【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于提高煤層氣產(chǎn)量，涉及一種引入外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法，具體涉及一種引入包含有活性污泥菌群的外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法。
技術(shù)介紹
1、天然氣作為一種主要成分為甲烷的氣態(tài)化石能源，主要分布于油田，天然氣田和煤層中。煤作為一種廣泛的資源應(yīng)用于許多方面，世界總的化石燃料約有71.4％以煤的形式儲(chǔ)藏。而cbm是一種在煤層中自生自儲(chǔ)存在的非常規(guī)天然氣，通常以附著為主游離為輔，是煤的伴生礦產(chǎn)資源，其主要成分為甲烷，其余少量的為n2、h2、co2、co等氣體。
2、目前的煤層氣增產(chǎn)辦法中，微生物增強(qiáng)煤層氣因其環(huán)境友好性與可持續(xù)、實(shí)現(xiàn)可能性高等特點(diǎn)，已經(jīng)成為熱點(diǎn)，將微生物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)注入到煤層中，這樣不僅能使煤層具有產(chǎn)生新的甲烷的潛能，而且能通過(guò)煤、蠟和石蠟中微生物的消耗增加儲(chǔ)層滲透性。
3、現(xiàn)階段，微生物增強(qiáng)煤層氣通常有兩種辦法，一是原位生物修復(fù)策略，通過(guò)引入限制性營(yíng)養(yǎng)素來(lái)刺激土著生物體；二是外源微生物刺激強(qiáng)化策略，通過(guò)添加外源微生物和營(yíng)養(yǎng)液來(lái)增強(qiáng)微生物產(chǎn)氣效果。通常，煤不是理想的微生物底物，這是因?yàn)槠鋸?fù)雜且牢固的結(jié)構(gòu)，包括芳族和脂族烴以及含氮、硫和含氧的雜環(huán)化合物。因此，需要來(lái)自水解發(fā)酵細(xì)菌、醋原、同型乙酰原和產(chǎn)甲烷菌的各種細(xì)菌種類(lèi)的協(xié)同努力降解作用。復(fù)雜的煤被水解細(xì)菌解聚為可溶性有機(jī)中間體(包括長(zhǎng)鏈烷烴、長(zhǎng)鏈脂肪酸和單環(huán)芳烴等)，或破碎成小分子的多環(huán)芳烴和酮。其次，這些可溶性有機(jī)中間體被發(fā)酵細(xì)菌、氫營(yíng)養(yǎng)型產(chǎn)乙酸菌和二氧化碳還原型產(chǎn)乙酸菌降解為較小的化合物(即琥珀酸、揮發(fā)性脂肪酸)和產(chǎn)甲烷菌底物(例
4、目前，煤層氣增產(chǎn)方案較少，尚未見(jiàn)高效率的產(chǎn)氣方案。目前大多以選擇篩選木質(zhì)素和煤炭降解細(xì)菌真菌，并通過(guò)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、過(guò)氧化氫預(yù)處理等方式提高煤炭降解效率，更多的是利用從煤層中提取的本源微生物群落在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中富集和濃縮，等待微生物數(shù)量增加之后再注入煤層，但是有關(guān)于外源刺激強(qiáng)化技術(shù)仍舊不夠完善，增產(chǎn)效率提升不高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種引入外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法。所述方法利用外源菌的加入介導(dǎo)電子傳遞，強(qiáng)化煤層的發(fā)酵速率和產(chǎn)氣速率；相較于本源菌發(fā)酵產(chǎn)氣而言，提高了微生物的種類(lèi)和數(shù)量，通過(guò)選擇性培養(yǎng)不斷富集強(qiáng)化微生物產(chǎn)氣，和本源菌產(chǎn)氣相比有著十分顯著的提升。
2、為達(dá)此目的，本專(zhuān)利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種引入外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法，所述方法包括：
4、采用外源物質(zhì)作為強(qiáng)化產(chǎn)氣的外源菌群和外源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與煤粉混合，強(qiáng)化產(chǎn)氣；
5、所述外源物質(zhì)包括活性污泥菌群或活性污泥菌群和煤層采出水菌群的混合物；所述活性污泥菌群包括營(yíng)養(yǎng)液和活性污泥。
6、本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)引入包含有活性污泥菌群的外源菌以促進(jìn)煤層的產(chǎn)氣速率，其原理為：活性污泥菌群含有豐富的水解菌，發(fā)酵菌和產(chǎn)甲烷菌，各類(lèi)菌群相互協(xié)作能夠有效的降解煤產(chǎn)生甲烷。
7、作為本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述引入外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法包括如下步驟：
8、(1)厭氧條件下，混合營(yíng)養(yǎng)液和活性污泥，或混合營(yíng)養(yǎng)液、活性污泥和煤層采出水菌群，得到外源物質(zhì)；
9、(2)混合煤粉與步驟(1)所得外源物質(zhì)，而后進(jìn)行無(wú)氧培養(yǎng)，直至發(fā)酵終點(diǎn)。
10、本專(zhuān)利技術(shù)在厭氧條件下混合營(yíng)養(yǎng)液和活性污泥，營(yíng)養(yǎng)液促進(jìn)活性污泥中微生物的生長(zhǎng)，從而進(jìn)一步提高外源物質(zhì)促進(jìn)產(chǎn)氣的效果；無(wú)氧條件下外源物質(zhì)促進(jìn)煤粉產(chǎn)氣。
11、值得說(shuō)明的是，本專(zhuān)利技術(shù)步驟(1)所述厭氧條件可以是在厭氧瓶中進(jìn)行，厭氧瓶使用前需要在高壓蒸汽滅菌鍋中滅菌；本專(zhuān)利技術(shù)步驟(2)所述發(fā)酵終點(diǎn)為產(chǎn)氣速率為0。
12、作為本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(1)所述營(yíng)養(yǎng)液和活性污泥體積比為(40～60):1，例如可以是40:1、45:1、50:1、55:1或60:1，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。
13、作為本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述營(yíng)養(yǎng)液包括無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基和增效培養(yǎng)基。
14、優(yōu)選地，所述無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基和增效培養(yǎng)基的用量比為1l:(2.4～4.3)g，例如可以是1l:2.4g、1l:2.8g、1l:3.2g、1l:3.6g、1l:4.0g或1l:4.3g，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。
15、本專(zhuān)利技術(shù)所述營(yíng)養(yǎng)液中的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基為活性污泥中微生物生長(zhǎng)所需的基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，所述增效培養(yǎng)基可進(jìn)一步促進(jìn)活性污泥中微生物的生物活性，二者的用量比為1l:(2.4～4.3)g，其中增效培養(yǎng)基的含量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致致?tīng)I(yíng)養(yǎng)液滲透壓過(guò)高，含量過(guò)低則不能達(dá)到促進(jìn)效果。
