[发明专利]一种褐煤非原位制取甲烷联产腐植酸的方法及其中应用的复合菌剂

说明书

本发明属于褐煤资源化利用领域，公开了一种褐煤非原位制取甲烷联产腐植酸的方法及其中应用的复合菌剂。该复合微生物菌剂由大肠杆菌(Escherichia.coli)、恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)、斜卧青霉(Penicillium decumbens)和丙酮丁醇梭状芽孢杆菌(Clostridium acetobutylicum)4种菌的发酵液组成。该复合微生物菌剂对褐煤中各类纤维素、烃类、沥青质以及各类含碳大分子具有很强的降解能力。通过该复合微生物菌剂的煤炭可以缩短厌氧消化时间，提高甲烷气体的产量和腐植酸的提取效率，并且四种微生物菌株的协同效果优于任意一株、两株微生物的作用。

技术领域

本发明属于褐煤资源化利用领域，涉及一种褐煤非原位制取甲烷联产腐植酸的方法及其中应用的复合菌剂。

背景技术

我国有着极其丰富的褐煤资源，目前已探明储量超过1300亿吨，主要集中于内蒙古、云南和黑龙江等省份。褐煤作为一种低热值煤，发热量一般仅为2300大卡～2500大卡，而含水量高，一般在32％～45％之间，挥发分和灰分高。褐煤每吨市场价约为100元左右，向外运送既不安全，也不经济，一般就地发电消纳，然而当前正值煤市寒冬，煤炭产能供大于求，其出路更加困难。

褐煤中的部分有机质在合适的环境条件下，经系列微生物作用，可以产生以甲烷为主要成分的气体，这是一种优质、洁净的能源，可作为燃料供民用、工业使用或者发电，不但增加了能源，净化了空气，减少了大气污染，同时还可以获得可观的经济效益。另外，褐煤富含的腐植酸可用于农业、石油、医药化工和环保等领域，具有改良土壤、增加肥效、提高作物产量、吸附重金属以及润滑等作用。利用褐煤生产出具有高附加值的能源和化工产品，可以为褐煤的利用提供极具前景的开发出路。

美国于上世纪90年度初开始将微生物引入褐煤开发实际工程中，并取得较好的效果。随后加拿大、澳大利亚等国开始跟进。我国的高校和研究所进行了初步的研究，如专利申请号为200310111098.X“一种以风化煤、褐煤为原料制取腐植酸盐的方法”中公开了一种以风化煤和褐煤为原料制取腐植酸的方法，主要利用活化剂、碱提等方法提取腐植酸；又如专利申请号为200810233669.X“褐煤氧化降解生产腐植酸及其盐的方法”中公开了一种通过过氧化氢氧化反应的方法生产腐植酸。专利申请号为201310301705.2的“泥炭为原料制备沼气、黄腐植酸联产有机肥料的方法”通过厌氧发酵制备沼气，再用丙酮、浓硫酸和盐酸等提取腐植酸。上述专利均以物化方法处理褐煤制取腐植酸，涉及酸碱和高温处理，在获取产品的同时，也对环境造成了一定的压力，极少利用微生物方法处理褐煤同时产生甲烷和腐植酸。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提出一种以褐煤为原料制备甲烷气体，同时联产腐植酸的方法，采取的褐煤经过粉碎后通过微生物作用厌氧发酵可产生甲烷气体，随后好氧发酵制取腐植酸。

本发明采用的具体技术方案如下：

本发明提供了一种褐煤非原位制取甲烷联产腐植酸的方法，具体步骤如下：

(1)褐煤采取和粉碎；

(2)一次发酵制取甲烷：煤粉加入反应器后，加入以煤粉质量计，质量分数为8％～15％的厌氧活性污泥或者牛粪，再加入氮源物质调节碳氮比至18～25：1，最后加入质量分数为0.1％～0.5％复合菌剂，加水将发酵物料的含水率调整到85％‐90％，在28～37℃下厌氧发酵35～55天制取甲烷气体；其中所述的复合菌剂由大肠杆菌(Escherichia.coli)发酵液、恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)发酵液、斜卧青霉(Penicillium decumbens)发酵液和丙酮丁醇梭状芽孢杆菌(Clostridium acetobutylicum)发酵液组成；

(3)二次发酵产生腐植酸：一次发酵结束后，提高反应器温度至42～45℃，维持5天，调节pH至8.7±0.2，好氧发酵7～10天制取腐植酸。