[发明专利]一种强化有机固废厌氧发酵产甲烷的菌种及其应用

说明书

本发明涉及环境微生物技术领域，特别是涉及一种强化有机固废厌氧发酵产甲烷的菌种及其应用，所述强化有机固废厌氧发酵产甲烷的菌种为嗜热淀粉芽孢杆菌Caldibacillus thermoamylovorans QK5，保藏编号为CCTCC NO：M 2022206。嗜热淀粉芽孢杆菌Caldibacillus thermoamylovorans QK5能在有机固废厌氧发酵过程中有效提高甲烷产量和有机物转化率，可用于餐厨垃圾、厨余垃圾、秸秆、畜禽粪污等有机固废的减量化、无害化和资源化处理，具有较高的应用价值。

技术领域

本发明涉及环境微生物技术领域，特别是涉及一种强化有机固废厌氧发酵产甲烷的菌种及其应用。

背景技术

在众多的有机固废处理技术中，厌氧发酵产甲烷是目前国内外有机固废处理的主流技术，该技术不仅能够实现有机固废的“减量化、资源化、无害化”，还能生产可再生能源——甲烷，对于城市建设以及“双碳”目标达成具有重要意义。然而，利用有机固废厌氧发酵生产甲烷仍存在有机物转化率低、产气率低、甲烷纯度低等问题，制约该技术的大规模高效推广与应用。

厌氧发酵产甲烷是通过多种不同功能的微生物协同作用将有机固废转化为甲烷的过程。整个厌氧发酵过程可分为四个阶段，即水解阶段、产氢产乙酸阶段、同型产乙酸阶段以及产甲烷阶段。每个阶段都是在不同功能的微生物作用下进行的。常规厌氧发酵的接种物来源于厌氧发酵体系的活性污泥，其所含的功能微生物种类少、浓度低、活性差，导致厌氧发酵周期长、产气率低。此外，不同来源的底物及其携带的内源微生物、环境因子改变等外界因素也会对活性污泥的微生物菌群带来冲击，容易造成系统不稳定甚至崩溃。一旦系统崩溃就需要对活性污泥进行很长时间的再驯化才能恢复。

由于有机固废来源广泛、种类繁多且成分复杂，使得厌氧发酵产甲烷系统在发酵过程中可能出现启动慢、发酵周期长的问题，甚至会出现酸抑制、氨胁迫等严重影响系统稳定性的问题而导致发酵失败，最终造成甲烷产量低的结果。提高发酵性能的方法根据作用机理可以分为物理强化、化学强化和生物强化，其中生物强化是指通过额外添加功能微生物以满足生物反应需求的方法。尽管一些化学强化方法如调节pH、添加微量元素等也可以间接地改变微生物的生长环境而提高功能菌系生物量从而提高甲烷产量，但与之相比，定向筛选厌氧发酵产甲烷过程中的高效功能微生物，并将其制备成微生物菌剂添加到发酵体系中的这种生物强化方式，作用效果更为直接，可缩短微生物对环境改变的响应时间，更具针对性，是有效提高厌氧发酵产甲烷系统稳定性和发酵效率的重要途径。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种强化有机固废厌氧发酵产甲烷的菌种及其应用，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种嗜热淀粉芽孢杆菌Caldibacillus thermoamylovorans QK5，保藏编号为CCTCC NO：M 2022206。

本发明第二方面提供一种菌剂，所述菌剂中包含嗜热淀粉芽孢杆菌Caldibacillus thermoamylovorans QK5。

本发明第三方面提供所述菌剂的制备方法，包括如下步骤：将嗜热淀粉芽孢杆菌Caldibacillus thermoamylovorans QK5的纯菌种接种于液体培养基培养，培养结束后即得到所述菌剂。

本发明第四方面提供嗜热淀粉芽孢杆菌Caldibacillus thermoamylovorans QK5在有机固废厌氧发酵产甲烷中的应用。

本发明第五方面提供一种有机固废厌氧发酵产甲烷的方法，包括如下步骤：将所述菌剂与有机固废和厌氧活性污泥混合得到厌氧发酵体系进行厌氧发酵产甲烷。

如上所述，本发明的强化有机固废厌氧发酵产甲烷的菌种及其应用，具有以下有益效果：