[發明專利]一種利用選擇性抑制劑研究產甲烷代謝途徑的方法

在審

• 申請號: 201711146305.3
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN108070620A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 高樹梅;趙明星;阮文權
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02
• 代理公司: 嘉興海創專利代理事務所(普通合伙) 33251
• 代理人: 鄭文濤

本發明公開了一種利用選擇性抑制劑研究產甲烷代謝途徑的方法，在氨氮耐受污泥厭氧消化體系中，利用不同抑制劑研究厭氧消化系統產甲烷代謝途徑的方法，采用抑制劑BES、氟乙酸鹽和無水茶堿抑制不同的厭氧消化產甲烷途徑，根據甲烷產量及VFAs的變化可以間接地分析判斷厭氧消化體系的產甲烷途徑，同時可以明確AM途徑以及SAO?HM途徑對產甲烷的貢獻率以及SAO過程的重要性。

技術領域

本發明涉及有機廢棄物生物處理技術、環保凈化處理技術領域，尤其涉及一種利用選擇性抑制劑研究產甲烷代謝途徑的方法。

背景技術

厭氧發酵技術是目前處理有機固體廢棄物或有機廢水較為合理的處理技術之一。但厭氧狀態下有機物逐漸分解為小分子有機物并最終轉化生成甲烷是一個由多種微生物相互協同、共同完成的復雜過程。首先纖維素、蛋白質和脂類等復雜有機物首先在嚴格厭氧菌的作用下降解成可溶性小分子；產酸菌進而將小分子轉化成揮發性脂肪酸(VFAs)，VFAs被產氫產乙酸菌轉化為乙酸和H2；最后，H2、CO2和VFAs的混合物在嗜乙酸產甲烷菌和嗜氫產甲烷菌的作用下生成甲烷。目前，一般將厭氧消化產甲烷過程分為四個階段，即水解階段、產酸階段、產氫產乙酸階段和產甲烷階段，如說明書附圖1所示，揮發性脂肪酸(VFAs)尤其是乙酸的分解過程是非常關鍵的。在厭氧消化過程中，乙酸主要通過兩種途徑被降解。一方面，乙酸可以通過嗜乙酸產甲烷過程(AM)被轉化為CH4和CO2；另一方面，乙酸可以通過乙酸氧化過程(SAO)在乙酸氧化菌(SAOB)的作用下轉化為H2和CO2，進而通過嗜氫產甲烷過程(HM)轉化為CH4。

關于產甲烷代謝途徑的研究，目前有很多方法，如穩定性同位素技術?；诠庾V學技術的穩定性同位素組成分析可以實現甲烷化過程中碳同位素的在線監測，即使是在大型沼氣反應器中，根據產生沼氣中穩定性同位素的特性亦可確定反應器中主要的產甲烷途徑。然而，該技術在應用過程中面臨的主要問題是費用相對較高。采用抑制劑對不同的代謝途徑進行選擇性抑制也可以實現對代謝機理的定量化研究，目前，選擇性抑制手段在產甲烷代謝途徑中的應用已被廣泛接受，然而不同的厭氧消化過程，由于其代謝途徑的不同而導致抑制劑的投加濃度存在較大差異。

發明內容

基于上述現象，本發明提供一種利用選擇性抑制劑研究產甲烷代謝途徑的方法，技術方案如下：一種利用選擇性抑制劑研究產甲烷代謝途徑的方法，借助選擇性抑制手段，利用不同抑制劑選擇性地抑制目標途徑，根據不同抑制條件下的甲烷產量，定性地判斷產厭氧消化過程甲烷代謝途徑，并定量地判斷各種代謝途徑對系統產甲烷的貢獻率；所述抑制劑為二溴乙烷磺酸鹽(BES)、氟乙酸鹽(fluoroacetate)和無水茶堿(lumazine)

步驟如下:

S1,利用全自動甲烷潛力分析系統(AMPTSⅡ)，生產公司為瑞典BioprocessControl公司，接種產甲烷厭氧污泥(該污泥已經經過氨氮耐受性馴化)；

S2,以乙酸鹽為底物，添加不同的抑制劑，進行連續厭氧發酵實驗；其中所述接種產甲烷厭氧污泥的TS和VS含量分別為4.21％和3.38％；

S3,通過預實驗，確定抑制劑的最適投加量，確定產甲烷代謝途徑；

S3過程如下：投加一定量的二溴乙烷磺酸鹽(BES)，可完全抑制甲烷生產；投加一定量的氟乙酸鹽(fluoroacetate)，抑制AM途徑產生的甲烷；

投加一定量的無水茶堿(lumazine)，抑制HM途徑產生的甲烷；