專利名稱：一種微生物法轉化秸稈為甲烷的方法
技術領域：
本發明屬于環境生物技術領域，具體涉及一種利用微生物將秸稈轉化為甲烷的方法。
背景技術：
我國生物質資源非常豐富、每年可產生各種農作物秸稈6億多噸，開發潛力巨大。 目前我國秸稈資源的利用和處理主要包括將秸稈用作造紙工業原料、飼料、燃料、直接還田等，但是利用率僅占總量的50%，有一半的秸稈被焚燒和棄置亂堆，其中每年焚燒秸稈產生的熱值相當于燃燒5億噸標準煤，不但白白浪費了秸稈資源，還對環境造成了嚴重危害。對秸稈資源進行合理有效、環境友好、多途徑的利用，直接關系到我國農業和生態環境的可持續發展。通過微生物代謝將秸稈中的碳水化合物轉化為醇類、可燃氣體等物質是近年來國內外進行秸稈利用的熱門途徑。然而，目前報道的轉化途徑一般都需要進行物理或化學預處理，需要消耗能源及產生化學試劑的二次污染。本發明涉及的生物轉化途徑，不需要對秸稈進行物理或化學的預處理，采用純生物的方法進行轉化，更加節能環保。
發明內容
本發明的目的在于提供一種利用微生物將秸稈轉化為甲烷的方法。一種微生物法轉化秸稈為甲烷的方法，其特征在于，按照如下步驟進行(1)選取成熟前、成熟期和收獲后的水稻秸稈，粉碎成稻草粉；(2)向培養液中加入稻草粉，混勻，調節pH值為5.0，滅菌，接入易脆毛霉菌菌絲， 放入搖床培養，搖床轉速為120rpm，溫度為^°C，培養2_3天，得到含丙三醇的發酵液；(3)將含丙三醇的發酵液接到含有活性污泥的培養基中，裝入玻璃瓶，在搖床上培養，玻璃瓶的另一端用輸液器連接史式發酵管，所有的管口都用膠密封，搖床轉速140rpm， 溫度35°C，培養池后注意觀察液面變化，通過觀察計算史式發酵管中液面的變化計算出產生的甲烷的體積。所述培養液的組分為KH2PO4 3g/L、(NH4)2SO4 0. MgSO4 3. lg/L、酒石酸銨 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養基組分為發酵基質、微量元素溶液、產甲烷活性污泥。
所述微量元素溶液的組分為 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。 本發明的有益效果本發明通過微生物代謝將秸稈中的碳水化合物轉化為甲烷， 實現了對秸稈資源進行合理有效、環境友好、多途徑的利用，有利于農業和生態環境的可持續發展。本發明的方法對設備要求低，操作簡單，具有工業化應用前景。
具體實施例方式下面以具體實施例對本發明做進一步說明實施例1易脆毛霉對水稻秸稈的液態發酵選取成熟前、成熟期和收獲后的水稻秸稈，粉碎成稻草粉；配制培養液，組分為 KH2PO4 3g/L、(NH4)2SO4 0.1%, MgSO4 3. lg/L、酒石酸銨 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;向培養液中加入稻草粉5g/L，調節pH 5.0，在121°C、0. IMPa下滅菌20min，制成液態培養基。將易脆毛霉菌絲接種在PDA培養基上，在溫度為下，培養2天。然后，用直徑 5mm打孔器從菌落邊緣打取生長良好的菌絲塊，接到裝有IOOmL液態培養基的三角瓶中，在溫度為、轉速為120rpm的搖床上培養2_3天，抽濾除去菌絲和秸稈，所得液體即為含丙三醇的發酵液。該菌株在上述的培養條件下，在72h內，發酵成熟前和成熟期水稻秸稈的丙三醇產量明顯高于其它生長期的水稻秸稈，成熟前水稻秸稈的丙三醇產量為1205ppm/g(秸稈)，成熟期水稻秸稈的丙三醇產量為1119ppm/g (秸稈)。實施例2活性污泥對丙三醇的發酵配制微量元素溶液，組分為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。將19mL含丙三醇的發酵液、50mL發酵基質、ImL微量元素溶液、30mL產甲烷活性污泥放入150mL的玻璃瓶中，混勻，在搖床上培養，玻璃瓶的另一端用輸液器連接史式發酵管，發酵管的球形部位裝有2M的NaOH的飽和NaCl溶液，所有的管口都用膠密封，搖床轉速 140rpm，溫度35°C，培養池后注意觀察液面變化，通過觀察計算發酵管中液面的變化計算出產生的甲烷的體積。計算產甲烷效率(U)，U = KTO/XVrTl(K-累積產甲烷效率，單位為 mLCH4/h ；TO-標態絕對溫度，273K ；X-污泥濃度，單位為Gvss/L ；Vr-反應瓶的容積，單位為 L ；Tl-測試時室溫絕對溫度，單位為K)。實驗結果表明0. 5g秸稈經過易脆毛霉發酵產生的含丙三醇的發酵液，經過產甲烷活性污泥發酵產生甲烷的效率為0. 038mL/h · (g污泥)。
權利要求
1.一種微生物法轉化秸稈為甲烷的方法，其特征在于，按照如下步驟進行(1)選取成熟前、成熟期和收獲后的水稻秸稈，粉碎成稻草粉；(2)向培養液中加入稻草粉，混勻，調節PH值為5.0，滅菌，接入易脆毛霉菌菌絲，放入搖床培養，搖床轉速為120rpm，溫度為，培養2_3天，得到含丙三醇的發酵液；(3)將含丙三醇的發酵液接到含有活性污泥的培養基中，裝入玻璃瓶，在搖床上培養， 玻璃瓶的另一端用輸液器連接史式發酵管，所有的管口都用膠密封，搖床轉速140rpm，溫度 35°C，培養池后注意觀察液面變化，通過觀察計算史式發酵管中液面的變化計算出產生的甲烷的體積。
2.根據權利要求1所述一種微生物法轉化秸稈為甲烷的方法，其特征在于，所述培養液的組分為 KH2PO4 3g/L、(NH4)2SO4 0. HMgSO4 3. lg/L、酒石酸銨 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.根據權利要求1所述一種微生物法轉化秸稈為甲烷的方法，其特征在于，所述含有活性污泥的培養基組分為發酵基質、微量元素溶液、產甲烷活性污泥。
4.根據權利要求3所述一種微生物法轉化秸稈為甲烷的方法，其特征在于，所述微量元素溶液的組分為 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
本發明公開了屬于環境生物技術領域的一種利用微生物將秸稈轉化為甲烷的方法。該方法采用易脆毛霉菌株將水稻秸稈轉化為以丙三醇為主的發酵產物，再采用產甲烷活性污泥將丙三醇轉化為甲烷。本發明通過微生物代謝將秸稈中的碳水化合物轉化為甲烷，實現了對秸稈資源進行合理有效、環境友好、多途徑的利用，有利于農業和生態環境的可持續發展。本發明的方法對設備要求低，操作簡單，具有工業化應用前景。
文檔編號C12P7/20GK102154375SQ20111002821
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月26日 優先權日2011年1月26日
發明者文湘華, 樊錦艷 申請人:清華大學