[发明专利]一种沼气干发酵复合菌剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沼气干发酵复合菌剂的制备方法，属于有机废弃物利用和可再生能源生产技术领域。

背景技术

近年来，社会对能源的需求不断增加，石油、煤炭等化石能源资源不断减少，价格持续攀升，给人们的生产生活带来不利影响，因此可再生能源的开发利用越来越受到各国政府和科研工作者的重视。沼气是洁净的可再生能源，取之不尽用之不竭。秸秆、禽畜粪便、城市有机垃圾等有机物可经过厌氧消化转化成沼气，为人类提供清洁能源。

参与沼气发酵的微生物包括发酵性细菌、产氢产乙酸细菌、产甲烷古菌等。首先，发酵性细菌将纤维素类物质降解为乙酸、丙酸等有机酸，将蛋白质降解为有机酸和氨，将脂肪降解为乙酸、丙酸、H₂和CO₂；然后，产氢产乙酸细菌将产生的有机酸分解成乙酸、H₂和CO₂；最终，产甲烷菌将H₂/CO₂、甲基化合物、乙酸等小分子物质转化成甲烷，其中任何一个环节的缺失都达不到产甲烷的目的。

沼气干发酵是近年来研究的热点，它具有发酵固性物含量高、节约水、发酵装置体积小，发酵后产物处理简单，环境污染小的优点。但是干发酵浓度高、传质困难，启动时对接种物的要求很高。

据相关文献报道，沼气干发酵启动所采用的接种物主要是老沼气池的发酵液、阴沟污泥、污水处理厂的脱水污泥、厌氧活性污泥等，未提及使用专门制备的沼气干发酵复合菌剂。

中国专利说明书CN101705199A公开了一种产甲烷复合菌剂及制备方法，该方法利用5株产甲烷菌作为菌种进行逐级液体扩培后混合成一种产甲烷复合菌剂，再用污泥或猪粪进行吸附，以实现固体复合菌剂的生产。该菌剂可以加快新建沼气池或大换料后产沼气的启动时间，提高沼气池的产气效率和产气稳定性。该专利菌系组成单一，未提及用于干发酵的启动。

中国专利说明书CN101948752A公开了一种用于沼气发酵的复合菌剂，该菌剂是一种微生物发酵菌液的复合制剂，包含了纤维素拟杆菌、巴氏芽孢梭菌发酵液、黑海甲烷袋状菌、马氏甲烷八叠球菌等微生物，主要针对以牛粪为主要原料的常规沼气发酵，发酵浓度为5-10%。该菌剂使用范围窄，也未提及用于干发酵。

中国专利说明书CN101705199公开了一种产甲烷复合菌剂及其制备方法，该菌剂由甲烷八叠球菌、甲酸甲烷杆菌、嗜树甲烷短杆菌、廷达尔甲烷叶菌、肯氏鬃发甲烷菌组成，在厌氧条件下接种于液体甲烷菌培养基，使用该菌剂可以提高正常运行沼气池的产气速率。该菌剂仅由产甲烷古菌组成，没有发酵性细菌及产氢产乙酸菌等，功能单一，未提及用于干发酵。

中国专利说明书CN 101475926和CN101481676 B分别公开了一种厌氧降解纤维素产甲烷复合菌和制作方法。该复合菌包含厌氧发酵性细菌、产氢产乙酸菌和产甲烷菌等13株菌。但其微生物组成主要针对纤维素的降解设计，用于稻草秸秆为主要原料的常规沼气发酵，该菌剂使用范围窄，也未提及用于干发酵。

发明内容

本发明的目的在于提供一种特别应用于沼气干发酵的复合菌剂的制备方法，依照本方法所制作的沼气干发酵复合菌剂中的微生物细胞总数至少为1.0×10¹⁰个/g，产甲烷菌细胞总数至少为1.0×10⁸个/g，将其用作干发酵的接种物能够实现快速启动和稳定运行。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种沼气干发酵复合菌剂的制备方法，其特征在于：将纤维素分解细菌、蛋白分解细菌、脂肪分解细菌、产氢产乙酸细菌、硫酸盐还原菌和产甲烷古菌组成的复合菌作为接种物，将接种物与发酵底物混合，在35±2℃条件下厌氧发酵60~90天后，获得沼气干发酵复合菌剂。

所述复合菌中，按细胞数量百分比为25%~45%的纤维素分解细菌、9%~15%的蛋白分解细菌、8%~15%的脂肪分解细菌、8%~12%产氢产乙酸细菌、18%~31%的硫酸盐还原菌和2.5%~9.5%的产甲烷古菌，各组份的微生物细胞总数至少为2×10¹⁰个/g，产甲烷古菌细胞总数至少为5×10⁸个/g。

所述用作接种物的复合菌涉及到的11株菌如下：

（1）Bacteroides cellulosilyticus解纤维素拟杆菌，严格厌氧，杆状，革兰氏染色阴性，能够降解各种纤维素类物质，能利用各种糖类生成乙酸、丙酸、琥珀酸，菌株保藏编号为DSM 14838^T；