本发明专利技术涉及煤转化利用技术领域，具体为一种利用微生物将褐煤转化为甲烷的方法。本发明专利技术所要解决的问题是克服现有利用微生物转化甲烷技术产气效率的不高的技术问题，提供利用外源微生物驯化后将煤转化为甲烷的方法。主要技术方案是采用污水处理厂活性污泥和沼液中的菌群，利用粒径小于0.075mm的煤粉进行逐步纯化和驯化后，将煤转化为甲烷。经过试验检测发现，以污水处理厂活性污泥和沼液的菌群为原始菌源，经逐步驯化后可快速将褐煤转化为甲烷，小型实验（g级）煤粉的成气效率最高可达到11.8mL/g（m3/t），大型实验（kg级）煤块的成气效率为0.19mL/g（m3/t）。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤转化利用
，具体为一种。
技术介绍
利用生物作用把煤转变成气体燃料(例如甲烷)的技术，被称为“煤生物成气”，是煤炭综合加工利用的一种新的尝试和努力。国外从20世纪80年代起对低阶煤及其它煤的生物降解成气进行了大量研究，并取得了飞速的发展。基于几项关键的核心技术，美国于2003年成立了第一家生物成气的专业公司-Luca Technologies公司[1]，致力于煤、气以及油田领域生物成气的相关研究开发工作。我国国内从本世纪初，也逐渐加强了对该方向的研究，并取得了初步的成果，但尚未取得实质性的突破。专利申请号为201110420196. 6公开了一种利用微生物降解煤以制取生物气的方法，在该技术方案中提出，在目的矿区采集煤样和水样，取得原始厌氧菌群，该菌群具有转化煤为生物气的能力，再利用白腐菌对空气进行好氧发酵，消除煤层中的氧气，给厌氧菌提供一个良好的转化环境。专利申请号为201210035682. O公开了一种利用外源微生物增产煤层气的方法，该技术方案的主要内容在于收集细菌，然后进行适应性培养，再注入煤层中使其分解煤产生甲烷气体。已有的研究表明，当原煤不经任何前处理时，其被微生物利用的效率很低，转化为甲烷或者挥发性酸、醇的速度要比经过前处理的煤样低I 一 2个数量级左右。其原因可能是因为煤中成气的主要前驱体腐植酸(humic acid, HA)是通过金属离子桥联形成的巨大分子，微生物不能够直接利用。因此，一般的生物成气的模拟实验中，要将原煤通过浓硝酸等化学物质进行处理，以打破煤的立体网状的大分子结构，促进微生物的利用。但传统处理方法往往需要强酸、强碱、高温、高压等，不利于后续的成气。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是克服现有利用微生物转化甲烷技术产气效率的不高的技术问题，提供一种利用外源微生物驯化后将褐煤转化为甲烷的方法。本专利技术为解决技术问题所采取的技术方案是一种，是采用污水处理厂活性污泥和沼液中的菌群，利用粒径小于O. 075 mm的煤粉进行逐步纯化和驯化后，将煤转化为甲烷。具体步骤为 a.活性污泥菌群接种及培养，在水中加入活性污泥，葡萄糖，氯化铵，磷酸二氢钾，曝气处理，每天曝气时间8小时，培养周期为28天； b.活性污泥菌群驯化，a步骤所得的菌液，放置24小时使污泥沉降，将上层菌液取出，加入粒径小于O. 075 mm的煤粉进行驯化，连续驯化28天； c.以沼液为厌氧菌源，接种后用小于O.075 mm的褐煤煤粉进行15天的驯化， 得到厌氧菌源； d.煤样处理,将粒径为O.075 — O.1mm的煤粉加入b步骤所得的菌液,每三天补加葡萄糖，连续曝气15天后将煤粉过滤、充分洗涤，待用； e.在容器中，加入d步骤所得煤粉，营养液，通氮除氧后用蠕动泵定量泵入c步骤所得的厌氧菌液，密封，置于35 °C恒温箱进行成气。上述步骤所使用的煤为褐煤。经过试验检测发现，以污水处理厂活性污泥和沼液的菌群为原始菌源，经逐步驯化后可快速将褐煤转化为甲烷，小型实验(g级)煤粉的成气效率最高可达到11.8 mL/g(m3/t),大型实验(kg级)煤块的成气效率为O. 19 mL/g (m3/t)o附图说明 图1 (a、b、c、d)为好氧一厌氧微生物菌群显微分析； 图2为处理前后煤红外光谱； 图3为好氧处理对煤生物成气影响； 图4为煤用量对成气效果影响； 图5为数据处理图；` 图6为75kg级别成气实验结果；具体实施例方式 本实施例以义马褐煤为研究对象，初步研究了好氧过程与厌氧过程联合作用义马褐煤的成气效果。A、实验部分 I)煤样与菌群 试验用煤样为河南义马褐煤，堆放半年以上。将煤样进行破碎，并用球磨机进一步处理成煤粉/筛分，其中85目一 100目的煤粉进行成气实验，大于100目的煤粉用于菌群的驯化实验。原煤、好氧处理后的煤以及厌氧处理后的煤中的C、H、N元素分析以及红外光谱分析由北京北达燕园微构分析测试中心完成。