专利名称：一种微生物法转化秸秆为甲烷的方法
技术领域：
本发明属于环境生物技术领域，具体涉及一种利用微生物将秸秆转化为甲烷的方法。
背景技术：
我国生物质资源非常丰富、每年可产生各种农作物秸秆6亿多吨，开发潜力巨大。 目前我国秸秆资源的利用和处理主要包括将秸秆用作造纸工业原料、饲料、燃料、直接还田等，但是利用率仅占总量的50%，有一半的秸秆被焚烧和弃置乱堆，其中每年焚烧秸秆产生的热值相当于燃烧5亿吨标准煤，不但白白浪费了秸秆资源，还对环境造成了严重危害。对秸秆资源进行合理有效、环境友好、多途径的利用，直接关系到我国农业和生态环境的可持续发展。通过微生物代谢将秸秆中的碳水化合物转化为醇类、可燃气体等物质是近年来国内外进行秸秆利用的热门途径。然而，目前报道的转化途径一般都需要进行物理或化学预处理，需要消耗能源及产生化学试剂的二次污染。本发明涉及的生物转化途径，不需要对秸秆进行物理或化学的预处理，采用纯生物的方法进行转化，更加节能环保。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用微生物将秸秆转化为甲烷的方法。一种微生物法转化秸秆为甲烷的方法，其特征在于，按照如下步骤进行(1)选取成熟前、成熟期和收获后的水稻秸秆，粉碎成稻草粉；(2)向培养液中加入稻草粉，混勻，调节pH值为5.0，灭菌，接入易脆毛霉菌菌丝， 放入摇床培养，摇床转速为120rpm，温度为^°C，培养2_3天，得到含丙三醇的发酵液；(3)将含丙三醇的发酵液接到含有活性污泥的培养基中，装入玻璃瓶，在摇床上培养，玻璃瓶的另一端用输液器连接史式发酵管，所有的管口都用胶密封，摇床转速140rpm， 温度35°C，培养池后注意观察液面变化，通过观察计算史式发酵管中液面的变化计算出产生的甲烷的体积。所述培养液的组分为KH2PO4 3g/L、(NH4)2SO4 0. MgSO4 3. lg/L、酒石酸铵 5g/ L、NaCl lg/L、FeSO4 0. lg/L、CoCl2 0. lg/L, ZnSO4 0. lg/L、CuCl2O. lg/L、AlK (S04) 2 IOmg/ L、H3BO4 10mg/L、Na2MO4 10mg/Lo所述含有活性污泥的培养基组分为发酵基质、微量元素溶液、产甲烷活性污泥。
所述微量元素溶液的组分为 CO (NH2) 2 0. 44g/L、KH2PO4 0. 2g/L、NaC14mg/L, Na2MO4 4mg/L、FeCl2 1. lmg/L、MnSO4 1. 2mg/L、MgSO4 0. 4g/L、CaCl24mg/L。 本发明的有益效果本发明通过微生物代谢将秸秆中的碳水化合物转化为甲烷， 实现了对秸秆资源进行合理有效、环境友好、多途径的利用，有利于农业和生态环境的可持续发展。本发明的方法对设备要求低，操作简单，具有工业化应用前景。
具体实施例方式下面以具体实施例对本发明做进一步说明实施例1易脆毛霉对水稻秸秆的液态发酵选取成熟前、成熟期和收获后的水稻秸秆，粉碎成稻草粉；配制培养液，组分为 KH2PO4 3g/L、(NH4)2SO4 0.1%, MgSO4 3. lg/L、酒石酸铵 5g/L、NaCllg/L、FeSO4 0. lg/L、 CoCl2 0. lg/L, ZnSO4 0. lg/L、CuCl2 0. lg/L、AlK (SO4) 210mg/L、H3BO4 10mg/L、Na2MO4 IOmg/ L;向培养液中加入稻草粉5g/L，调节pH 5.0，在121°C、0. IMPa下灭菌20min，制成液态培养基。将易脆毛霉菌丝接种在PDA培养基上，在温度为下，培养2天。然后，用直径 5mm打孔器从菌落边缘打取生长良好的菌丝块，接到装有IOOmL液态培养基的三角瓶中，在温度为、转速为120rpm的摇床上培养2_3天，抽滤除去菌丝和秸秆，所得液体即为含丙三醇的发酵液。