本发明专利技术提供了一种促进厌氧消化器启动及加速丙酸转化为甲烷的方法，该方法先制备复合菌，并以质量百分比1％‑20％的比例，将固型载体添加至于上述复合菌中，并接种于含1500‑10000ppm丙酸钠，pH＝7.0‑8.5的无菌厌氧BCTY培养基中，于40℃下，厌氧静置培养。本发明专利技术可大幅提高丙酸的降解率和大幅缩短丙酸完全降解所需的时间；本发明专利技术对丙酸代谢转化甲烷的运行效率具有显著的促进作用；本发明专利技术可有效促进厌氧消化系统中H2的转运代谢，使系统维持在较低的氢分压状态，使得厌氧消化系统更加稳定，抗逆行更强，大幅度提升运行负荷。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发酵工程领域，具体涉及一种促进厌氧消化器启动及加速丙酸转化为甲烷的方法。
技术介绍
厌氧消化体系中，乙酸、丙酸、丁酸等有机酸的积累常导致厌氧消化系统酸化，有机负荷降低甚至整个系统崩溃。然而，作为有机废弃物厌氧转化的重要中间代谢产物，乙酸、丙酸、丁酸却难以降解。短链脂肪酸(如乙、丙和丁酸)是沼气发酵过程中的重要中间代谢产物，其代谢转化是控制沼气发酵过程的重要环节。但在标准状况下，这些脂肪酸的厌氧氧化反应是一个吸热反应(吉布斯自由能ΔG>0)，不能自发发生。在没有其它电子受体条件下，短链脂肪酸的降解需要通过脂肪酸氧化菌与产甲烷古菌偶联，通过互营代谢作用才能完成。微生物互营代谢是有机质降解产甲烷过程中的限速步骤，参与这步代谢的互营菌营养条件苛刻、获取的能量低、生长缓慢，极大的限制了脂肪酸的代谢。此外，在互营代谢过程中，脂肪酸氧化菌与产甲烷古菌之间必须建立良好的物质、能量传递，才能实现互营代谢的顺利进行。丙酸的降解需要更多的能量和更低的氢分压，因此比其他短链脂肪酸更难降解。因此，控制丙酸的正常代谢也是维持沼气发酵过程正常进行的关键问题。
技术实现思路
针对现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种促进厌氧消化器启动及加速丙酸转化为甲烷的方法，该方法包括如下步骤：(1)复合菌的制备：1)以右旋糖酐废水厌氧消化器出水为原始接种物，以丙酸钠作为碳源，进行接种培养至培养物中丙酸降解率达到50-80％，甲烷含量为30-50％；2)将步骤1)所得物转移到新鲜培养基培养，并按每ml步骤1)培养液，加入如下细菌：3)将步骤2)所得物进行密封培养，即得所述快速解除丙酸积累的复合菌；(2)配制新鲜培养基，加入终浓度为3000mg/L的丙酸钠，接种10％步骤(1)所得复合菌，40℃静置培养至丙酸降解率达到50-80％，甲烷含量为30-50％；(3)将步骤(2)所述培养物转移至新鲜培养基，以质量百分比1-20％的比例加入固型载体，所述固型载体包括内径为6-15mm的生物环、粒径为50-250μm的空心玻璃微珠、粒径为1-5mm的活性炭、直径为5-12mm的实心PV球、体积密度为0.1-0.2g/cm3的活性炭毡中的一种；(4)将步骤(3)所得物密封并静置培养，直至丙酸降解率达70-100％，即为完成丙酸厌氧消化系统的启动过程；丙酸厌氧消化系统启动完成后继续添加1-30g/L的丙酸钠，40℃静置培养，即为丙酸厌氧消化系统启动后运行过程。在步骤1)接种时，接种量为1-20％，培养条件为于25-55℃、pH＝6.0-9.0下密封培养。优选的，丙酸钠的添加量为1500-10000mg/L。所述培养基，按每升培养基计，包括1gNH4Cl，1g酵母粉，1g胰蛋白胨，0.5g半胱氨酸盐酸盐，50ml大量元素溶液，10ml微量元素溶液，10ml维生素141，10mg刃天青；所述大量元素每升包括6gKH2PO4，12gNaCl，2gMgCl2·6H2O，1.6gCaCl2·2H2O；所述微量元素溶液每升包括12.8g氨基三乙酸，1.35gFeCl3·6H2O，0.1gMnCl2·4H2O，0.1gCoCl2·6H2O，0.1gZnCl2，0.025gCuCl2·2H2O，0.01gH3BO3，0.024gNa2MoO4·2H2O，1gNaCl，0.12gNiCl2·6H2O，0.026gNa2SeO3·5H2O。步骤3)中培养条件为：培养温度为25-55℃，pH为6.0-9.0。优选的，所述固型载体为粒径为1-5mm的活性炭或粒径为50-250μm的空心玻璃微珠。更优选的，所述固型载体为粒径为1-5mm的活性炭。本专利技术的有益效果：1、本专利技术可大幅提高丙酸的降解率和大幅缩短丙酸完全降解所需的时间；2、本专利技术对丙酸代谢转化甲烷的运行效率具有显著的促进作用；3、本专利技术可有效促进厌氧消化系统中H2的转运代谢，使系统维持在较低的氢分压状态，使得厌氧消化系统更加稳定，抗逆行更强，大幅度提升运行负荷。附图说明图1为本专利技术复合菌对丙酸的水解能力图；图2为复合菌群对pH的适应能力图；图3为复合菌群对丙酸钠的代谢能力图；图4和图5为空心玻璃微珠对丙酸互营氧化的影响；图6为固型载体促进丙酸厌氧消化系统快速启动的效果图；图7为固型载体加速丙酸厌氧消化系统丙酸转化产甲烷的效果图；图8为不同固型载体含量对丙酸互营代谢的影响结果图，其中，A、B表示丙酸互营代谢启动阶段(1ST)的丙酸降解率和产甲烷情况，C、D表示丙酸互营代谢运行阶段(2ST)的丙酸降解率和产甲烷情况；图9为本专利技术固型载体对厌氧消化系统中氢分压及运行负荷的影响结果图。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本专利技术进行进一步的说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述
技术实现思路
