本發明專利技術涉及煤轉化利用技術領域，具體為一種利用微生物將褐煤轉化為甲烷的方法。本發明專利技術所要解決的問題是克服現有利用微生物轉化甲烷技術產氣效率的不高的技術問題，提供利用外源微生物馴化后將煤轉化為甲烷的方法。主要技術方案是采用污水處理廠活性污泥和沼液中的菌群，利用粒徑小于0.075mm的煤粉進行逐步純化和馴化后，將煤轉化為甲烷。經過試驗檢測發現，以污水處理廠活性污泥和沼液的菌群為原始菌源，經逐步馴化后可快速將褐煤轉化為甲烷，小型實驗（g級）煤粉的成氣效率最高可達到11.8mL/g（m3/t），大型實驗（kg級）煤塊的成氣效率為0.19mL/g（m3/t）。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及煤轉化利用
，具體為一種。
技術介紹
利用生物作用把煤轉變成氣體燃料(例如甲烷)的技術，被稱為“煤生物成氣”，是煤炭綜合加工利用的一種新的嘗試和努力。國外從20世紀80年代起對低階煤及其它煤的生物降解成氣進行了大量研究，并取得了飛速的發展。基于幾項關鍵的核心技術，美國于2003年成立了第一家生物成氣的專業公司-Luca Technologies公司[1]，致力于煤、氣以及油田領域生物成氣的相關研究開發工作。我國國內從本世紀初，也逐漸加強了對該方向的研究，并取得了初步的成果，但尚未取得實質性的突破。專利申請號為201110420196. 6公開了一種利用微生物降解煤以制取生物氣的方法，在該技術方案中提出，在目的礦區采集煤樣和水樣，取得原始厭氧菌群，該菌群具有轉化煤為生物氣的能力，再利用白腐菌對空氣進行好氧發酵，消除煤層中的氧氣，給厭氧菌提供一個良好的轉化環境。專利申請號為201210035682. O公開了一種利用外源微生物增產煤層氣的方法，該技術方案的主要內容在于收集細菌，然后進行適應性培養，再注入煤層中使其分解煤產生甲烷氣體。已有的研究表明，當原煤不經任何前處理時，其被微生物利用的效率很低，轉化為甲烷或者揮發性酸、醇的速度要比經過前處理的煤樣低I 一 2個數量級左右。其原因可能是因為煤中成氣的主要前驅體腐植酸(humic acid, HA)是通過金屬離子橋聯形成的巨大分子，微生物不能夠直接利用。因此，一般的生物成氣的模擬實驗中，要將原煤通過濃硝酸等化學物質進行處理，以打破煤的立體網狀的大分子結構，促進微生物的利用。但傳統處理方法往往需要強酸、強堿、高溫、高壓等，不利于后續的成氣。
技術實現思路
本專利技術所要解決的問題是克服現有利用微生物轉化甲烷技術產氣效率的不高的技術問題，提供一種利用外源微生物馴化后將褐煤轉化為甲烷的方法。本專利技術為解決技術問題所采取的技術方案是一種，是采用污水處理廠活性污泥和沼液中的菌群，利用粒徑小于O. 075 mm的煤粉進行逐步純化和馴化后，將煤轉化為甲烷。具體步驟為 a.活性污泥菌群接種及培養，在水中加入活性污泥，葡萄糖，氯化銨，磷酸二氫鉀，曝氣處理，每天曝氣時間8小時，培養周期為28天； b.活性污泥菌群馴化，a步驟所得的菌液，放置24小時使污泥沉降，將上層菌液取出，加入粒徑小于O. 075 mm的煤粉進行馴化，連續馴化28天； c.以沼液為厭氧菌源，接種后用小于O.075 mm的褐煤煤粉進行15天的馴化， 得到厭氧菌源； d.煤樣處理,將粒徑為O.075 — O.1mm的煤粉加入b步驟所得的菌液,每三天補加葡萄糖，連續曝氣15天后將煤粉過濾、充分洗滌，待用； e.在容器中，加入d步驟所得煤粉，營養液，通氮除氧后用蠕動泵定量泵入c步驟所得的厭氧菌液，密封，置于35 °C恒溫箱進行成氣。上述步驟所使用的煤為褐煤。經過試驗檢測發現，以污水處理廠活性污泥和沼液的菌群為原始菌源，經逐步馴化后可快速將褐煤轉化為甲烷，小型實驗(g級)煤粉的成氣效率最高可達到11.8 mL/g(m3/t),大型實驗(kg級)煤塊的成氣效率為O. 19 mL/g (m3/t)o附圖說明 圖1 (a、b、c、d)為好氧一厭氧微生物菌群顯微分析； 圖2為處理前后煤紅外光譜； 圖3為好氧處理對煤生物成氣影響； 圖4為煤用量對成氣效果影響； 圖5為數據處理圖；` 圖6為75kg級別成氣實驗結果；具體實施例方式 本實施例以義馬褐煤為研究對象，初步研究了好氧過程與厭氧過程聯合作用義馬褐煤的成氣效果。A、實驗部分 I)煤樣與菌群 試驗用煤樣為河南義馬褐煤，堆放半年以上。將煤樣進行破碎，并用球磨機進一步處理成煤粉/篩分，其中85目一 100目的煤粉進行成氣實驗，大于100目的煤粉用于菌群的馴化實驗。原煤、好氧處理后的煤以及厭氧處理后的煤中的C、H、N元素分析以及紅外光譜分析由北京北達燕園微構分析測試中心完成。好氧菌群采用焦作污水處理廠的活性污泥接種并馴化，厭氧菌群采用實驗室自制的小型沼氣池的沼液進行接種并馴化，沼液中含有能夠產甲烷的厭氧菌系。2)實驗方法 a.活性污泥菌群接種及培養在10L純水中加入200 g活性污泥，25 g葡萄糖，2. 