用以分析甲烷氧化菌消解瓦斯導(dǎo)致甲烷濃度的變化規(guī)律；

步驟9，環(huán)境氣體組分監(jiān)測

通過煤體內(nèi)取氣管連接外部氣相色譜儀，分析環(huán)境內(nèi)部氣體組分、濃度變化規(guī)律，尤其是CO₂濃度變化，用以研究甲烷氧化菌生長過程氣體釋放規(guī)律；

步驟10，環(huán)境液體組分分析

通過抽提甲烷氧化菌液注入部分內(nèi)部溶液，采用液相質(zhì)譜分析儀分析煤體內(nèi)部液相組分變化，分析甲烷氧化菌生長過程中間代謝產(chǎn)物的變化規(guī)律；通過顯微鏡下對提取液進(jìn)行觀察，分析甲烷氧化菌的生長繁殖情況。