[發(fā)明專利]一種強化丙酸厭氧降解的復合菌劑及其構(gòu)建方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010133845.3
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111304124B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪濤;匡彬;朱葛夫;郟建波;劉敏超;李玉瑛;李冰;楊濤;張夢辰;徐曉龍
• 申請（專利權(quán)）人: 五邑大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C02F3/34;C02F3/28;C02F3/00;C12R1/01;C02F101/34
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文

本發(fā)明公開一種強化丙酸厭氧降解的復合菌劑及其構(gòu)建方法，所述復合菌劑包括脂肪酸氧化菌Syntrophobacterfumaroxidans和產(chǎn)電菌Geobactorsulfurreducens。本發(fā)明對脂肪酸氧化菌Syntrophobacterfumaroxidans和產(chǎn)電菌Geobactorsulfureducens進行了活化，以厭氧瓶插入電極為實驗?zāi)Ｊ剑⒃陉枠O室中加入活化菌液，構(gòu)建得到強化丙酸降解的互營共生體系，所述復合菌劑可用于污水處理過程中；本方法具有結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活、啟動迅速、運行穩(wěn)定、無需曝氣以及運行費用低等優(yōu)點，可通過pH值、氨氮和初始丙酸濃度值來調(diào)控丙酸降解的最適條件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于厭氧發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微生物電池，具體一種強化丙酸厭氧降解的復合菌劑及其構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

厭氧生物技術(shù)，由于其可同時實現(xiàn)廢水中有機物的削減和產(chǎn)能等特點，被廣泛用于處理高濃度有機廢水并取得了較好的實踐成果。其基本原理是通過水解發(fā)酵菌，產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌的協(xié)同作用實現(xiàn)有機物的逐步降解和產(chǎn)甲烷。常規(guī)厭氧工藝高效穩(wěn)定運行面臨的主要挑戰(zhàn)之一是系統(tǒng)內(nèi)的揮發(fā)性脂肪酸(Volatile Fatty Acids，VFAs)積累引起的酸抑制問題。傳統(tǒng)厭氧裝置運行過程中，易水解有機物迅速水解酸化產(chǎn)生有機酸的理論速率遠高于后續(xù)步驟乙酸化及甲烷化速率，而這種中間代謝產(chǎn)物產(chǎn)生與轉(zhuǎn)化的不平衡很容易引起VFAs的累積。大量累積的VFAs不僅嚴重抑制了后續(xù)的乙酸化及甲烷化過程，還會反饋抑制上游有機物的水解酸化，從而使厭氧代謝全程受阻，直接導致了厭氧系統(tǒng)出現(xiàn)酸抑制甚至酸敗的現(xiàn)象。而當厭氧系統(tǒng)遭受到?jīng)_擊負荷或環(huán)境因子變化較大時，酸積累現(xiàn)象尤為明顯且酸抑制后系統(tǒng)的發(fā)酵性能恢復過程緩慢甚至無法恢復。因此，VFAs積累是常規(guī)厭氧工藝穩(wěn)定高效運行的主要挑戰(zhàn)之一，緩解VFAs積累和解決酸抑制問題從而提高厭氧系統(tǒng)的效能具有重要的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究價值。

在反應(yīng)器實際運行中，研究者們則嘗試通過投加功能微生物等生物強化方式來解決VFAs積累的問題。Li等通過投加馴化的丙酸氧化菌群來加速厭氧系統(tǒng)中丙酸的降解；Town和Dumonceaux則嘗試投加耐酸型乙酸產(chǎn)甲烷菌群來促進厭氧系統(tǒng)中乙酸的利用和產(chǎn)甲烷效能。以上研究結(jié)果表明通過SFAS和乙酸型甲烷菌的投加可以強化厭氧系統(tǒng)中互營脂肪酸氧化菌(short chain fatty acid-oxidation syntrophs，SFAS)和甲烷菌互營共生體的豐度，在一定程度上強化丙酸和乙酸降解產(chǎn)甲烷效能，但主要存在以下挑戰(zhàn)：通過外部投加的目標功能菌在和土著菌群的競爭過程中，特別是在連續(xù)進出料的情況下往往無法達到富集目標菌群的效果；通過連續(xù)投加或者細胞固定技術(shù)把功能微生物置于厭氧系統(tǒng)中的方法盡管取得了一定的成果，但這一方式增加了實際運行的操作難度和運行成本且對工程技術(shù)和管理人員素質(zhì)要求較高，實際操作可行性較差；此外，從微生物的分離和代謝途徑上看，目前能被分離培養(yǎng)的耐酸產(chǎn)甲烷菌較少，即便經(jīng)過低pH的馴化可以得到耐酸型產(chǎn)甲烷菌并對酸化系統(tǒng)的恢復起到一定的強化作用，卻并不能從根本上改變產(chǎn)甲烷菌生長代時長和代謝速率慢的固有生理特性，且在酸性條件下產(chǎn)甲烷菌的最佳碳源可能轉(zhuǎn)變成甲醇從而削弱了對VFAs的降解能力?？傊?，生物強化是目前應(yīng)對厭氧系統(tǒng)中VFAs積累的重要對策之一，但VFAs代謝途徑和生物強化方式的選擇，還需在基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)上不斷創(chuàng)新。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種通過構(gòu)建脂肪酸氧化菌和產(chǎn)電菌互營共生體復合菌劑來強化丙酸降解的方法，它解決了傳統(tǒng)厭氧系統(tǒng)中丙酸互營降解依賴產(chǎn)甲烷菌從而受限于產(chǎn)甲烷菌生理生態(tài)功能不足的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種復合菌劑，其特征在于，所述復合菌劑包括脂肪酸氧化菌Syntrophobacterfumaroxidans和產(chǎn)電菌Geobactorsulfurreducens。

所述脂肪酸氧化菌Syntrophobacterfumaroxidans(下簡稱S.fumaroxidans)購自德國菌種保存庫(DSMZ，編號：10017)。