本发明专利技术的目的在于提供一种用于加速微生物催化转化CO2产CH4的方法，属于CO2微生物转化技术领域，所述方法的工作流程包括建立微生物厌氧转化装置，对接种物进行预处理；配置含有抗生素的微生物培养基质，抗生素以青霉素效果较为显著，调节温度及pH后，对微生物厌氧转化装置进行接种；持续通入CO2进行启动，直至气压足够并产生能稳定燃烧的气体CH4。本发明专利技术的特点在于通过青霉素等抗生素的应用，避免了微生物催化转化CO2产CH4工业中杂菌对产甲烷菌的竞争性抑制作用，大幅减少了因清掏和检修导致的长周期重启时间，实用性强，易于操作和使用。易于操作和使用。易于操作和使用。
【技术实现步骤摘要】
一种利用抗生素加速微生物催化转化CO2产CH4的方法
[0001]本专利技术属于CO2微生物转化
，具体涉及一种利用抗生素加速微生物催化转化CO2产CH4的方法。
技术介绍
[0002]微生物催化转化CO2产CH4具有环境友好、反应条件温和、产物选择性高等优点，是解决温室效应与能源危机的重要途径之一。本专利技术所用气源为烟气脱硫脱硝后的中高浓度CO2。目前在役燃煤电厂的主流烟气脱硫技术会产生高浓度的CO2，特别是在富氧燃烧的条件下，烟气中CO2浓度能达到80%以上。将中高浓度的CO2作为微生物催化产CH4工业的主要原料，在国家发展低碳经济的背景下具有广阔的推广前景。
[0003]在微生物催化转化CO2产CH4工业中，装置重启次数多，时间长，严重影响生产效率。厌氧反应装置与循环池的清掏每年至少进行4~6次，对于排放量大，容积小或使用情况特殊的设施，清掏周期更为缩短，除此之外，设施每月需要进行检修。清掏包括翻洗与更换填料，每次清掏和检修中出现问题，需要对装置进行重启，大约每个月有七个工作日是需要等待启动的，对生产效率产生了很大的影响。在实际生产中，急需发展快速启动的方法。
[0004]总之，现阶段直接启动微生物催化转化CO2产CH4装置存在一定程度的重启慢，产甲烷效率低的问题。根据这些技术现状，利用抗生素快速启动微生物催化转化CO2产CH4装置的方法，能够提高产甲烷菌在装置中的丰度，加快重启速度。本方法将大幅减少工业微生物催化转化CO2产CH4的时间成本，显著提高甲烷的生产效率，极大提高工业微生物催化高效快速产甲烷的性能和效果。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于加速微生物催化转化CO2产CH4的方法，能够减少装置中除产甲烷菌以外的菌种生物量，提高产甲烷菌在装置中的丰度，提高CO2的转化率与CH4的产气速度，实现微生物催化转化CO2产CH4的加速。
[0006]本专利技术采用如下技术方案：一种利用抗生素加速微生物催化转化CO2产CH4的方法，包括如下步骤：a) 接种物处理：将厌氧消化池出水放置于厌氧培养器中，在厌氧条件下添加乙酸钠进行预培养；b) 培养基质配制：配制培养基质后将培养基质煮沸并冷却，调节pH；c) 接种操作：采用微生物催化转化CO2产CH4装置进行生产，使用氮气冲洗装置及管路，将培养基质与接种物先后投放到循环池中，接种物与培养基质的总量保持不变，将接种物与培养基质混合均匀，将料液通入厌氧反应池中，保持厌氧反应池恒温并搅拌；d) 抗生素的添加：接种完成后，根据循环池中料液体积按比例立即向料液中加入抗生素溶液，两小时后，继续添加大环内酯类抗生素，此后每隔24小时进行抗生素溶液的补加，持续一周时间；
e) 启动操作：通过进气管向循环池中持续通入CO2，使CO2溶解于循环池的料液中，通过进料管进入厌氧反应池中进行微生物转化，甲烷储气罐压力足够时，对甲烷储气罐进行放气，放气两到三次后，对气体进行试点燃，能正常燃烧时表明微生物催化转化CO2产CH4装置启动成功；f) 出料与补料：微生物催化转化CO2产CH4装置启动成功后，每隔七天进行出料与补料，通过循环池排水口与厌氧反应池排水口各排出总体积5%的料液，向循环池补料口加入相同体积的培养基质进行补料；g) 废料处理：对出水废料进行高压蒸汽灭菌以杀死微生物，使剩余青霉素失去活性。
[0007]进一步地，步骤a)中所述预培养的温度为25~35℃，培养时间10~20天。
[0008]进一步地，步骤b)中所述培养基质包括如下组份：NaH2PO4900~1100 g/100L，Na2HPO4500~600 g/100L，NH4Cl 20~40 g/100L，KCl 10~15 g/100L，NaHCO3200~300 g/100L，Na2S 0.03~0.08 g/100L，半胱氨酸40~60g/100L。
[0009]进一步地，步骤b) 中培养基质需煮沸10~15min，自然冷却至25~35℃，调节pH至6.5~7.5。
[0010]进一步地，步骤c)中所述微生物催化转化CO2产CH4装置包括循环池和厌氧反应池，所述循环池的顶部设有进气管，进气管上设有CO2进气阀，循环池的中央设有搅拌电机一，搅拌电机一上设有搅拌桨一，循环池的底部通过进料管与厌氧反应池连接，进料管上设有进料蠕动泵和进料阀，厌氧反应池的侧壁通过料液循环管与循环池连接，料液循环管上设有料液循环阀，厌氧反应池的中央设有搅拌电机二，搅拌电机二上设有搅拌桨二，厌氧反应池的顶部设有甲烷进出气口，甲烷进出气口通过甲烷收集管、甲烷收集管阀门连接有甲烷储气罐，甲烷储气罐通过甲烷循环管与厌氧反应池的甲烷进出气口连接，甲烷循环管上设有甲烷循环管阀门和甲烷循环管气泵，甲烷储气罐顶部设有甲烷出气管，甲烷出气管上设有甲烷出气管减压阀。
