一种以餐厨为底物的产甲烷菌耐丁酸驯化培养方法与流程

本发明涉及对产甲烷菌进行梯度耐丁酸驯化培养，研究其对餐厨垃圾高固态厌氧发酵的产甲烷影响，为规模化培养提供基础数据和理论依据，尤其涉及一种以餐厨为底物的产甲烷菌耐丁酸驯化培养方法。

背景技术：

餐厨垃圾、食品加工废物、发酵工业废物等固体废物的产生量巨大，且由于其易降解有机组分，如淀粉、蛋白质、脂肪等的比例高，容易腐败，也被称为易腐有机废物。数量如此巨大的易腐有机废物如得不到妥善处置，将对环境造成严重的二次污染。以甲烷为最终产物的厌氧消化，是实现废物处理和资源化的重要技术。不仅从中能获得清洁可再生能源，且其技术过程较为成熟，已有相当规模的工业化应用，具有广泛的应用前景。

但是在厌氧发酵过程中，尤其是高温高固态发酵时，水解酸化迅速，导致挥发性脂肪酸大量积累，反应体系ph值迅速下降，会使产甲烷菌活性受到严重抑制，效率下降甚至产气终止，目前向反应体系中添加缓冲溶液是一种有效的方法，可以中和发酵体系中产生的vfas，利于厌氧消化产甲烷。在高温高固态厌氧发酵过程中，快速积累的vfas成份主要是乙酸和丁酸，而这两种酸中又以丁酸为主，若是直接用丁酸进行驯化，会使得反应体系的ph迅速降低，进而抑制产甲烷过程。

因此针对上述问题，本发明特提供了一种新的技术方案。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了一种以餐厨为底物的产甲烷菌耐丁酸驯化培养方法，实现环境保护和资源综合利用。

本发明针对上述技术缺陷所采用的技术方案是：

一种以餐厨为底物的产甲烷菌耐丁酸驯化培养方法，包括以下步骤：

a：选用容积为500ml的血清瓶作为反应容器，向反应容器中加入150-200g的污泥和15-20ml的营养液；

b：向反应容器中加入1-1.5g的葡萄糖和适量的丁酸钠，并用去离子水稀释至500ml；

c：将培养10-15天后的污泥洗净作为接种污泥，并将接种餐厨垃圾置于54-56℃的恒温水浴锅中进行高温高固态厌氧发酵，餐厨垃圾的ts和vs的质量分数分别为24.60-28.42％和21.23-25.66％；

d：将接种污泥和餐厨垃圾置于一个反应体系中，调节反应体系的ph值为7.3-8进行耐丁酸驯化培养，采用排水法收集气体。

进一步地，步骤a所述污泥的ts和vs的质量分数分别为12.5-16.4％和5.6-10.1％。

进一步地，步骤b所述的丁酸钠分别采用0g·l^-1、4g·l^-1、6g·l^-1、8g·l^-1和10g·l^-1，并将经0g·l^-1、4g·l^-1、6g·l^-1、8g·l^-1和10g·l^-1的丁酸钠培养后的产甲烷组分别标记为a、b、c、d和e，并记录五组数据进行分析研究。

进一步地，步骤c所述接种污泥和餐厨垃圾的ts比值为1:1。

进一步地，步骤d所述反应体系的总固体质量分数为10-20％。

本发明的有益效果是：本发明产甲烷菌耐丁酸培养可以促进餐厨垃圾高固态厌氧发酵的过程，通过逐步提高厌氧发酵体系内丁酸盐浓度的方式，对产甲烷菌进行适应性耐酸培养，并将培养后的污泥接种餐厨垃圾进行高固态厌氧发酵，得出经过耐丁酸培养的沼气及甲烷产量、最终vfas浓度以及scod浓度和丁酸钠的添加量呈正相关，使得餐厨垃圾高固态厌氧发酵的效果较佳，实现环境保护和资源综合利用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

图1为本发明产甲烷菌耐酸培养过程中五组实验组丁酸钠的添加量的示意图表。

图2为本发明产甲烷菌耐酸培养过程中甲烷产量的变化示意图。

图3为本发明产甲烷菌耐酸培养过程中ph的变化示意图。

图4为本发明产甲烷菌耐酸培养过程中scod的变化示意图。

图5为本发明产甲烷菌耐酸培养过程中vfas的变化示意图。

图6为本发明高固态厌氧发酵过程中累积沼气、甲烷产率及甲烷产量的变化示意图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。

