[發(fā)明專利]利用煤層微生物菌群的快速有機質(zhì)降解技術(shù)與方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410431725.6
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN105462908A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖棟;彭蘇萍;王恩元
• 申請（專利權(quán)）人: 肖棟
• 主分類號: C12N1/36
• 分類號: C12N1/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種來自于煤層微生物系統(tǒng)，經(jīng)馴化后能夠快速對各類動植物蛋白、纖維素、糖類以及脂肪等有機基質(zhì)進行快速、深度降解的技術(shù)及方法，涉及煤炭生物發(fā)酵、清潔煤技術(shù)、城市廚余垃圾無害化處理、各類有機肥與菌肥生產(chǎn)、秸稈治理與綜合利用、鹽堿地治理以及污水處理等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微生物作為一種遍及范圍最廣、個體細微的獨特生命體遍布于世界各地。其中煤層中賦存有一種能夠以煤基質(zhì)為營養(yǎng)源，維持微生物生態(tài)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的特殊微生物菌群。研究發(fā)現(xiàn)，馴化后的菌種具有對各類動植物蛋白、纖維素、糖類以及脂肪等有機質(zhì)進行快速深度降解的能力。

經(jīng)過馴化、培育，該菌種能夠成功應(yīng)用于煤炭生物發(fā)酵、清潔煤技術(shù)、城市廚余垃圾無害化處理、各類有機肥生產(chǎn)、秸稈治理與綜合利用、鹽堿地治理以及污水處理等項目。結(jié)合菌種較高的降解能力與相應(yīng)的技術(shù)實施方法形成一種新型的有機質(zhì)降解與利用技術(shù)及方法。

發(fā)明內(nèi)容

基于對煤層微生物生態(tài)系統(tǒng)的研究與對該特殊微生物群落認知的提升，結(jié)合現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)造了一種以煤層微生物群落為基礎(chǔ)菌種，以兼氧-厭氧培育與接續(xù)式培育方法為技術(shù)支撐的一種新型的有機質(zhì)快速深層降解方法。該技術(shù)方法的發(fā)明能有效提升我國秸稈治理、動物糞便無害化處理、城市廚余垃圾無害化處理、各類有機肥生產(chǎn)、有機農(nóng)業(yè)技術(shù)水平。同時該技術(shù)方法還是促進我國煤炭生物發(fā)酵、清潔煤技術(shù)、鹽堿地治理以及污水處理等技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：利用取自地下煤層的深新鮮煤樣獲得源菌群（1），利用精磨的待處理有機物進行菌種預(yù)培育（2），將培育后的菌種置于15~85℃變溫厭氧培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)進行厭氧——兼氧交復(fù)式擴培（3），將擴培后的菌種按照每立方米1×10¹²引入發(fā)酵系統(tǒng)（4），利用接續(xù)式發(fā)酵工藝，完成菌種由一個發(fā)酵組到另一個發(fā)酵組的轉(zhuǎn)移（5）流程過程如圖1所示。

所述的利用取自地下煤層的深新鮮煤樣獲得源菌群，菌種獲取后需要密封在厭氧、無菌、干燥采樣器中，保持菌群的原生狀態(tài)。

所述的利用精磨的待處理有機物進行菌種預(yù)培育，其特征是：選擇待處理的有機物通過精磨（粒徑小于60目），將精磨后的有機質(zhì)粉末制成培養(yǎng)基，用于目標菌群的馴化與擴增。通過人工誘導(dǎo)，使微生物能夠適應(yīng)非煤環(huán)境的生存與繁衍。

所述的將培育后的菌種置于15~85℃變溫厭氧培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)進行厭氧——兼氧交復(fù)式擴培，是利用溫度變化與系統(tǒng)含氧量變化對菌種進行篩選與馴化，篩選出合格的工程菌群，使其能夠適應(yīng)工作環(huán)境因素的變化，能夠滿足技術(shù)實施要求，。

所述的將擴培后的菌種按照每立方米1×10¹²引入發(fā)酵系統(tǒng)，其特征是：一次將足夠量的菌種引入系統(tǒng)，是引入菌種能夠在一定范圍內(nèi)能夠快速形成優(yōu)勢菌種，并根據(jù)菌種特性建立有機質(zhì)發(fā)酵與分解流程、構(gòu)建微生物生態(tài)系統(tǒng)。

所述的利用接續(xù)式發(fā)酵工藝，完成菌種由一個發(fā)酵組到另一個發(fā)酵組的轉(zhuǎn)移

，其特征是：菌群具有較高的營養(yǎng)傾向性，當有新鮮的營養(yǎng)源被引入分解系統(tǒng)，微生物能夠借助自身傾向性運動向高營養(yǎng)區(qū)擴散。技術(shù)實施過程中，可利用接續(xù)式生產(chǎn)工藝實現(xiàn)菌種的自主轉(zhuǎn)移與連續(xù)應(yīng)用。

附圖說明

圖1是利用煤層微生物菌群的快速有機降解技術(shù)與方法的工作流程圖。該圖中說明了從菌群獲取到應(yīng)用以及重復(fù)利用方法的工作流程。

1.該技術(shù)通過利用煤層微生物菌群，能夠更加有效的對有機質(zhì)進行降解，其降解效率較常規(guī)技術(shù)可提高30%以上。

2.高溫菌群的篩選與馴化能夠使該菌種長期工作在高于50℃的高溫環(huán)境中，能夠滿足農(nóng)業(yè)、煤化產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)需求。

3.兼氧-厭氧脈動式發(fā)酵的技術(shù)方法實現(xiàn)對有機質(zhì)的深層、快速降解，能夠提高對營養(yǎng)元素的利用率，減低對營養(yǎng)元素的損失；

4.兼氧-厭氧脈動式發(fā)酵的技術(shù)能夠大幅度降低設(shè)備成本與技術(shù)工藝實施難度，有助于提高技術(shù)的節(jié)能降耗水平。

5.菌種和發(fā)酵技術(shù)對有機基質(zhì)響應(yīng)快速、適應(yīng)性強的特點能夠降低系統(tǒng)對原材料純度以及構(gòu)成變化的制約，使技術(shù)具備更為廣泛的使用空間。

6.技術(shù)所采用菌種所具備的較強的擴散特性使系統(tǒng)能夠更為容易的實現(xiàn)菌種的復(fù)用，降低技術(shù)的運行成本與管理成本。

具體實施方式

利用煤層微生物菌群的快速有機質(zhì)降解技術(shù)與方法的設(shè)計與實施是生物工程、生態(tài)系統(tǒng)工程等工程學(xué)科綜合創(chuàng)新的結(jié)晶。其具體實施方法如下：