[發明專利]一種利用廢棄有機物提高煤制生物甲烷產量的方法

在審

• 申請號: 202010787224.7
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111979275A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 郭紅光;成雅彤;梁衛國
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C12N1/38;C12R1/01
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發明公開了一種利用廢棄有機物提高煤制生物甲烷產量的方法，首先利用厭氧微生物菌群、化學試劑或物理手段預處理廢棄有機物，然后將預處理產物與煤進行聯合厭氧發酵生產甲烷，以提高煤制生物甲烷產量。本發明通過預處理分離廢棄有機物中易降解組分、改善廢棄物有機結構，利用預處理產物與煤之間的物質相互作用，促進微生物對煤的降解作用，增加生物甲烷產量，從而有效緩解能源緊張、改善能源結構，同時實現廢棄有機物資源化利用，工藝過程綠色環保。

技術領域

本發明涉及一種利用廢棄有機物提高煤制生物甲烷產量的方法，屬于煤轉化、提高甲烷產量領域。

背景技術

生物甲烷是現存煤層氣的重要組成部分，在世界上各大煤層氣田均有發現，更是部分盆地煤層氣的主要來源。基于煤層生物甲烷的形成機制，微生物增產煤層氣技術通過人工提速煤層原位生物甲烷生成，增加煤層氣儲量、改善煤儲層物性，從而提高煤層氣井產能、延長氣井服務年限、增強煤層氣采收率，實現煤層氣的增產。

然而，目前煤轉化生物甲烷的效率還比較低，若考慮煤層復雜地質條件，煤多液少，以及非最佳的壓力、溫度等不利因素，生物甲烷的產量極可能會更低。這導致微生物增產煤層氣的實際工業化應用還非常有限。截至目前，僅少數幾個公司進行了工業化試驗，甲烷增產效果均不理想。因此，如何增強煤的厭氧生物降解效率，提高甲烷產量，是微生物增產煤層氣技術亟需解決的關鍵問題之一。

復雜、牢固的煤分子結構是微生物直接降解煤的重要限制因素，導致微生物活性很難在反應初期快速提升，且僅有少部分煤中有機物被轉化為甲烷。同時，煤中主要以難降解的芳香族化合物為主，不易被微生物所利用。由此，研究學者提出，通過外加碳源激活微生物菌群和煤分子，加速微生物代謝，提高生物甲烷產量。作為一種易被微生物利用的混合碳源，廢棄有機物經厭氧微生物預處理、化學試劑預處理、物理手段預處理后，固/液產物與煤聯合發酵必然會對甲烷生成的過程產生重要影響，有效促進煤的生物降解，提高甲烷產量。此外，對廢棄有機物的再利用有效解決了能源浪費、環境污染等問題。

發明內容

本發明旨在提供一種利用廢棄有機物提高煤制生物甲烷產量的方法，利用廢棄有機物預處理產物與煤進行聯合發酵，促進煤的生物降解，提高煤制生物甲烷產量。

上述方法具體包括以下步驟：

（1）利用粉粹機將廢棄有機物進行粉碎；

（2）在預處理容器中完成廢棄有機物的預處理；

利用厭氧微生物菌群、化學試劑或物理手段的任一種方法對廢棄物進行預處理；

（3）利用廢棄有機物預處理所得固相產物或液相產物與煤進行聯合厭氧發酵，以促進煤的生物降解，提高煤制生物甲烷產量。

上述方法中，廢棄有機物包括富含有機質的秸稈、餐廚垃圾、肥料、廢污泥或煤礦廢棄物煤矸石。

上述方法中，厭氧微生物菌群預處理廢棄有機物過程具體包括，在進行預處理前需要將預處理容器在不低于121℃條件下進行滅菌20-30分鐘；待冷卻后，將廢棄有機物置于容器中，然后將厭氧微生物菌群注入，對廢棄有機物進行預處理4-12天，獲得預處理混合溶液；進行固液分離，分別收集固相產物和液相產物。最后將廢棄有機物預處理固/液產物分別與煤進行聯合微生物厭氧發酵，生成甲烷。

進一步地，預處理所用的厭氧微生物菌群是水解微生物。水解微生物與廢棄有機物的比例為10-15 mL:1g。水解微生物選自煤層或水體底泥厭氧生境，包括：芽孢桿菌屬、腸球菌屬、氨基酸桿菌屬、脫硫腸狀菌屬、變形菌屬、乳桿菌、厭氧醋菌屬、曲霉屬、鏈格孢屬、枝孢屬、假單胞菌屬、銅綠假單胞菌、梭菌屬、腸桿菌屬、青霉菌屬、枝頂孢霉屬中的一種或以上某幾種微生物菌屬的組合。