[发明专利]一种补料发酵提高生物煤层气产量的方法

说明书

本发明属于煤层气增产技术领域，具体涉及一种补料发酵提高生物煤层气产量的方法。本发明通过采集煤层中产煤层气微生物菌群的异位富集培养，生物煤层气生成中期或后期补加营养物质增加煤层气产量。本发明选择营养物质或菌群的变化作为营养物质添加的时机点，具有非常强的针对性。与利用煤层本源菌直接产甲烷相比，本发明通过补料发酵提高生物煤层气的产量具有产气量高，产气时间延长的优点。

技术领域

本发明属于煤层气增产技术领域，具体涉及一种补料发酵提高生物煤层气产量的方法。

背景技术

煤层气(CBM)是一种赋存在煤层中的甲烷气体，与燃烧煤相比，燃烧煤层气仅释放一半的CO₂，CO和NOx的排放量减少80％。作为一种清洁能源，煤层气已经引起许多国家的关注和重视。我们国家由于天然气含量较少，因而作为天然气的替代能源，煤层气的开采显得尤为重要。过去的三十年累积的地质数据表明，生物成因气是煤层气的重要来源。从煤中生成二次生物成因气，通常发生在温度低于100℃的浅层，这是煤炭煤化后微生物群落活动的结果。但是，生物生成煤层气过程缓慢，导致其应用收到了制约。因而，如何提高微生物产煤层气的效率是目前需要解决的问题。

煤在某些条件下，可以在微生物的降解过程中产生新的甲烷。由于煤是一种非常复杂的杂环大分子，因此需要多种煤层微生物共同作用逐步降解，最后产生煤层气，基于此，目前普遍采用微生物厌氧降解煤的方法，结合产甲烷菌厌氧产甲烷的特性，以实现微生物增产煤层气。如CN201210035682.0公开了一种利用外源微生物增产煤层气的方法，具体为利用外源菌激活煤层中的本源菌，降解煤表面有机质生成甲烷；CN201610710769.1公开了一种利用本源菌提高煤层气产量的方法；CN201710721266.9公开了一种利用本源真菌提高生物煤层气产量的方法。

发明内容

针对上述问题本发明提供了一种补料发酵提高生物煤层气产量的方法。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种补料发酵提高生物煤层气产量的方法，包括以下步骤：

步骤1，采集多口煤层气井的煤粉和煤层出水样，充氮气以隔绝氧气并以铝箔纸包裹备用；

步骤2，将采集的煤粉和煤层出水样加入富集培养基中，驯化，培养，筛选单位质量煤粉产煤层气最高的菌群作为生物煤层气生产的菌源；

步骤3，将步骤2中筛选好的菌群以体积比为10％的比例加入900mL的产煤层气培养基中发酵，当生物煤层气发酵液中氮含量或磷含量降低至基础水平的氮含量或磷含量或者消耗完毕，或者产甲烷古菌含量降低时，加入0.05～0.2％w/w的营养物质进行煤层气的生物生产；

步骤4，对采集的煤粉和煤层出水样和步骤2中的菌群，提取微生物DNA，以PCR-DGGE方法进行微生物菌群结构分析。

进一步，所述步骤2中富集培养基以5％的煤粉做唯一的碳源、0.2％的氮源、0.4％的磷和钾以及1％的微量元素溶液构成。

再进一步，所述煤粉为无烟煤、烟煤或褐煤中的任意一种；煤粉的颗粒度为60～160目，且需干燥6个月；

所述的氮源为有机氮源或无机氮源；

所述的有机氮源为酵母粉、蛋白胨、大豆水解物或玉米浆干粉中的任意一种；

所述的无机氮源为硫酸铵、氯化铵、硝酸铵或磷酸氢胺中的任意一种；

所述磷和钾为磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾或硝酸钾中的任意一种。