[发明专利]利用微生物复合菌剂降解转化低阶煤以增产煤层气的方法

说明书

本发明公开了一种利用微生物复合菌剂降解转化低阶煤以增产煤层气的方法，包括以下步骤：菌种的富集和驯化、好氧复合菌剂的制备、厌氧复合菌剂的制备、营养液的制备、煤层气的采集、煤层气采集完毕后采气煤层的处理。本发明给出了一种将好氧复合菌剂和厌氧复合菌剂分阶段注入低阶煤层的方法，其目的在于交替实现好氧和厌氧环境，以加速溶煤及产甲烷，从而实现低阶煤的高效清洁利用。此外，本发明还给出了不同阶段对应的复合菌剂的驯化方法、培养基配方及营养液配方，提高了生物煤层气的抽采率。

技术领域

本发明属于微生物制取生物煤层气技术领域，具体涉及一种利用微生物复合菌剂降解转化低阶煤以增产煤层气的方法。

背景技术

低阶煤是指煤化程度较低的煤，具体说来包括褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤和气煤。我国低阶煤储量丰富，占全国煤炭储量的46％，其中已探明的褐煤保有储量已经达到1013亿吨，但长期以来，低阶煤由于其热值低、含水量高、含氧量高、容易风化或自燃，稳定性差，不适宜作为动力燃料使用，开采不仅附加成本高且容易造成环境污染，不采又造成能源的浪费，对于低阶煤的开发陷入两难境地，因此如何高效利用低阶煤是能源利用的新问题。

近几十年来，随着次生生物气理论的证实，煤层中原本就存在微生物群落，可以将煤从大分子到小分子逐级转化为甲烷，只是微生物受原始地层环境影响，产气量低。尤其是scott提出次生生物气理论以来，大量高效产气工程菌的发现，微生物增产煤层气作为一种新的煤层气增产方式进入人们的视野。煤是由植物演化而来的，特别是低阶煤，通常含有大量木质素结构的多环芳香的有机质，现有研究已经证实，低阶煤更易被微生物降解，且经过微生物处理后的煤，煤炭生物降解转化产物的发热量与原煤的发热量大致为原煤的94％-97％，而其中的腐殖酸会不同程度增加，如褐煤经过微生物处理后中的腐植酸从原煤的13.6％提高到25％～26％。由此可见，微生物处理低阶煤不仅可以产生清洁气体能源，且处理后的煤样又可以进一步成为腐植酸资源。因此，微生物增产煤层气不仅是低阶煤高效利用的新方法，更是煤炭清洁技术、绿色开发的不二之选。

现有技术虽然开启了溶煤微生物原位降解低阶煤产生生物甲烷气体的研究和探索，但这些发明在自然条件注入后存在不产甲烷或产甲烷效率低的现象，分析其原因：1.煤层环境与实验室条件差异大，注入的外源菌在实际煤层环境下难以适应。煤层为地下煤层赋存深浅不一，含氧量、温度、PH值、压力各异；2.产甲烷过程中功能菌群不完备，或各阶段菌群数量配比失调，发挥菌群协同作用差，不能持续产甲烷；3.注入的菌群对氧的需求存在差异，有的好氧，有的厌氧，有的是兼性菌，一步式注入外源菌群不便于氧气的控制；4.产甲烷菌是产甲烷的最后一步，其数量和质量是产甲烷的关键，而煤层本源产甲烷菌在原生环境中专性严格厌氧，生长缓慢，数量少活性低，即使通过外源菌供给了产甲烷菌所需底物，受其数量和活性所限，产气量和产气速度仍旧缓慢。因此，解决上述问题是能否高效降解低阶煤并将其转化为甲烷的关键问题。

发明内容

本发明提供了一种利用微生物复合菌剂降解转化低阶煤以增产煤层气的方法，现有技术虽然开启了溶煤微生物原位降解低阶煤产生生物甲烷气体的研究和探索，但是微生物在自然条件下注入后存在溶煤限速、不产甲烷或产甲烷效率低的问题。

本发明提供了一种利用微生物复合菌剂降解转化低阶煤以增产煤层气的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，菌剂的制备

步骤1.1，菌种的富集和驯化

将黄孢原毛平革菌活化后接种于黄孢原毛平革菌培养基中进行富集扩大培养以及驯化，驯化7-8代后，得到黄孢原毛平革菌发酵液；

将球红假单胞菌活化后接种于球红假单胞菌培养基中进行富集扩大培养以及驯化，驯化7-8代后，得到球红假单胞菌发酵液；

将洋葱假单胞菌活化后接种于洋葱假单胞菌培养基中进行富集扩大培养以及驯化，驯化7-8代后，得到洋葱假单胞菌发酵液；