一种加速垃圾填埋场甲烷氧化制剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种加速垃圾填埋场甲烷氧化制剂及其制备方法和应用，制剂包括信号分子AHLs和AI‑2，其中AHLs类包含C4‑HSL、C6‑HSL、C8‑HSL、3‑oxo‑C6‑HSL以及3‑oxo‑C8‑HSL，制备方法包括如下步骤：将分泌对应信号分子的不同细菌分别培养至对数期，所得培养液分别萃取提取对应培养液中的信号分子，然后将所得信号分子按配比混合。本发明专利技术将加速垃圾填埋场甲烷氧化制剂分别注射至垃圾填埋层的不同高度处。本发明专利技术利用外源添加微生物信号分子作为甲烷氧化制剂，提高垃圾填埋处信号分子的含量，从而减低填埋场中的甲烷含量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及土壤污染治理领域，具体涉及一种加速垃圾填埋场甲烷氧化制剂的制备及其应用，利用外源添加微生物信号分子作为甲烷氧化制剂，提高垃圾填埋处信号分子的含量，从而减低填埋场中的甲烷含量。
技术介绍
人类活动排放的温室气体所导致的全球变暖已成为世界重大环境问题之一。在温室气体中，CO2、CH4和氟氯烃构成了最主要的温室效应。研究结果显示，CH4在近200年内呈加速上升态势，若不加以控制，预计2030年大气中CH4将达2.34μL·L-1，可能成为温室效应的主要因素。由于CH4的温室效应为CO2的21倍，可见，若甲烷尽可能多地被氧化而转化为CO2，则总释放气体的增温潜能会大幅下降，起到了温室气体减排的作用。我国的垃圾填埋场绝大多数都采用厌氧填埋工艺，此种工艺甲烷产生率较高，稳定态填埋气中CH4含量约占45％～60％。作为《京都议定书》签约国，找到一种经济高效的减少填埋场CH4排放的方法十分必要，而填埋场甲烷氧化是控制甲烷释放的一种经济高效的手段甲烷氧化主要是由甲烷氧化细菌完成的。甲烷氧化菌是甲基氧化菌的一个分支，其独特之处在干其能利用甲烷作为唯一的碳源和能源，将甲烷氧化为二氧化碳。此外甲烷氧化细菌还能参与其它一些重要的生态过程。但由于填埋场中甲烷氧化菌的活性较低，能够氧化的甲烷量较少，所以目前垃圾填埋场中甲烷氧化的作用不明显。申请号为201310521595.0的中国专利技术专利提供了甲烷氧化菌菌液的制备方法、垃圾填埋场覆盖材料及垃圾填埋场甲烷减排的方法，指出了以矿化垃圾作为甲烷氧化菌菌种来源，以渗滤液作为培养基混合培养甲烷氧化菌，得到甲烷氧化菌菌液来氧化甲烷。但由于操作比较复杂，成功率较低且成本较高，所以该方法难以大规模使用。申请号为201010157441.4的中国专利技术专利公布了一种加强填埋场覆盖层甲烷氧化的方法，涉及一种能富集矿化垃圾内部嗜甲烷微生物的方法，将糖溶液加入矿化垃圾后驯化为覆盖层材料铺在生活垃圾表面来提高覆盖层的甲烷氧化效率。虽然成本较低，比普通的填埋场覆盖材料的甲烷氧化效率要高，但甲烷氧化量还是有限，而且不适合大规模使用。
技术实现思路
本专利技术提供一种加速垃圾填埋场甲烷氧化的方法，采用不同的微生物分泌的信号分子，提高垃圾中信号分子的含量，增强垃圾中甲烷氧化菌的活性，将产生的甲烷含量显著降低。一种加速垃圾填埋场甲烷氧化制剂，包括信号分子AHLs和自诱导物AI-2(Autoinducer-2)，其中AHLs类包含N-butanoyl-homoserinelacton(C4-HSL)、N-hexanoyl-homoserinelacton(C6-HSL)、N-octanoyl-homoserinelactone(C8-HSL)、N-3-oxo-hexanoyl-homoserinelactone(3-oxo-C6-HSL)以及N-3-oxo-octanoyl-homoserinelactone(3-oxo-C8-HSL)，以质量百分比计组成如下：各组分的质量百分比之和是100％。进一步优选，以质量百分比计组成如下：各组分的质量百分比之和是100％。在上述优选范围内制备得到的制剂可使垃圾填埋场的甲烷含量降低55％以上。更进一步优选地，以质量百分比计组成如下：各组分的质量百分比之和是100％。在上述优选范围内制备得到的制剂可使垃圾填埋场的甲烷含量降低80％左右。最优选地，以质量百分比计组成如下：在上述优选范围内制备得到的制剂可使垃圾填埋场的甲烷含量降低达85％。本专利技术还提供一种如所述加速垃圾填埋场甲烷氧化制剂的制备方法，包括如下步骤：将分泌对应信号分子的不同细菌分别培养至对数期，所得培养液分别萃取提取对应培养液中的信号分子，然后将所得信号分子按配比混合。