所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。下述实施例中所用的BCTY培养基的配方为：按每升培养基计，由1gNH4Cl，1g酵母粉，1g胰蛋白胨，0.5g半胱氨酸盐酸盐，50ml大量元素溶液，10ml微量元素溶液，10ml维生素141，10mg刃天青；所述大量元素每升包括6gKH2PO4，12gNaCl，2gMgCl2·6H2O，1.6gCaCl2·2H2O；所述微量元素溶液每升包括12.8g氨基三乙酸，1.35gFeCl3·6H2O，0.1gMnCl2·4H2O，0.1gCoCl2·6H2O，0.1gZnCl2，0.025gCuCl2·2H2O，0.01gH3BO3，0.024gNa2MoO4·2H2O，1gNaCl，0.12gNiCl2·6H2O，0.026gNa2SeO3·5H2O组成。实施例1配制厌氧的BCTY培养液，加入终浓度为3000mg/L的丙酸钠，分装150ml于250ml厌氧瓶中，接种10％(V/V)右旋糖酐废水厌氧消化器出水，密封，40℃静止培养。待丙酸降解率达到80％，甲烷含量为50％左右，按照以下三种方案添加功能菌株(个细胞/ml培养液)：方案一：Pelotomaculumschinkii2.5×107，Pelotomaculumpropionicicum1×107，Syntrophobacterwolinii1×106，Methanospirillumhungatei4×106，Methanoculleuspalmolei5×106，Methanoculleusbourgensis5×106，Methanosarcinabarkeri5×106，Methanosarcinamazei1×107。方案二：Pelotomaculumschinkii4×107，Pelotomaculumpropionicicum1.5×107，Syntrophobacterwolinii3×106，Methanospirillumhungatei1.4×107，Methanoculleuspalmolei1×107，Methanoculleusbourgensis1×107，Methanosarcinabarkeri1.5×107，Methanosarcinamazei2×107。方案三：Pelotomaculumsch本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种促进厌氧消化器启动及加速丙酸转化为甲烷的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)复合菌的制备：1)以右旋糖酐废水厌氧消化器出水为原始接种物，以丙酸钠作为碳源，进行接种培养至培养物中丙酸降解率达到50‑80％，甲烷含量为30‑50％；2)将步骤1)所得物转移到新鲜培养基培养，并按每ml步骤1)培养液，加入如下细菌：3)将步骤2)所得物进行密封培养，即得所述快速解除丙酸积累的复合菌；(2)配制新鲜培养基，加入终浓度为3000mg/L的丙酸钠，接种10％步骤(1)所得复合菌，40℃静置培养至丙酸降解率达到50‑80％，甲烷含量为30‑50％；(3)将步骤(2)所述培养物转移至新鲜培养基，以质量百分比1‑20％的比例加入固型载体，所述固型载体包括内径为6‑15mm的生物环、粒径为50‑250μm的空心玻璃微珠、粒径为1‑5mm的活性炭、直径为5‑12mm的实心PV球、体积密度为0.1‑0.2g/cm3的活性炭毡中的一种；(4)将步骤(3)所得物密封并静置培养，直至丙酸降解率达70‑100％，即为完成丙酸厌氧消化系统的启动过程；丙酸厌氧消化系统启动完成后继续添加1‑30g/L的丙酸钠，40℃静置培养，即为丙酸厌氧消化系统启动后运行过程。...
【技术特征摘要】
1.一种促进厌氧消化器启动及加速丙酸转化为甲烷的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)复合菌的制备：1)以右旋糖酐废水厌氧消化器出水为原始接种物，以丙酸钠作为碳源，进行接种培养至培养物中丙酸降解率达到50-80％，甲烷含量为30-50％；2)将步骤1)所得物转移到新鲜培养基培养，并按每ml步骤1)培养液，加入如下细菌：3)将步骤2)所得物进行密封培养，即得所述快速解除丙酸积累的复合菌；(2)配制新鲜培养基，加入终浓度为3000mg/L的丙酸钠，接种10％步骤(1)所得复合菌，40℃静置培养至丙酸降解率达到50-80％，甲烷含量为30-50％；(3)将步骤(2)所述培养物转移至新鲜培养基，以质量百分比1-20％的比例加入固型载体，所述固型载体包括内径为6-15mm的生物环、粒径为50-250μm的空心玻璃微珠、粒径为1-5mm的活性炭、直径为5-12mm的实心PV球、体积密度为0.1-0.2g/cm3的活性炭毡中的一种；(4)将步骤(3)所得物密封并静置培养，直至丙酸降解率达70-100％，即为完成丙酸厌氧消化系统的启动过程；丙酸厌氧消化系统启动完成后继续添加1-30g/L的丙酸钠，40℃静置培养，即为丙酸厌氧消化系统启动后运行过程。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其特征在于，在步骤1)接种时，接种量为1-...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄艳，马诗淳，凡慧，邓宇，张敏，施国中，王春芳，尹小波，
申请(专利权)人：农业部沼气科学研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51
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