好氧菌群采用焦作污水处理厂的活性污泥接种并驯化，厌氧菌群采用实验室自制的小型沼气池的沼液进行接种并驯化，沼液中含有能够产甲烷的厌氧菌系。2)实验方法 a.活性污泥菌群接种及培养在10L纯水中加入200 g活性污泥，25 g葡萄糖，2. 5g氯化铵，I g磷酸二氢钾，曝气处理，每天曝气时间8小时，每7天补加25 g葡萄糖，2. 5g氯化铵，I g磷酸二氢钾，培养周期为28天； b.活性污泥菌群驯化a步骤所得的菌液，放置24小时使污泥沉降，将上层菌液取出，加入50 g粒径小于O. 075 mm的煤粉进行驯化，每隔3天加入50g粒径小于O. 075 mm的煤粉，每隔7天加入葡萄糖，加入量依次为10 g,5 g,2 g,连续驯化28天； c.以沼液为厌氧菌源，接种后用小于O.075 mm的褐煤煤粉进行15天的驯化，然后每隔7天进行传代，连续传5代，得到实验用厌氧菌源； d.煤样处理 将2000g粒径为O. 075 - O.1mm的煤粉加入10 L a所得的菌液，每三天补加葡萄糖，补加量依次减少，分别为50g、20g、10g、5g，连续曝气15天后将煤粉过滤、充分洗涤，待用 e.在500mL抽滤瓶中，加入d所得煤粉20g，营养液250 mL，通氮除氧后用蠕动泵定量泵入C所得的厌氧菌液50 mL，密封，置于35 1恒温箱进行成气实验。所述的营养液为市售的微生物发酵营养液，微生物营养盐配制，或者为以下配方制备 VC (抗坏血酸)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 吡哆辛盐酸0. 05 mg/1 烟酸0· 025 mg/1 D-泛酸钙O. 025 mg/1 对氨基苯甲酸O. 025 mg/1 叶酸O. 01 mg/1 生物素0.01 mg/1 核黄素(VB2)O. 025 mg/1 维生素 VBiO. 025 mg/1 维生素 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.气相色谱测定美国Angilent 7890气相色谱配Carbonplot色谱柱(60 m *320 μπι *1. 5 μ m)和T⑶检测器，气密针进样，进样量O. 5 mL。色谱进样口温度150 °C，柱温箱温度25 °C，检测器温度200 °C。B、菌群表征 煤生物成气，是一个多种微生物共同参与的过程，大致涉及到水解微生物、发酵微生物、产氢产乙酸微生物以及产甲烷微生物等四类，单独的一类微生物不能实现煤的降解成气。本研究在煤粉厌氧生物成气前，增加了一个好氧处理过程，通过好氧过程增加煤的生物可利用性，以提高产气效率。对污水处理厂活性污泥好氧菌系和自制沼液的菌群厌氧菌系进行了显微镜观察，结果如图1所示。可本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用微生物将褐煤转化为甲烷的方法，其特征在于：采用污水处理厂活性污泥和沼液中的菌群，利用粒径小于0.075?mm的煤粉进行逐步纯化和驯化后，将煤快速转化为甲烷。
【技术特征摘要】
1.一种利用微生物将褐煤转化为甲烷的方法，其特征在于采用污水处理厂活性污泥和沼液中的菌群，利用粒径小于O. 075 mm的煤粉进行逐步纯化和驯化后，将煤快速转化为甲烷。2.根据权利要求2所述的利用微生物将褐煤转化为甲烷的方法，其特征在于具体步骤为，a.活性污泥菌群接种及培养，在水中加入活性污泥，葡萄糖，氯化铵，磷酸二氢钾，曝气处理，每天曝气时间8小时，培养周期为28天；b.活性污泥菌群驯化，a步骤所得的菌液，放置24小时使污泥沉降，将上层菌液取出，加入50 g粒径小于O. 075 mm的煤粉进行驯化，连续驯化28天；c.以沼液为厌氧菌源，接种后用小于O.075 mm的褐煤煤粉进行15天的驯化，得到厌氧菌源；d.煤样处理,将粒径为O.075 — O.1mm的煤粉加入b步骤所得的菌液,每三天补加葡萄糖，连续曝气15天后将煤粉过滤、充分洗涤，待用；e.在容器中，加入d步骤所得煤粉，营养液，通氮除氧后用蠕动泵定量泵入c步骤所得的厌氧菌液，密封，置于35 °C恒温箱进行成气。3.根据权利要求2所述的利用微生物将褐煤转化为甲烷的方法，其特征在于具体步骤为，a.活性污泥菌群接种及培养在10L纯水中加入200 g活...
【专利技术属性】
技术研发人员：王保玉，邰超，李生奇，胡包生，刘建民，袁宗本，韩作颖，岳利娇，武俐，胡斌，关嘉栋，陈林勇，赵晗，陶昆鹏，
申请(专利权)人：山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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