该菌株在上述的培养条件下，在72h内，发酵成熟前和成熟期水稻秸秆的丙三醇产量明显高于其它生长期的水稻秸秆，成熟前水稻秸秆的丙三醇产量为1205ppm/g(秸秆)，成熟期水稻秸秆的丙三醇产量为1119ppm/g (秸秆)。实施例2活性污泥对丙三醇的发酵配制微量元素溶液，组分为CO(NH2)2 0. 44g/L、KH2PO4 0. 2g/L、NaC14mg/L、Na2MO4 4mg/L、FeCl2 1. lmg/L、MnSO4 1. 2mg/L、MgSO4 0. 4g/L、CaCl24mg/L。将19mL含丙三醇的发酵液、50mL发酵基质、ImL微量元素溶液、30mL产甲烷活性污泥放入150mL的玻璃瓶中，混勻，在摇床上培养，玻璃瓶的另一端用输液器连接史式发酵管，发酵管的球形部位装有2M的NaOH的饱和NaCl溶液，所有的管口都用胶密封，摇床转速 140rpm，温度35°C，培养池后注意观察液面变化，通过观察计算发酵管中液面的变化计算出产生的甲烷的体积。计算产甲烷效率(U)，U = KTO/XVrTl(K-累积产甲烷效率，单位为 mLCH4/h ；TO-标态绝对温度，273K ；X-污泥浓度，单位为Gvss/L ；Vr-反应瓶的容积，单位为 L ；Tl-测试时室温绝对温度，单位为K)。实验结果表明0. 5g秸秆经过易脆毛霉发酵产生的含丙三醇的发酵液，经过产甲烷活性污泥发酵产生甲烷的效率为0. 038mL/h · (g污泥)。
权利要求
1.一种微生物法转化秸秆为甲烷的方法，其特征在于，按照如下步骤进行(1)选取成熟前、成熟期和收获后的水稻秸秆，粉碎成稻草粉；(2)向培养液中加入稻草粉，混勻，调节PH值为5.0，灭菌，接入易脆毛霉菌菌丝，放入摇床培养，摇床转速为120rpm，温度为，培养2_3天，得到含丙三醇的发酵液；(3)将含丙三醇的发酵液接到含有活性污泥的培养基中，装入玻璃瓶，在摇床上培养， 玻璃瓶的另一端用输液器连接史式发酵管，所有的管口都用胶密封，摇床转速140rpm，温度 35°C，培养池后注意观察液面变化，通过观察计算史式发酵管中液面的变化计算出产生的甲烷的体积。
2.根据权利要求1所述一种微生物法转化秸秆为甲烷的方法，其特征在于，所述培养液的组分为 KH2PO4 3g/L、(NH4)2SO4 0. HMgSO4 3. lg/L、酒石酸铵 5g/L、NaCl lg/L,FeSO40.lg/L、CoCl2 0. lg/L、ZnSO4 0. lg/L、CuCl2 0. lg/L、AlK(SO4)2 10mg/L、H3BO4 10mg/L、 Na2MO4 10mg/Lo
3.根据权利要求1所述一种微生物法转化秸秆为甲烷的方法，其特征在于，所述含有活性污泥的培养基组分为发酵基质、微量元素溶液、产甲烷活性污泥。
4.根据权利要求3所述一种微生物法转化秸秆为甲烷的方法，其特征在于，所述微量元素溶液的组分为 CO(NH2)2 0. 44g/L、KH2PO4 0. 2g/L、NaCl 4mg/L、Na2MO4 4mg/L, FeCl2·1.lmg/L、MnSO4 1. 2mg/L、MgSO4 0. 4g/L、CaCl2 4mg/L。
全文摘要
本发明公开了属于环境生物技术领域的一种利用微生物将秸秆转化为甲烷的方法。该方法采用易脆毛霉菌株将水稻秸秆转化为以丙三醇为主的发酵产物，再采用产甲烷活性污泥将丙三醇转化为甲烷。本发明通过微生物代谢将秸秆中的碳水化合物转化为甲烷，实现了对秸秆资源进行合理有效、环境友好、多途径的利用，有利于农业和生态环境的可持续发展。本发明的方法对设备要求低，操作简单，具有工业化应用前景。
文档编号C12P7/20GK102154375SQ20111002821
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月26日 优先权日2011年1月26日
发明者文湘华, 樊锦艳 申请人:清华大学