[发明专利]一种利用混合微生物体系将沼气转化为单细胞蛋白的方法

说明书

本发明公开了一种利用混合微生物体系将沼气转化为单细胞蛋白的方法，属于沼气利用技术领域。本发明方法通过对沼液进行固液分离的预处理，使得其能够用于小球藻和甲烷氧化菌的混合培养，小球藻利用沼气中的CH₄和CO₂生长，甲烷氧化菌可以利用沼气中的CH₄与小球藻光合作用产生的O₂进行生长。在无害化、资源化利用的同时，能得到高蛋白的小球藻和甲烷氧化菌，是环境友好型产品。本发明所提出的一种无害化、资源化利用沼气的方法，操作简单，可行性高，并且具有处理量大，处理周期短的特点，具有很好的经济价值和环境效益。

技术领域

本发明涉及一种利用混合微生物体系将沼气转化为单细胞蛋白的方法，属于沼气利用技术领域。

背景技术

由于资源的有限性，世界上仍存在因人口快速增长而造成的营养不良的问题，所以，急需一种生产高质量蛋白替代食物和动物饲料的方法来缓解食物短缺问题。我国固体废弃物产生量逐渐增长，尤其是农业固体废弃物以及污水处理厂产生的污泥占据了一定的比例。厌氧发酵是满足我国固废管理所提出的“三化”原则的一种处理固废的方法，能够减量化、资源化、无害化处理固体废弃物。有机物经过微生物厌氧发酵之后，产生了一种可燃性混合气体——沼气，它的主要组成成分是甲烷(60％-70％)和二氧化碳(30％-40％)。但由于沼气中二氧化碳的含量较高，目前沼气的主要利用方式局限于供热和发电。沼气提纯作为生物天然气使用大幅提高了沼气的应用范围及价值，但是提纯过程中高的经济投入限制了其大规模使用。此外，厌氧发酵产生的副产物沼液常用作有机肥，但由于沼液的产生以及有机肥的使用存在不同步现象，所产生的沼液等废弃物往往需要长时间存储，在此过程中会释放出甲烷等温室气体对环境产生一定的不利影响，并且沼液作为肥料使用过程中，作物对其营养元素使用率很低。因此，急需一种有效且合理的方式对沼气和沼液进行资源化、无害化利用。

微藻通过光合作用将二氧化碳转化为有机物以供自身的生长，微藻中含有丰富的核酸、脂质、矿物质、叶绿素、维生素等。尤其，微藻的蛋白质含量很高，具有极高的营养价值，目前应用在鱼食饵料中，其中的脂质还可以作为生物能源。甲烷氧化菌是一种将甲烷作为唯一碳源的微生物，它能产生可用作动物饲料的单细胞蛋白，生物聚合物，纳米技术应用组分的表面层，可溶性代谢物(甲醇、甲醛、有机酸)、可用作生物柴油和保健品的脂质，生长介质和维生素B12。利用微藻及甲烷氧化菌混合体系可以实现沼气向蛋白的转化，并且在此过程中沼液可以作为营养源为微藻以及甲烷氧化菌的生长提供营养元素，从而实现沼气以及沼液的资源化、高值化利用。

发明内容

[技术问题]

由于沼气中二氧化碳的含量较高，目前沼气的主要利用方式局限于供热和发电。沼气提纯作为生物天然气使用大幅提高了沼气的应用范围及价值，但是提纯过程中高的经济投入限制了其大规模使用。此外，厌氧发酵产生的副产物沼液常用作有机肥，但由于沼液的产生以及有机肥的使用存在不同步现象，所产生的沼液等废弃物往往需要长时间存储，在此过程中会释放出甲烷等温室气体对环境产生一定的不利影响，并且沼液作为肥料使用过程中，作物对其营养元素使用率很低。同时，由于资源的有限性，世界上仍存在因人口快速增长而造成的营养不良的问题，所以，急需一种生产高质量蛋白替代食物和动物饲料的方法来缓解食物短缺问题。

[技术方案]

针对上述问题，本发明提供了一种利用混合微生物体系将沼气转化为单细胞蛋白的方法，微生物混合体系是指微藻和甲烷氧化菌混合的微生物体系，本发明以厌氧发酵产生的沼液与培养液混合用于培养微藻与甲烷氧化菌，能够充分利用沼液资源。反应过程中，微藻吸收沼气中的CO₂进行光合作用完成自身成长，同时产生O₂以供甲烷氧化菌的生长；而甲烷氧化菌吸收沼气中的CH₄和微藻产生的O₂，同时产生单细胞蛋白。

本发明提供了一种利用混合微生物体系将沼气转化为单细胞蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：