5g氯化銨，I g磷酸二氫鉀，曝氣處理，每天曝氣時間8小時，每7天補加25 g葡萄糖，2. 5g氯化銨，I g磷酸二氫鉀，培養周期為28天； b.活性污泥菌群馴化a步驟所得的菌液，放置24小時使污泥沉降，將上層菌液取出，加入50 g粒徑小于O. 075 mm的煤粉進行馴化，每隔3天加入50g粒徑小于O. 075 mm的煤粉，每隔7天加入葡萄糖，加入量依次為10 g,5 g,2 g,連續馴化28天； c.以沼液為厭氧菌源，接種后用小于O.075 mm的褐煤煤粉進行15天的馴化，然后每隔7天進行傳代，連續傳5代，得到實驗用厭氧菌源； d.煤樣處理 將2000g粒徑為O. 075 - O.1mm的煤粉加入10 L a所得的菌液，每三天補加葡萄糖，補加量依次減少，分別為50g、20g、10g、5g，連續曝氣15天后將煤粉過濾、充分洗滌，待用 e.在500mL抽濾瓶中，加入d所得煤粉20g，營養液250 mL，通氮除氧后用蠕動泵定量泵入C所得的厭氧菌液50 mL，密封，置于35 1恒溫箱進行成氣實驗。所述的營養液為市售的微生物發酵營養液，微生物營養鹽配制，或者為以下配方制備 VC (抗壞血酸)O. 5g/l 酵母提取物O. 5 g/1 K2HPO42.9 g/1 KH2PO41. 5 g/1 MgCl2O. 4 g/1 NH4Cl1. 8 g/1 硫辛酸0.025mg/l 吡哆辛鹽酸0. 05 mg/1 煙酸0· 025 mg/1 D-泛酸鈣O. 025 mg/1 對氨基苯甲酸O. 025 mg/1 葉酸O. 01 mg/1 生物素0.01 mg/1 核黃素(VB2)O. 025 mg/1 維生素 VBiO. 025 mg/1 維生素 Vb12O. 0005 mg/1 FeSO4 · 7H2021mg/l ZnCl20. 7 mg/1 MnSO4 · H2OI mg/1 CoCl2 · 6H201. 75 mg/1 CuSO4 · 5H200. 03 mg/1 NiCl2 · 2H200. 24 mg/1 Na2MoO4 · 2H200. 36 mg/1 KAl (SO4) 20.1 mg/1 of.氣相色譜測定美國Angilent 7890氣相色譜配Carbonplot色譜柱(60 m *320 μπι *1. 5 μ m)和T⑶檢測器，氣密針進樣，進樣量O. 5 mL。色譜進樣口溫度150 °C，柱溫箱溫度25 °C，檢測器溫度200 °C。B、菌群表征 煤生物成氣，是一個多種微生物共同參與的過程，大致涉及到水解微生物、發酵微生物、產氫產乙酸微生物以及產甲烷微生物等四類，單獨的一類微生物不能實現煤的降解成氣。本研究在煤粉厭氧生物成氣前，增加了一個好氧處理過程，通過好氧過程增加煤的生物可利用性，以提高產氣效率。對污水處理廠活性污泥好氧菌系和自制沼液的菌群厭氧菌系進行了顯微鏡觀察，結果如圖1所示。可本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種利用微生物將褐煤轉化為甲烷的方法，其特征在于：采用污水處理廠活性污泥和沼液中的菌群，利用粒徑小于0.075?mm的煤粉進行逐步純化和馴化后，將煤快速轉化為甲烷。
【技術特征摘要】
1.一種利用微生物將褐煤轉化為甲烷的方法，其特征在于采用污水處理廠活性污泥和沼液中的菌群，利用粒徑小于O. 075 mm的煤粉進行逐步純化和馴化后，將煤快速轉化為甲烷。2.根據權利要求2所述的利用微生物將褐煤轉化為甲烷的方法，其特征在于具體步驟為，a.活性污泥菌群接種及培養，在水中加入活性污泥，葡萄糖，氯化銨，磷酸二氫鉀，曝氣處理，每天曝氣時間8小時，培養周期為28天；b.活性污泥菌群馴化，a步驟所得的菌液，放置24小時使污泥沉降，將上層菌液取出，加入50 g粒徑小于O. 075 mm的煤粉進行馴化，連續馴化28天；c.以沼液為厭氧菌源，接種后用小于O.075 mm的褐煤煤粉進行15天的馴化，得到厭氧菌源；d.煤樣處理,將粒徑為O.075 — O.1mm的煤粉加入b步驟所得的菌液,每三天補加葡萄糖，連續曝氣15天后將煤粉過濾、充分洗滌，待用；e.在容器中，加入d步驟所得煤粉，營養液，通氮除氧后用蠕動泵定量泵入c步驟所得的厭氧菌液，密封，置于35 °C恒溫箱進行成氣。3.根據權利要求2所述的利用微生物將褐煤轉化為甲烷的方法，其特征在于具體步驟為，a.活性污泥菌群接種及培養在10L純水中加入200 g活...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王保玉，邰超，李生奇，胡包生，劉建民，袁宗本，韓作穎，岳利嬌，武俐，胡斌，關嘉棟，陳林勇，趙晗，陶昆鵬，
申請(專利權)人：山西晉城無煙煤礦業集團有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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