[發明專利]一種利用混合微生物體系將沼氣轉化為單細胞蛋白的方法

在審

• 申請號: 202010906957.8
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111979129A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 付善飛;朱夢圓;鄒華;解眾;張云;李祎飛;丁劍楠;王震宇
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C12N1/12
• 分類號: C12N1/12;C12N1/20;C02F3/32;C02F3/34;C10L3/10;B01D53/84;B01D53/02;C12R1/89
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 林娟

本發明公開了一種利用混合微生物體系將沼氣轉化為單細胞蛋白的方法，屬于沼氣利用技術領域。本發明方法通過對沼液進行固液分離的預處理，使得其能夠用于小球藻和甲烷氧化菌的混合培養，小球藻利用沼氣中的CH₄和CO₂生長，甲烷氧化菌可以利用沼氣中的CH₄與小球藻光合作用產生的O₂進行生長。在無害化、資源化利用的同時，能得到高蛋白的小球藻和甲烷氧化菌，是環境友好型產品。本發明所提出的一種無害化、資源化利用沼氣的方法，操作簡單，可行性高，并且具有處理量大，處理周期短的特點，具有很好的經濟價值和環境效益。

技術領域

本發明涉及一種利用混合微生物體系將沼氣轉化為單細胞蛋白的方法，屬于沼氣利用技術領域。

背景技術

由于資源的有限性，世界上仍存在因人口快速增長而造成的營養不良的問題，所以，急需一種生產高質量蛋白替代食物和動物飼料的方法來緩解食物短缺問題。我國固體廢棄物產生量逐漸增長，尤其是農業固體廢棄物以及污水處理廠產生的污泥占據了一定的比例。厭氧發酵是滿足我國固廢管理所提出的“三化”原則的一種處理固廢的方法，能夠減量化、資源化、無害化處理固體廢棄物。有機物經過微生物厭氧發酵之后，產生了一種可燃性混合氣體——沼氣，它的主要組成成分是甲烷(60％-70％)和二氧化碳(30％-40％)。但由于沼氣中二氧化碳的含量較高，目前沼氣的主要利用方式局限于供熱和發電。沼氣提純作為生物天然氣使用大幅提高了沼氣的應用范圍及價值，但是提純過程中高的經濟投入限制了其大規模使用。此外，厭氧發酵產生的副產物沼液常用作有機肥，但由于沼液的產生以及有機肥的使用存在不同步現象，所產生的沼液等廢棄物往往需要長時間存儲，在此過程中會釋放出甲烷等溫室氣體對環境產生一定的不利影響，并且沼液作為肥料使用過程中，作物對其營養元素使用率很低。因此，急需一種有效且合理的方式對沼氣和沼液進行資源化、無害化利用。

微藻通過光合作用將二氧化碳轉化為有機物以供自身的生長，微藻中含有豐富的核酸、脂質、礦物質、葉綠素、維生素等。尤其，微藻的蛋白質含量很高，具有極高的營養價值，目前應用在魚食餌料中，其中的脂質還可以作為生物能源。甲烷氧化菌是一種將甲烷作為唯一碳源的微生物，它能產生可用作動物飼料的單細胞蛋白，生物聚合物，納米技術應用組分的表面層，可溶性代謝物(甲醇、甲醛、有機酸)、可用作生物柴油和保健品的脂質，生長介質和維生素B12。利用微藻及甲烷氧化菌混合體系可以實現沼氣向蛋白的轉化，并且在此過程中沼液可以作為營養源為微藻以及甲烷氧化菌的生長提供營養元素，從而實現沼氣以及沼液的資源化、高值化利用。

發明內容

[技術問題]

由于沼氣中二氧化碳的含量較高，目前沼氣的主要利用方式局限于供熱和發電。沼氣提純作為生物天然氣使用大幅提高了沼氣的應用范圍及價值，但是提純過程中高的經濟投入限制了其大規模使用。此外，厭氧發酵產生的副產物沼液常用作有機肥，但由于沼液的產生以及有機肥的使用存在不同步現象，所產生的沼液等廢棄物往往需要長時間存儲，在此過程中會釋放出甲烷等溫室氣體對環境產生一定的不利影響，并且沼液作為肥料使用過程中，作物對其營養元素使用率很低。同時，由于資源的有限性，世界上仍存在因人口快速增長而造成的營養不良的問題，所以，急需一種生產高質量蛋白替代食物和動物飼料的方法來緩解食物短缺問題。

[技術方案]

針對上述問題，本發明提供了一種利用混合微生物體系將沼氣轉化為單細胞蛋白的方法，微生物混合體系是指微藻和甲烷氧化菌混合的微生物體系，本發明以厭氧發酵產生的沼液與培養液混合用于培養微藻與甲烷氧化菌，能夠充分利用沼液資源。反應過程中，微藻吸收沼氣中的CO₂進行光合作用完成自身成長，同時產生O₂以供甲烷氧化菌的生長；而甲烷氧化菌吸收沼氣中的CH₄和微藻產生的O₂，同時產生單細胞蛋白。

本發明提供了一種利用混合微生物體系將沼氣轉化為單細胞蛋白的方法，所述方法包括以下步驟：