实施例1

一种以餐厨为底物的产甲烷菌耐丁酸驯化培养方法，包括以下步骤：

a：选用容积为500ml的血清瓶作为反应容器，向反应容器中加入200g的污泥和20ml的营养液，污泥的ts和vs的质量分数分别为14.69％和7.17％；

b：向反应容器中加入1.5g的葡萄糖和适量的丁酸钠，并用去离子水稀释至500ml，a组采用0g·l^-1丁酸钠，并记录数据进行分析研究；

c：将培养10天后的污泥洗净作为接种污泥，并将接种餐厨垃圾置于55℃的恒温水浴锅中进行高温高固态厌氧发酵，餐厨垃圾的ts和vs的质量分数分别为25.04％和23.95％，接种污泥和餐厨垃圾的ts比值为1:1；

d：将接种污泥和餐厨垃圾置于一个反应体系中，反应体系的总固体质量分数为15％，调节反应体系的ph值为8进行耐丁酸驯化培养，采用排水法收集气体。

实施例2

一种以餐厨为底物的产甲烷菌耐丁酸驯化培养方法，包括以下步骤：

a：选用容积为500ml的血清瓶作为反应容器，向反应容器中加入200g的污泥和20ml的营养液，污泥的ts和vs的质量分数分别为14.69％和7.17％；

b：向反应容器中加入1.5g的葡萄糖和适量的丁酸钠，并用去离子水稀释至500ml，b组采用4g·l^-1丁酸钠，并记录数据进行分析研究；

c：将培养10天后的污泥洗净作为接种污泥，并将接种餐厨垃圾置于55℃的恒温水浴锅中进行高温高固态厌氧发酵，餐厨垃圾的ts和vs的质量分数分别为25.04％和23.95％，接种污泥和餐厨垃圾的ts比值为1:1；

d：将接种污泥和餐厨垃圾置于一个反应体系中，反应体系的总固体质量分数为15％，调节反应体系的ph值为8进行耐丁酸驯化培养，采用排水法收集气体。

实施例3

一种以餐厨为底物的产甲烷菌耐丁酸驯化培养方法，包括以下步骤：

a：选用容积为500ml的血清瓶作为反应容器，向反应容器中加入200g的污泥和20ml的营养液，污泥的ts和vs的质量分数分别为14.69％和7.17％；

b：向反应容器中加入1.5g的葡萄糖和适量的丁酸钠，并用去离子水稀释至500ml，c组采用6g·l^-1丁酸钠，并记录数据进行分析研究；

c：将培养10天后的污泥洗净作为接种污泥，并将接种餐厨垃圾置于55℃的恒温水浴锅中进行高温高固态厌氧发酵，餐厨垃圾的ts和vs的质量分数分别为25.04％和23.95％，接种污泥和餐厨垃圾的ts比值为1:1；

d：将接种污泥和餐厨垃圾置于一个反应体系中，反应体系的总固体质量分数为15％，调节反应体系的ph值为8进行耐丁酸驯化培养，采用排水法收集气体。

实施例4

一种以餐厨为底物的产甲烷菌耐丁酸驯化培养方法，包括以下步骤：

a：选用容积为500ml的血清瓶作为反应容器，向反应容器中加入200g的污泥和20ml的营养液，污泥的ts和vs的质量分数分别为14.69％和7.17％；

b：向反应容器中加入1.5g的葡萄糖和适量的丁酸钠，并用去离子水稀释至500ml，d组采用8g·l^-1丁酸钠，并记录数据进行分析研究；

c：将培养10天后的污泥洗净作为接种污泥，并将接种餐厨垃圾置于55℃的恒温水浴锅中进行高温高固态厌氧发酵，餐厨垃圾的ts和vs的质量分数分别为25.04％和23.95％，接种污泥和餐厨垃圾的ts比值为1:1；

d：将接种污泥和餐厨垃圾置于一个反应体系中，反应体系的总固体质量分数为15％，调节反应体系的ph值为8进行耐丁酸驯化培养，采用排水法收集气体。

实施例5

一种以餐厨为底物的产甲烷菌耐丁酸驯化培养方法，包括以下步骤：

a：选用容积为500ml的血清瓶作为反应容器，向反应容器中加入200g的污泥和20ml的营养液，污泥的ts和vs的质量分数分别为14.69％和7.17％；

b：向反应容器中加入1.5g的葡萄糖和适量的丁酸钠，并用去离子水稀释至500ml，e组采用10g·l^-1丁酸钠，并记录数据进行分析研究；

c：将培养10天后的污泥洗净作为接种污泥，并将接种餐厨垃圾置于55℃的恒温水浴锅中进行高温高固态厌氧发酵，餐厨垃圾的ts和vs的质量分数分别为25.04％和23.95％，接种污泥和餐厨垃圾的ts比值为1:1；

d：将接种污泥和餐厨垃圾置于一个反应体系中，反应体系的总固体质量分数为15％，调节反应体系的ph值为8进行耐丁酸驯化培养，采用排水法收集气体。

本发明的有益效果是：本发明产甲烷菌耐丁酸培养可以促进餐厨垃圾高固态厌氧发酵的过程，通过逐步提高厌氧发酵体系内丁酸盐浓度的方式，对产甲烷菌进行适应性耐酸培养，并将培养后的污泥接种餐厨垃圾进行高固态厌氧发酵，得出经过耐丁酸培养的沼气及甲烷产量、最终vfas浓度以及scod浓度和丁酸钠的添加量呈正相关，使得餐厨垃圾高固态厌氧发酵的效果较佳，实现环境保护和资源综合利用。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。