[发明专利]一种基于发酵过程菌落平衡的小麦秸秆稳定、高效制气方法

权利要求书

1.一种基于发酵过程菌落平衡的小麦秸秆稳定、高效制气方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)小麦秸秆预处理；(2)发酵试验及产甲烷特征菌和不产甲烷特征菌识别；(3)氯化铵浓度对产甲烷特征菌和不产甲烷特征菌活性的影响分析；(4)产甲烷特征菌-不产甲烷特征菌群落平衡控制；

所述步骤(1)小麦秸秆预处理是指：将所述的小麦秸秆用粉碎机粉碎成粉状；将小麦秸秆浸泡在有机溶剂正己烷中，其中小麦秸秆与有机溶剂正己烷的质量比为1：6，密封后在常温30℃下进行溶解反应3h，取出小麦秸秆粉放到通风橱内，等待有机溶剂完全挥发，烘干至恒重；

所述步骤(2)中发酵试验及产甲烷特征菌和不产甲烷特征菌识别具体子步骤为：1)首先将预处理后的小麦秸秆置于发酵罐中，加入1/3-1/2小麦秸秆质量的活性污泥，每100g小麦秸秆加入2.5L清水，调节初始pH值为6.9-7.2，置于恒温水浴锅温度35℃中，发酵20天；2)每12小时测定一次产气量，每12小时采样发酵罐中污泥；3)分析产气速率随时间变化曲线，记录最大产气速率对应时段T*；4)采用聚合酶链式反应—变性梯度电泳PCR-DGGE基因指纹图谱技术分析T*时段污泥样本中的菌落类型进行识别，并将指纹图谱条带中亮度最大的产甲烷菌和不产甲烷菌作为产甲烷特征菌X和不产甲烷特征菌Y；

所述步骤(3)氯化铵浓度对产甲烷特征菌和不产甲烷特征菌活性的影响分析，具体为：通过在厌氧条件下在培养皿中分别研究氯化铵浓度对产甲烷特征菌和不产甲烷特征菌活性的影响，确定出可提升产甲烷特征菌活性的氯化铵浓度范围(m1～m2)以及可提升不产甲烷特征菌活性的氯化铵浓度范围(n1～n2)；

取步骤(2)中所述的活性污泥，等质量分成若干份，并采用平板菌落计数法进行菌落CFU计数，分别获得产甲烷特征菌和培养不产甲烷特征菌菌落数y1和y2；在不同氯化铵浓度下，在温度为35℃、pH值为6.9～7.2、湿度为45-60﹪、培养基为等质量分割的活性污泥的细菌孵育箱中，分别培养产甲烷特征菌和培养不产甲烷特征菌24小时，取出，再次采用平板菌落计数法进行菌落CFU计数，分别获得产甲烷特征菌和培养不产甲烷特征菌菌落数z1和z2，并与y1和y2作对比，若y1z1，则认为该氯化铵浓度可提升产甲烷特征菌活性，反之为抑制；若y2z2，则认为该氯化铵浓度可提升不产甲烷特征菌活性，反之为抑制；

所述可提升产甲烷特征菌活性的氯化铵浓度范围(m1～m2)和可提升不产甲烷特征菌活性的氯化铵浓度范围(n1～n2)，其两者之间必定存在范围(o1～o2)，该范围只增大产甲烷特征菌活性，抑制或不影响不产甲烷特征菌活性；以及范围(p1～p2)，该范围只增大不产甲烷特征菌活性，抑制或不影响产甲烷特征菌活性；

所述步骤(4)产甲烷特征菌-不产甲烷特征菌群落平衡控制是指：在小麦秸秆发酵制气开始时加入适量浓度为50g/L的氯化铵进行发酵，并每隔6个小时监测产气量和发酵罐中氯化铵浓度；当产气速率达到高位后开始下降，并当其产气速率低于高位时产气速率的80％时，对比发酵罐中氯化铵浓度q与范围(m1～m2)和范围(n1～n2)，判断发酵罐内产甲烷特征菌和不产甲烷特征菌中的弱势菌群，通过加入氯化铵固体或清水的方法，调节发酵罐内氯化铵浓度处于提高弱势菌群活性的浓度范围(o1～o2)或(p1～p2)；从而实现产甲烷特征菌-不产甲烷特征菌群落平衡控制。