【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于煤氣層增產(chǎn)，具體涉及一種促進(jìn)煤巖原位生物氣化的營養(yǎng)液及其制備方法與應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、目前，促進(jìn)煤生物氣化為煤層氣，煤層氣又稱瓦斯，其主要成分是甲烷，是一種清潔能源。與燃燒煤相比，燃燒煤層氣僅釋放一半的co2，且co和nox的排放量減少80％。在自然狀態(tài)下，微生物厭氧發(fā)酵是煤層氣生成的重要原因，該過程需要多種煤層微生物協(xié)同作用，將由許多非常復(fù)雜的雜環(huán)大分子構(gòu)成的煤逐步降解，最后生成煤層氣。但由于各種條件制約，微生物分解煤生成煤層氣的過程緩慢，煤層氣的高效利用受到了一定制約。當(dāng)前，煤層氣高效原位生物氣化是煤系產(chǎn)業(yè)“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)、煤炭清潔利用的重要途徑，而揭示制約煤巖高效生物產(chǎn)氣的關(guān)鍵因素成為亟待攻克的技術(shù)難關(guān)。
2、目前，常使用添加外源微生物、營養(yǎng)液刺激本源微生物的方法。cn?107058451a公開了一種利用微生物復(fù)合菌劑降解轉(zhuǎn)化低階煤以增產(chǎn)煤層氣的方法，該方法將好氧復(fù)合菌劑和厭氧復(fù)合菌劑分階段注入低階煤層，交替實現(xiàn)好氧和厭氧環(huán)境，但地下煤層環(huán)境相對惡劣，其中作為微生物生長所必須的n、p以及某些微量必需元素可能不足，簡單添加外源微生物常存在產(chǎn)氣量、產(chǎn)氣速率仍然較低的缺陷。
3、cn?111155975a公開了一種補(bǔ)料發(fā)酵提高生物煤層氣產(chǎn)量的方法，該專利通過采集煤層中產(chǎn)煤層氣微生物菌群的異位富集培養(yǎng)，生物煤層氣生成中期或后期補(bǔ)加營養(yǎng)物質(zhì)增加煤層氣產(chǎn)量，但并沒有詳細(xì)考慮地下煤層中的環(huán)境狀況，因而存在與煤層環(huán)境不一定相適應(yīng)，可能造成營養(yǎng)鹽浪費、地下水環(huán)境污染的問題。
4、cn?10
5、cn?113667594a公開了一種低溫高寒地區(qū)新型煤層氣生物工程恒溫培養(yǎng)池該專利通過搭建暖棚，建設(shè)基座、太陽能電池板組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和電能儲存箱等，形成一套恒溫培養(yǎng)系統(tǒng)，解決了煤層氣生物工程在低溫高寒地區(qū)營養(yǎng)液溫度難以滿足細(xì)菌活性的問題，但設(shè)備建設(shè)相對復(fù)雜，且地下煤層的冬夏溫度變化較小。
6、上述專利雖然提供了多種提高煤層氣產(chǎn)量的方法，但是上述方法并不能完全適用于地下煤層中的環(huán)境，甚至可能造成更進(jìn)一步的地下水環(huán)境污染，生物產(chǎn)氣增量也沒有顯著提高。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種促進(jìn)煤巖原位生物氣化的營養(yǎng)液及其制備方法與應(yīng)用。所述營養(yǎng)液能夠刺激微生物生長，促進(jìn)煤層持續(xù)產(chǎn)氣，提高產(chǎn)氣速率和產(chǎn)氣量；且所述營養(yǎng)液無需考慮煤層溫度變化，成本較低，是一種能夠綠色環(huán)保地提高煤層原位產(chǎn)氣的營養(yǎng)液。
2、為達(dá)此目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供了一種促進(jìn)煤巖原位生物氣化的營養(yǎng)液，所述營養(yǎng)液包括無機(jī)鹽培養(yǎng)基和增效培養(yǎng)基；
4、所述無機(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:4g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。
5、本專利技術(shù)所述無機(jī)鹽培養(yǎng)基可以為微生物的生長提供基礎(chǔ)營養(yǎng)物質(zhì)，所述增效培養(yǎng)基用于為微生物生長提供有機(jī)氮源和生物活性物質(zhì)；其中增效培養(yǎng)基的含量過高會導(dǎo)致營養(yǎng)液滲透壓增高，不利于微生物生長；含量過低則會影響營養(yǎng)液促進(jìn)煤巖生物氣化的效果。
6、作為本專利技術(shù)的一個優(yōu)選技術(shù)方案，所述無機(jī)鹽培養(yǎng)基包括電子受體、氮源、磷源、穩(wěn)定劑、酶輔因子、緩沖劑以及痕量金屬母液。
7、優(yōu)選地，所述無機(jī)鹽培養(yǎng)基以濃度計包括：0.2～0.3g/l的電子受體，0.2～0.3g/l的氮源，0.8～1.5g/l的磷源，0.3～0.4g/l的穩(wěn)定劑，0.2～0.35g/l的酶輔因子，0.8～1.6g/l的緩沖劑以及8～15ml/l的痕量金屬母液。
8、示例性的，本專利技術(shù)所述無機(jī)鹽培養(yǎng)基中電子受體的濃度為0.2～0.3g/l，例如可以是0.2g/l、0.22g/l、0.24g/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。
9、所述氮源的濃度為0.2～0.3g/l，例如可以是0.2g/l、0.22g/l、0.24g/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。
10、所述磷源的濃度為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。
11、所述穩(wěn)定劑的濃度為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。
12、所述酶輔因子的濃度為0.2～0.35g/l，例如可以是0.2g/l、0.23g/l、0.26g/l、0.29g/l、0.32g/l或0.35g/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。