[0011]进一步地，步骤c) 中接种物与培养基质的体积比为1:2~1:4。
[0012]进一步地，步骤c)中保持厌氧反应池恒温的温度范围为25~35℃。
[0013]进一步地，步骤d)中，所述抗生素溶液包括主要成分和辅助成分，所述主要成分包括青霉素钠或全部β
‑
内酰胺类抗生素或头霉素类、硫霉素类、单环β
‑
内酰胺类及其混合物，所述辅助成分包括氨基糖苷类和喹诺酮类抗生素。
[0014]进一步地，步骤d)中接种完成后，立即向料液中加入抗生素溶液，所述青霉素钠首次添加的量为根据料液体积每100L料液加入青霉素钠5万~10万单位。
[0015]进一步地，步骤d)中接种完成后，首次添加青霉素钠与氨基糖苷类抗生素的效价比例为1：0.6~1，青霉素钠与喹诺酮类抗生素的效价比例为1：0.3~0.4，青霉素钠与大环内酯类抗生素的效价比例为1：0.3~0.5。
[0016]进一步地，步骤d)中第二次及后续添加抗生素的量为首次添加抗生素量的40%~60%。
[0017]本专利技术的有益效果如下：本专利技术的目的在于提供一种缩短微生物催化转化CO2产CH4工业重启所需时间的方法，本专利技术将显著提升甲烷生产效率，减少生产所需的时间成本。在应用本专利技术的操作方法
13，NaHCO3250，Na2S 0.05，半胱氨酸50。
[0025]上述步骤b) 中培养基质需煮沸13min，自然冷却至30℃，调节pH至7.0。
[0026]上述步骤c) 中使用微生物催化转化CO2产CH4装置，循环池5顶部设有CO2进气阀1与进气管2，循环池5中央设有由搅拌电机一4带动的搅拌桨一3，循环池5底部通过进料管7连接厌氧反应池14，进料管7设有进料蠕动泵6与进料阀8，反应基质13经料液循环管10返回循环池5，料液循环管10设有料液循环阀9，厌氧反应池14中央设有搅拌电机二12带动的搅拌桨二11，顶部设有甲烷进出气口15，产生的气体自甲烷收集管16与甲烷收集管阀门17进入甲烷储气罐21，在甲烷循环管气泵19作用下，经过甲烷循环管20与甲烷循环管阀门18进行循环，甲烷储气罐21顶部设有甲烷出气管2本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用抗生素加速微生物催化转化CO2产CH4的方法，其特征在于：包括如下步骤：a) 接种物处理：将厌氧消化池出水放置于厌氧培养器中，在厌氧条件下添加乙酸钠进行预培养；b) 培养基质配制：配制培养基质后将培养基质煮沸并冷却，调节pH；c) 接种操作：采用微生物催化转化CO2产CH4装置进行生产，使用氮气冲洗装置及管路，将培养基质与接种物先后投放到循环池中，接种物与培养基质的总量保持不变，将接种物与培养基质混合均匀，将料液通入厌氧反应池中，保持厌氧反应池恒温并搅拌；d) 抗生素的添加：接种完成后，根据循环池中料液体积按比例立即向料液中加入抗生素溶液，两小时后，继续添加大环内酯类抗生素，此后每隔24小时进行抗生素溶液的补加，持续一周时间；e) 启动操作：通过进气管向循环池中持续通入CO2，使CO2溶解于循环池的料液中，通过进料管进入厌氧反应池中进行微生物转化，甲烷储气罐压力足够时，对甲烷储气罐进行放气，放气两到三次后，对气体进行试点燃，能正常燃烧时表明微生物催化转化CO2产CH4装置启动成功；f) 出料与补料：微生物催化转化CO2产CH4装置启动成功后，每隔七天进行出料与补料，通过循环池排水口与厌氧反应池排水口各排出总体积5%的料液，向循环池补料口加入相同体积的培养基质进行补料；g) 废料处理：对出水废料进行高压蒸汽灭菌以杀死微生物，使剩余青霉素失去活性。2.根据权利要求1所述的一种利用抗生素加速微生物催化转化CO2产CH4的方法，其特征在于：步骤a)中所述预培养的温度为25~35℃，培养时间10~20天。3.根据权利要求1所述的一种利用抗生素加速微生物催化转化CO2产CH4的方法，其特征在于：步骤b)中所述培养基质包括如下组份：NaH2PO
4 900~1100 g/100L，Na2HPO
4 500~600 g/100L，NH4Cl 20~40 g/100L，KCl 10~15 g/100L，NaHCO
3 200~300 g/100L，Na2S 0.03~0.08 g/100L，半胱氨酸40~60g/100L。4.根据权利要求1所述的一种利用抗生素加速微生物催化转化CO2产CH4的方法，其特征在于：步骤b) 中培养基质需煮沸10~15min，自然冷却至25~35℃，调节pH至6.5~7.5。5.根据权利要求1所述的一种利用抗生素加速微生物催化转化CO2产CH4的方法，其特征在于：步骤c)中所述微生物催化转化CO2产CH4装置包括循环池（5）和...
【专利技术属性】
技术研发人员：成怀刚，折雨亭，程芳琴，潘子鹤，钱阿妞，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：
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