一種高溫甲烷菌馴化培養(yǎng)方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及微生物培養(yǎng)技術領域，具體是一種高溫甲烷菌馴化培養(yǎng)方法。
【背景技術】
[0002]沼氣發(fā)酵過程是一個由多種微生物聯(lián)合，交替作用的復雜生化過程。在發(fā)酵過程中，各種微生物進行一系列耦聯(lián)生化反應，不產(chǎn)甲烷菌和產(chǎn)甲烷菌之間，相互依賴，又互相制約，在發(fā)酵過程中處于平衡狀態(tài)。一般來講，微生物生長條件不能發(fā)生驟然的變化，常規(guī)講要有一個適應過程，馴化過程應當與原生長條件盡量一致，因此，為了維持一個良好的平衡狀態(tài)，提高沼氣發(fā)酵的產(chǎn)氣速度和產(chǎn)氣量，必須在溫度、原料、水分、酸堿度以及發(fā)酵系統(tǒng)的密閉性能等方面，為沼氣發(fā)酵微生物創(chuàng)造一個適宜的環(huán)境，提高發(fā)酵的效率。其中，溫度是影響沼氣發(fā)酵的一個重要因素，研究高溫甲烷菌的培養(yǎng)控制方法，這對于有效地控制發(fā)酵過程，了解發(fā)酵進行的階段，優(yōu)化發(fā)酵條件，提高產(chǎn)氣效率，具有十分重要的意義。
[0003]根據(jù)厭氧微生物處理有機物的溫度，沼氣發(fā)酵一般分為三種類型:運行溫度為450C -60°C的高溫發(fā)酵、運行溫度為25°C _45°C的中溫發(fā)酵、運行溫度小于25°C的低溫發(fā)酵。目前主要研究和應用的是中溫和高溫發(fā)酵，而且對于高溫甲烷菌制備沼氣，雖然產(chǎn)氣高，但是所需耗能大，過程復雜，國內(nèi)尚無成熟的工藝技術。所以國內(nèi)大部分沼氣工程是處在中溫及常溫的環(huán)境條件下運行。
[0004]本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術，對甲烷菌進行高溫富集培養(yǎng)，得到培養(yǎng)后的甲烷菌直接接種于沼氣發(fā)酵液中進行高溫發(fā)酵，該方法降低菌種培養(yǎng)費用，并保持并激活微生物菌群的活性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種高溫甲烷菌的馴化培養(yǎng)方法，利用分步加熱升溫的培養(yǎng)方法得到高溫甲烷菌種；該方法可減少高溫發(fā)酵制備沼氣的步驟，解決高溫發(fā)酵制備沼氣過程中工程運行耗能高、產(chǎn)氣效率低的問題。
[0006]根據(jù)上述目的提出具體的技術方案:
[0007]—種高溫甲烷菌的擴增培養(yǎng)方法，其基本工藝流程為:基礎培養(yǎng)基一升溫至25°C —接種甲烷菌一升溫至35°C—恒溫培養(yǎng)一升溫至42°C—恒溫培養(yǎng)一升溫至45°C—升溫至55°C—恒溫培養(yǎng)，其具體步驟為:
[0008](I)在取自河道底層含有甲烷菌的厭氧污泥中加入蛋白胨、葡萄糖、乙酸鈉，加入醋酸調(diào)節(jié)PH為7.0-7.2，在溫度為25°C-32°C條件下，厭氧恒穩(wěn)培養(yǎng)2-4天；其按重量比為:厭氧污泥:蛋白胨:葡萄糖:乙酸鈉=3:1:0.5:0.5 ；
[0009](2)根據(jù)培養(yǎng)箱容積的1/5-1/4加入基礎培養(yǎng)基，培養(yǎng)基PH為6.5-7.5，接著在培養(yǎng)箱中通入氮氣排凈空氣，加熱培養(yǎng)基升溫至25°C，按照培養(yǎng)基質量的10%接種步驟(I)培養(yǎng)后的含有甲烷菌的混合物，與基礎培養(yǎng)基攪拌混合均勻；