13、所述緩沖劑的濃度為0.8～1.6g/l，例如可以是0.8g/l、1.0g/l、1.2g/l、1.4g/l或1.6g/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。
14、所述痕量金屬母液的濃度為8～15ml/l，例如可以是8ml/l、10ml/l、12ml/l或15ml/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。
15、優(yōu)選地，所述電子受體包括硝酸鉀和/或硝酸鈉。
16、值得說明的是，本專利技術(shù)所述受體電子用量的計算方式，如下所述：
17、煤粉中的可生物利用碳(ca)中的一部分(a％)需要水解菌/厭氧降解菌作用活化利用(c:h≈1:4)，轉(zhuǎn)化為二氧化碳；另一部分(b％)則易于發(fā)酵酸化結(jié)合產(chǎn)甲烷菌生產(chǎn)甲烷，a％+b％＝100％。
18、其中，可生物利用碳(ca)＝煤粉質(zhì)量×含碳量×c可生物利用百分比。
19、然后，再利用原理計算得到受體電子用量。
20、優(yōu)選地，所述氮源包括氯化銨、硝酸銨或硫化銨中的任意一種或至少兩種的組合，典型但非限制性的組合包括氯化銨和硝酸銨的組合，氯化銨和硫化銨的組合，硝酸銨和硫化銨的組合，或氯化銨、硝酸銨硫化銨的組合。
21、優(yōu)選地，所述磷源包括磷酸氫二鉀和/或磷酸氫二鈉。
22、值得說明的是，本專利技術(shù)所述營養(yǎng)液中氮源和磷源的計算方法如下所述：
23、按微生物生長所需要的能量物質(zhì)比例(bod5:n:p是100:5:1)計算，則1g煤(0.1gca)需要0.001mol/20＝5本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種促進(jìn)煤巖原位生物氣化的營養(yǎng)液，其特征在于，所述營養(yǎng)液包括無機(jī)鹽培養(yǎng)基和增效培養(yǎng)基；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的促進(jìn)煤巖原位生物氣化的營養(yǎng)液，其特征在于，所述無機(jī)鹽培養(yǎng)基包括電子受體、氮源、磷源、穩(wěn)定劑、酶輔因子、緩沖劑以及痕量金屬母液；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的促進(jìn)煤巖原位生物氣化的營養(yǎng)液，其特征在于，所述電子受體包括硝酸鉀和/或硝酸鈉；
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的促進(jìn)煤巖原位生物氣化的營養(yǎng)液，其特征在于，所述酶輔因子包括MgCl2·2H2O和CaCl2·2H2O；
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的促進(jìn)煤巖原位生物氣化的營養(yǎng)液，其特征在于，所述痕量金屬母液以濃度計包括：MnCl2·4H2O?800～1500mg/L，ZnCl2500～1000mg/L，H3BO3?200～500mg/L，CuCl2?50～120mg/L，NiCl2·6H2O50～120mg/L，Na2MoO4.2H2O?150～250mg/L，CoCl2·6H2O?200～300mg/L以及檸檬酸Fe(III)800～1500mg/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-
7.一種如權(quán)利要求1-6任一項所述促進(jìn)煤巖原位生物氣化的營養(yǎng)液的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述混合的轉(zhuǎn)速為50～100r/min，時間為20～40s；
9.一種如權(quán)利要求1-6任一項所述促進(jìn)煤巖原位生物氣化的營養(yǎng)液的應(yīng)用，其特征在于，所述應(yīng)用包括如下步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，所述煤粉、外源菌菌劑以及營養(yǎng)液的用量比為1g:(1～2)mL:(45～55)mL；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種促進(jìn)煤巖原位生物氣化的營養(yǎng)液，其特征在于，所述營養(yǎng)液包括無機(jī)鹽培養(yǎng)基和增效培養(yǎng)基；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的促進(jìn)煤巖原位生物氣化的營養(yǎng)液，其特征在于，所述無機(jī)鹽培養(yǎng)基包括電子受體、氮源、磷源、穩(wěn)定劑、酶輔因子、緩沖劑以及痕量金屬母液；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的促進(jìn)煤巖原位生物氣化的營養(yǎng)液，其特征在于，所述電子受體包括硝酸鉀和/或硝酸鈉；
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的促進(jìn)煤巖原位生物氣化的營養(yǎng)液，其特征在于，所述酶輔因子包括mgcl2·2h2o和cacl2·2h2o；
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的促進(jìn)煤巖原位生物氣化的營養(yǎng)液，其特征在于，所述痕量金屬母液以濃度計包括：mncl2·4h2o?800～1500mg/l，zncl2500～1000mg/l，h3bo3?200～500mg/l，cucl2?50～120mg/l，nicl2·6h2o50～1...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄧澤，孫粉錦，王紅巖，趙群，李五忠，田文廣，張繼東，祁靈，李亞男，
申請(專利權(quán))人：中國石油天然氣股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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