16、作為本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基包括kno3、nh4cl、k2hpo4、kcl、mgcl2·2h2o、cacl2·2h2o、nahco3以及痕量金屬。
17、優(yōu)選地，所述無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液以濃度計(jì)包括kno3?0.2～0.3g/l，nh4cl0.2～0.3g/l，k2hpo4?0.8～1.5g/l，kcl?0.3～0.4g/l，mgcl2·2h2o?0.08～0.15g/l，cacl2·2h2o?0.1～0.2g/l，nahco3?0.8～1.6g/l以及0.8～1.5ml/l的痕量金屬。
18、示例性的，本專(zhuān)利技術(shù)所述無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中kno3的含量為0.2～0.3g/l，例如可以是0.2g/l、0.22g/l、0.26g/l、0.28g/l或0.3g/l，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。
19、所述nh4cl的含量為0.2～0.3g/l，例如可以是0.2g/l、0.22g/l、0.26g/l、0.28g/l或0.3g/l，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。
20、所述k2hpo4的含量為0.8～1.5g/l，例如可以是0.8g/l、1.0g/l、1.2g/l、1.4g/l或1.5g/l，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。
21、所述kcl的含量為0.3～0.4g/l，例如可以是0.3g/l、0.32g/l、0.34g/l、0.36g/l、0.38g/l或0.4g/l，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。
22、所述mgcl2·2h2o的含量為0.08～0.15g/l，例如可以是0.08g/l、0.10g/l、0.12g/l、0.14g/l或0.15g/l，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。
23、所述cacl2·2h2o的含量為0.1～0.2g/l，例如可以是0.1g/l、0.13g/l、0.16g/l或0.19g/l，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種引入外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引入外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的引入外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法，其特征在于，步驟(1)所述營(yíng)養(yǎng)液和活性污泥體積比為(40～60):1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的引入外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法，其特征在于，所述營(yíng)養(yǎng)液包括無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基和增效培養(yǎng)基；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的引入外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法，其特征在于，所述無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基包括KNO3、NH4Cl、K2HPO4、KCl、MgCl2·2H2O、CaCl2·2H2O、NaHCO3以及痕量金屬；
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的引入外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法，其特征在于，所述增效培養(yǎng)基包括酵母浸粉和蛋白胨；
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的引入外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法，其特征在于，所述煤層采出水菌群通過(guò)煤層采出水過(guò)濾得到。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的引入外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的引入外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法，其特征在于，所述煤層采出水和所述活性污泥菌群的體積比為(0.5～1.5):1。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的引入外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法，其特征在于，所述無(wú)氧培養(yǎng)的時(shí)間為40～100天，優(yōu)選為50～80天，進(jìn)一步優(yōu)選為60天；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種引入外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引入外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的引入外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法，其特征在于，步驟(1)所述營(yíng)養(yǎng)液和活性污泥體積比為(40～60):1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的引入外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法，其特征在于，所述營(yíng)養(yǎng)液包括無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基和增效培養(yǎng)基；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的引入外源菌促進(jìn)煤層強(qiáng)化產(chǎn)氣的方法，其特征在于，所述無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基包括kno3、nh4cl、k2hpo4、kcl、mgcl2·2h2o、cacl2·2h2o、nahco3以及痕量金屬；
6.根...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄧澤，孫粉錦，王紅巖，李五忠，趙群，田文廣，張繼東，祁靈，李亞男，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中國(guó)石油天然氣股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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