[实用新型]低阶煤微生物分级降解反应器

说明书

本实用新型公开了一种低阶煤微生物分级降解反应器，包括支架，支架上设有反应箱、旋转搅拌体、全密封轴承、紫光灯、加料斗、三角带、电机、电机带轮、调速器、球阀、挡板、玻璃视窗。本实用新型的结构简单、设计合理，实现及使用操作方便，降解效果好，便于推广使用。

技术领域

本实用新型属于微生物反应器技术领域，涉及一种低阶煤微生物分级降解反应器。

背景技术

能源和材料是人类赖以生存和社会发展的基础，一直以来世界各国的能源都是以化石能源为主，而占主导地位的是石油、煤炭和天然气。我国是一个石油和天然气相对贫乏的国家，主要能源为煤炭，探明储量(2015年底)为1145亿万吨，占全球储量的12.8％。我国的主要能源消费为煤炭，其占有率高于60％，未来较长时间煤炭消费占据我国能源消费主导地位的现状不会改变。

煤炭，按煤化程度可以粗略的分为低阶煤和高阶煤。低阶煤是指煤化程度较低的煤。若按照我国煤炭的分类，低阶煤包括褐煤、风化长焰煤、不粘煤、弱粘煤和气煤等，高阶煤包括肥煤、瘦煤、贫煤、无烟煤等；而美国的煤炭划分方法，低阶煤则包括褐煤和次烟煤，高阶煤包括烟煤和无烟煤。

随着世界各地对于高阶优质煤的抢先开采，低阶煤在煤炭总量中所占比例越来越高。在我国这样以煤炭为主要一次能源的国家，加强低阶煤的清洁高效利用越来越受到政府和学者的关注。低阶煤的加工利用方式主要有直接燃烧发电，液化、气化、热解和炼焦等，而这些传统的加工利用方式均存在较大的弊端，低阶煤具有热值低、水分高等特点，这就导致其热效率低。低阶煤的气化、液化、热解、炼焦等加工方式一般需要高温高压，对设备要求也高，能耗巨大。低阶煤中含有较高的N、O、S元素以及灰分，因此，低阶煤在燃烧过程中除了产生二氧化碳、碳氢化合物外，还会生成大量烟尘、氮氧化物、硫氧化物等污染物；除此之外，煤炭由于和其他矿物伴生，还会导致重金属元素等污染。随着世界各国对环保的严格要求，以及工业向低能、环保、绿色、安全方向转变，低阶煤的传统加工利用方式受到极大的限制。故而，低阶煤走高效洁净利用是其可持续发展的必然道路。

煤是亿万年前埋在地下的植物遗体经过复杂的生物化学作用和物理化学作用转变而成的沉积有机矿产，是多种高分子化合物和矿物质组成的混合物。煤化程度越低稠环结构越少，脂肪链状结构越多，含有更多类木质素结构，其结构更趋近于原始植物残体，越有利于被微生物降解。煤的微生物转化(或称微生物溶煤，煤的微生物降解)指利用真菌、细菌和放线菌等微生物的作用来实现煤的溶解、降解、液化或气化，以获取清洁燃料和其它化学品，该过程具有设备要求简单、转化条件温和、能耗低、产物利用价值高等一系列优点。利用微生物转化煤，实现煤炭的清洁利用融合了生物技术、矿物加工和化学化工等学科的前沿技术，在低阶煤(褐煤和次烟煤)的综合利用方面具有广阔的发展前景。

经过三十多年的研究和发展，煤的微生物转化研究已取得了喜人的成果，但也存在很多难题亟待解决，比如：高效稳定降解煤的菌株有限且缺乏普适性。针对这一难题，研究者们在微生物降解煤的ABCDE机理及煤风化过程中菌群的演替规律(即：煤自然风化的早期起降解作用的主要是放线菌，其次是细菌，最后为真菌)的基础上，通过菌-煤匹配实验，筛选出了对低阶煤具有较高降解能力的放线菌(A)、细菌(B)和真菌(C)，并建立了低阶煤分级降解的方法。通过大量实验证明该分级降解的方法对低阶煤具有普遍的高降解率，解决了低阶煤降解缺乏高效降解菌及降解菌缺乏普适性的问题。为了进行低阶煤分级降解的工业化实现，本实用新型设计出了低阶煤微生物分级降解的反应器。以期通过该反应器对低阶煤进行分级降解，从而实现煤的溶解、降解、液化或气化，以获取清洁燃料和其它化学品，清洁高效的实现低阶煤的集约型加工利用。