[0010](3)將接種甲烷菌的培養(yǎng)基分步加熱升溫，首先將處于25°c培養(yǎng)基加熱按照I天rc升溫培養(yǎng)10天至溫度達到35°C，增加培養(yǎng)基同時在35°C條件下恒溫厭氧培養(yǎng)5-7天；接著加熱按照I天1°C升溫培養(yǎng)7天至溫度到達42°C，增加培養(yǎng)基并在42°C條件下恒溫厭氧培養(yǎng)3-4天；繼續(xù)加熱在一天內(nèi)升溫至45°C，在45°C條件下，增加培養(yǎng)基按照I天1°C升溫培養(yǎng)10天，至溫度達到55°C，停止升溫，并保持55°C恒溫條件，增加培養(yǎng)基培養(yǎng)5-8天，至進料量達到滿負荷，得到馴化培養(yǎng)的高溫甲烷菌，直接接種與高溫發(fā)酵液，進行高溫發(fā)酵甲烷的制備過程。
[0011]所述基礎培養(yǎng)基組成為:污泥、家禽糞便和土豆渣按照1-1000:1-1500:1-2000的比例混合。
[0012]所述的污泥為黑色經(jīng)馴化的厭氧污泥。
[0013]所述基礎培養(yǎng)基PH優(yōu)選為7.2。
[0014]所述每次增加培養(yǎng)基的量為基礎培養(yǎng)基和接種甲烷菌污泥總質量的4% _8%，優(yōu)選6%。
[0015]所述分步加熱升溫培養(yǎng)過程中以30-50r/min轉速連續(xù)攪拌。
[0016]本發(fā)明有益效果在于:(I)本發(fā)明首先將菌種逐漸升溫至35°C，并進行低溫擴增培養(yǎng)，得到低溫甲烷菌；再將低溫甲烷菌逐漸升溫至42°C，進行中溫擴增培養(yǎng)，得到中溫甲烷菌；接著將中溫甲烷菌快速升溫至45°C，并繼續(xù)逐漸升溫至55°C，馴化得到高溫甲烷菌，同時進行高溫培養(yǎng)，得到菌種數(shù)量大的高溫甲烷菌；(2)與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明利用四階段升溫，三階段恒溫培養(yǎng)的方法，得到高溫馴化培養(yǎng)的甲烷菌；采用逐漸緩慢升溫，有利于提高高溫甲烷菌的數(shù)量和活性；(3)將馴化好的高溫甲烷菌直接應用與高溫發(fā)酵制備沼氣過程中，減少了高溫發(fā)酵的步驟和發(fā)酵所用時間，解決了目前高溫發(fā)酵工程運行耗能高、產(chǎn)氣效率低的問題；(4)本發(fā)明步驟簡單，操作方便，含菌量大，可提高產(chǎn)氣率。
【附圖說明】
[0017]圖1馴化工藝流程圖
[0018]圖2馴化過程中PH值的變化
[0019]圖3測定馴化過程中總VFA濃度的變化
【具體實施方式】
[0020]實例1、根據(jù)本
【發(fā)明內(nèi)容】
，下面提出詳細的操作步驟
[0021](I)在取自河道底層含有甲烷菌的厭氧污泥中加入蛋白胨、葡萄糖、乙酸鈉加入醋酸調(diào)節(jié)PH為7.2，在溫度為32°C條件下，進行厭氧恒穩(wěn)培養(yǎng)2天；其按重量比為:厭氧污泥:蛋白胨:葡萄糖:乙酸鈉=3:1:0.5:0.5。
[0022](2)根據(jù)培養(yǎng)箱體積的1/4加入基礎培養(yǎng)基，培養(yǎng)基PH為7.2 ;接著在培養(yǎng)箱中通入氮氣排凈空氣，加熱培養(yǎng)基升溫至25°C，按照培養(yǎng)基體積的10%接種步驟(I)培養(yǎng)后的含有甲烷菌的混合物，與基礎培養(yǎng)基攪拌混合均勻；
[0023]所述基礎培養(yǎng)基組成為:污泥、家禽糞便和土豆渣按照500:1500:2000的比例混合；
[0024]所述的污泥為黑色經(jīng)馴化的厭氧污泥；
[0025](3)將接種甲烷菌的培養(yǎng)基分步加熱升溫，首先將處于25°C培養(yǎng)基加熱按照I