本发明涉及微生物应用农业领域，具体涉及一种适合秸秆厌氧消化产沼的定向驯化接种物的方法。
背景技术：
近年来，随着国际能源紧缺与环境污染的日趋严重，利用厌氧消化产甲烷技术将农作物秸秆转变为沼气，不仅实现变废为宝，还产生了清洁能源气，实现了生物质固废的资源化、能源化利用，既缓解了我国的能源危机，又缓和了农村经济发展与能源及环境之间的矛盾。
影响厌氧消化产气的因素很多，其中，接种物对农作物秸秆厌氧消化过程及甲烷产量至关重要。但由于普通厌氧消化污泥中缺乏降解纤维素和半纤维素的水解酸化细菌，水解过程成为玉米秸秆厌氧消化的限速步骤，最终导致厌氧消化装置启动困难、发酵周期偏长、底物利用率低和产气效率低。为了提高农作物秸秆的厌氧消化产气效率、缩短厌氧消化装置启动时间，对微生物进行定向驯化显得尤为重要。但根据现有文献报道，驯化得到适合木质纤维素类生物质厌氧消化的接种物相关报道较少，且大部分都是基于实验室序批试验条件下的研究，装置规模较小（厌氧发酵罐的容积250ml-2l），针对半连续式厌氧消化装置进行的驯化条件的报道很少。且装置扩大会出现小试难以预测的问题，如搅拌问题和传质传液的流动性问题，利用序批式装置驯化得到的条件用于半连续式厌氧发酵装置，很多参数的参考性有待验证。加之缺乏对接种物驯化过程机制的深入了解，这些成为制约接种物驯化方法推广应用的瓶颈。
针对上述问题，本发明对常规厌氧消化污泥进行定向驯化，培养得到适合农作物秸秆厌氧消化产沼专用接种物，以期提高产气效率和缩短装置启动时间。该技术不仅能缩短接种物的培养时间、降低接种物的运输成本、使驯化过程简单化，还能有效提高农作物秸秆的产气效率和缩短装置启动时间，能为秸秆沼气示范工程提供参考。
技术实现要素：
本发明涉及一种适合农作物秸秆厌氧消化产沼的定向驯化接种物的方法，在于解决农作物秸秆厌氧消化过程中存在的启动时间长、产气量低、专用接种物培养困难及运输成本高等问题。
为实现上述目的，本发明提供的定向驯化接种物的方法，驯化步骤具体包括：
（1）按发酵罐的有效体积，将普通厌氧消化污泥接入发酵罐中，其中发酵罐为半连续cstr系统，定期进出料运行模式；
（2）厌氧消化污泥接入发酵罐后，前5-7天系统不投加任何营养物质，在中温（37±0.5℃）或高温（55±0.5℃）两个温度条件下让接种物适应新的环境，同时消耗系统内部多余有机质；
（3）设计系统水力停留时间、进出液量和系统运行ts%值；
（4）进料混合液ts%值按设计值配制，将适量微晶纤维素溶于适量水中，配成混合液备用；
（5）系统先排液，然后将等体积的（3）步骤中准备好的混合液由进料口加入发酵罐，启动电机搅拌，每天定时搅拌2次、搅拌频率10min/h、搅拌转速60r/min；
（6）由发酵罐有效体积和进出液量计算系统运行水力停留时间（hrt），驯化过程中需要定期检测的指标有产气量、ph、总挥发性脂肪酸（vfas）、碱度（ta）、氨氮（nh4+-n）和底物vs%值。
上述驯化步骤中所述的厌氧消化污泥，可以是脱水污泥厌氧消化后的底物；也可以是禽畜粪便与农作物秸秆厌氧联合消化后的底物；也可以是其他生物质固废（如水葫芦、甘蔗渣、柳枝稷等）厌氧消化后的底物。其中，接种物灌入发酵罐后的ts%、vs%值，视发酵罐的具体条件而定。
上述驯化步骤中所述的接种物适应系统环境，期间需要定期检测甲烷含量（正常范围在45%-50%之间）、ph（最适范围为：6.5-8.2）、vfas、ta（最适碱度值范围为：1000-5000mg/l）、nh4+-n（1000-10000mg/l）和底物vs%值（接入后vs%的值趋于稳定即可）等，待指标稳定后，可以开始驯化。
上述驯化步骤中所述的污泥ts%值视发酵罐条件（有效体积和进出料管径大小）有所不同，但ts%值不宜过高，建议在5%及以下。待驯化结束，开始投料产气后，可采用逐级提高底物ts%值的方法，达到发酵罐运行设计值。
上述驯化步骤中所述的微晶纤维素（c6h10o5)n）为实验室所用常规药剂，其中纯度不设特殊要求。
上述驯化步骤中所述的将微晶纤维素配成混合液，若进出液量小于300ml或hrt在20天以内，可以只用微晶纤维素作为唯一营养底物；若设计值超出参考值，根据c/n比的计算公式，添加适量nh4cl或kno3调节营养底物c/n值在25:1。
上述驯化步骤中所述的水力停留时间，由发酵罐有效体积和进出液量而定，不宜过短或过长，建议值为20天。
经本发明驯化的接种物与常规接种物相比，其优点及有益效果在于：
（1）提供了一种适合秸秆厌氧消化产沼的定向驯化接种物的方法，解决了农作物秸秆厌氧消化过程中存在的启动时间长、产气量低、专用接种物培养困难及运输成本高等问题；
（2）本发明提供的定向驯化接种物的方法，利用微晶纤维素代替农作物秸秆、脱水污泥或畜禽粪便作为驯化底物，很大程度上解决了驯化原料短缺或驯化时间长的问题；
（3）本发明提供的定向驯化接种物的方法，驯化底物较易获得、驯化过程简单易操作，接种驯化后的接种物产气效果显著；
（4）本发明提供的定向驯化接种物的方法，是模拟秸秆沼气示范工程运行条件，在中试基础上进行的，驯化条件对秸秆沼气示范工程有很好的参考意义。
具体实施方式
以下实施例中使用的微晶纤维素为实验室所用常规药剂；玉米秸秆为天津市静海县某玉米地正常收割后，自然风干、粉碎制得的。具体驯化过程如下所示：
（1）将6l城市污水处理厂污泥厌氧消化后的底物灌入发酵罐中，其中发酵罐总体积10l，有效体积6l，系统上部进料、底部排料；接入后的厌氧消化污泥的ts%为6.46%、vs%为3.63%、ph值7.2、c%29.78%、n%5.08%；
（2）厌氧消化污泥接入后，前7天系统不投加任何营养物质，在37±0.5℃条件下让接种物适应新的环境，同时消耗系统内部多余有机质，其中，甲烷含量（47%）、ph（最适范围为：7.1）、vfas（542.75mg/l）、ta（3575.19mg/l）、nh4+-n（2289.92mg/l）和底物vs%值（稳定后为2.64%）；
（3）将15g微晶纤维素溶于300ml蒸馏水中，配成混合液备用；
（4）系统先排液300ml，然后将（3）步骤中准备好的混合液由进料口加入发酵罐，启动电机搅拌，每天定时搅拌2次、搅拌频率10min/h、搅拌转速60r/min；
（5）系统连续运转20天后驯化结束。