作为优选，分泌所述信号分子的细菌购买自中国普通微生物菌种保藏管理中心，包括铜绿假单胞菌(分泌C4-HSL)，保藏编号为CGMCCNO.1.2421；恶臭假单胞菌(分泌3-oxo-C6-HSL和3-oxo-C8-HSL)，保藏编号为CGMCCNO.1.2309；荧光假单胞菌(分泌C6-HSL)，保藏编号为CGMCCNO.1.3202；茄科罗尔斯通氏菌(分泌C8-HSL)，保藏编号为CGMCCNO.1.2839；大肠埃希氏菌(分泌AI-2)，保藏编号为CGMCCNO.1.4244。优选地，培养细菌所用培养基为LB培养基或casein培养基；进一步优选为casein培养基。细菌的培养条件为37℃，250rpm。LB培养基的成分组分为：蛋白胨10g/L、酵母膏5g/L、NaCl5g/L、pH7.0。casein培养基：NaCl1g/L、MgSO40.2g/L、KH2PO40.5g/L、Na2HPO41.5g/L、NH4NO31g/L、酪蛋白10g/L、pH7.2。优选地，萃取所用溶剂为乙酸乙酯、甲醇或乙腈。进一步优选，所用溶剂为乙酸乙酯。优选地，所述溶剂需进行酸化方可用于信号分子的浓缩提纯，酸化处理所用试剂为冰乙酸、盐酸或甲酸。本专利技术中将不同菌种在各自培养基中培养至对数期，然后分别从对应的培养液中提取信号分子，最后将所提取的信号分子按配比混合。本专利技术还提供一种加速垃圾填埋场甲烷氧化的方法，包括如下步骤：将所述加速垃圾填埋场甲烷氧化制剂分别注射至垃圾填埋层的不同高度处，优选为顶部、中部和底部。具体的，通过深注射的方法将该加速甲烷氧化制剂添加到垃圾中，注射的深度有三处，分别为垃圾的顶部，中部和底部。具体操作为：在垃圾填埋场上划区设点，利用钢针或借助打井，伸至垃圾内部不同深度分别注射试剂。用量为每吨垃圾100～1000mg，每2～4天注射一次，注射10～15次，能够显著去除垃圾填埋场产生的甲烷含量。最优选的，甲烷氧化制剂的添加处为垃圾中部。群体感应作为一种广泛存在于细胞间的交流调控机制，具有调控诱导细胞定向生长及胞外代谢产物合成的功能，同时也发现加入信号分子能使甲烷氧化菌产生生物膜，增强抵抗外界干扰的能力，这对提高甲烷氧化菌的活性具有重要作用。本专利技术将不同种类群体感应的信号分子作为加速垃圾填埋场甲烷氧化制剂，能够显著提高填埋场中甲烷氧化菌的活性，显著地去除了甲烷含量，而且操作简单，成本较低，是一种较好的实现垃圾填埋场甲烷氧化的方法。为了保证一定甲烷去除率的前提下降低成本，添加的制剂用量为每吨垃圾300～700mg。本专利技术对制剂的添加量及制备过程进行了优化，本专利技术能在较少的制剂使用量的情况下，达到较高的去除甲烷的效果，而且通过施加不同种类的信号分子，能够对不同的受体菌(包括革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌)都产生作用，使甲烷的去除效率更高。具体实施方式实施例1(1)对分泌信号分子的细菌进行培养，采用LB培养基，培养基的成分组分为：蛋白胨10g/L、酵母膏5g/L、NaCl5g/L、pH7.0，将不同菌种在各自培养基中培养至对数期。(2)对分泌信号分子的细菌进行培养，采用casein培养基：NaCl1g/L、MgSO40.2g/L、KH2PO40.5g/L、Na2HPO41.5g/L、NH4NO31g/L、酪蛋白10g/L、pH7.2，将不同菌种在各自培养基中培养至对数期。(3)通过比较，发现casein培养基的效果好于LB培养本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加速垃圾填埋场甲烷氧化制剂，其特征在于，包括信号分子AHLs和AI‑2，以质量百分比计组成如下：各组分的质量百分比之和是100％。

【技术特征摘要】
1.一种加速垃圾填埋场甲烷氧化制剂，其特征在于，包括信号分子AHLs和AI-2，以质量百分比计组成如下：各组分的质量百分比之和是100％。2.如权利要求1所述加速垃圾填埋场甲烷氧化制剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将分泌对应信号分子的不同细菌分别培养至对数期，所得培养液分别萃取提取对应培养液中的信号分子，然后将所述信号分子按配比混合。3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，培养细菌所用培养基为LB培养基或casein培养基。4.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，萃取所用溶剂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪美贞，陈健，杨召飞，黄超民，沈东升，殷峻，申屠佳丽，李娜，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33