一種應用厭氧干發酵技術處理水稻秸稈制取生物絮凝劑的方法技術

一種應用厭氧干發酵技術處理水稻秸稈制取生物絮凝劑的方法，涉及農業廢棄物資源化利用，將水稻秸稈厭氧發酵，采集正常產氣沼氣池的產酸菌群進行富集馴化，以30%的接種量30℃啟動運行厭氧反應器，連續運行80-120天，取反應器內的發酵液離心10min后、高溫高壓滅菌，以體積比1:1與常規的產絮培養基混合，接種8%的產絮菌，獲得生物絮凝劑，此方法可高效利用水稻秸稈發酵液制取生物絮凝劑，實現了廉價底物制取生物絮凝劑，具有廣闊的應用前景，為將來大規模生物絮凝劑的生產應用，實現廢棄物的高值能源轉化提供重要技術參考。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及農業廢棄物資源化利用，是一種應用厭氧干發酵技術處理水稻秸桿制取生物絮凝劑的方法，其以水稻秸桿為底物，應用厭氧干發酵技術進行降解，利用產酸發酵液制取生物絮凝劑，開發利用廉價底物制取生物絮凝劑的新技術。
技術介紹
生物絮凝劑是一類具有生物降解功能的聚合物，由具有這類特殊功能的微生物所分泌的包含多糖、脂類及蛋白質等。由于其對環境的安全及無污染性，因此受到國內外眾多科研工作者的重視。目前，已廣泛用于處理各類有機廢水及一些特征化學物質、金屬元素的去除研究。由于制取生物絮凝劑所需要的一些底物，如蔗糖、葡萄糖和果糖等成本過高，導致難于規模化應用及產業化。然而，以往研究者們都研究集中于分離高效的、具有制取絮凝劑功能的微生物，優化培養馴化條件及解析其絮凝機理和化學結構的研究。忽視了尋找新型廉價的替代原料作為制取生物絮凝劑的底物也是有效解決應用這一難題的有效途徑之 O近年來，有一些關于利用其他廉價替代底物替代傳統的培養基生產絮凝劑的報道，如利用作物秸桿、有機廢水及釀酒廢水等作為底物替代碳源制取絮凝劑。但應用厭氧發酵過程生產甲烷的發酵液以及沼液為底物制取生物絮凝劑的研究還未見有報道。對于應用厭氧發酵液制取絮凝劑的研究不僅能深化廢棄物綜合利用的尺度，而且避免沼液無法有效回收導致環境二次污染，同時也為農業廢棄物綜合資源化利用開辟新的技術途徑。為將來從工藝上調控發酵體系高效產甲烷同時使沼液理化特性適合高效生產生物絮凝劑提供參考。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對應用厭氧干發酵技術處理水稻秸桿制取生物絮凝劑。本專利技術特點是應用厭氧干發酵技術，以水稻秸桿為底物、濃度為20%進行產酸發酵降解，實現了以廉價底物制取生物絮凝劑的新途徑。本專利技術是這樣實施的一種應用厭氧干發酵技術處理水稻秸桿制取生物絮凝劑的方法，其特征在于步驟為1)將水稻秸桿處理為3飛厘米段，以初始干物質濃度(TS)為20%厭氧發酵； 2)在厭氧反氧器內先通入高純氮氣15min以上，驅除厭氧反應器內的溶解氧使體系內氧化還原電位(ORP)低于-250 mV ； 3)采集正常產氣沼氣池的產酸菌群進行富集馴化，以30%的接種量30°C啟動運行厭氧反應器，連續運行80-120天； 4)取厭氧反應器內的發酵液離心10min以上，高溫高壓滅菌后與傳統產絮培養基以體積比I: I混合獲得復合培養基，所述傳統產絮培養基IL中包含葡萄糖10 g、酵母提取物O. 5 g、尿素 O. 5 g、K2HP04 5 g、KH2P04 2 g、MgS04 0. 2 g、NaCl 0. I g、調節 pH7. 0 7. 2 ; 5)在復合培養基中接種產絮菌F+后獲得生物絮凝劑，所述的產絮菌F+是用黑龍江省環境生物技術重點實驗室分離的產絮菌F2 (Rhizobium radiobacter)和F6(Bacillussphaericus)等體積比1:1混合形成的復合產絮菌F+,接種量為8%。本方法中，復合培養基中采用連續運行100天的發酵液，能獲得最佳的產絮效果。本專利技術利用的降解產酸菌群為穩定運行的半連續發酵沼氣池內沼液，產絮菌為F2+F6以體積比1:1等量混合形成的復合產絮菌F+，此方法可高效利用水稻秸桿發酵液制取生物絮凝劑，實現了廉價底物制取生物絮凝劑，具有廣闊的應用前景，為將來大規模生物絮凝劑的生產應用，實現廢棄物的高值能源轉化提供重要技術參考。附圖說明 圖I水稻秸桿厭氧干發酵過程中PH變化情況。圖2水稻秸桿厭氧干發酵過程中VFA變化情況。圖3不同時期1:1復合培養基絮凝效率及還原糖總量比較。圖4產酸高峰期(干發酵運行第25天發酵液)發酵液優勢微生物種類。具體實施例方式一種應用厭氧干發酵技術處理水稻秸桿制取生物絮凝劑的方法，步驟為 1)將水稻秸桿處理為3飛厘米段，以初始干物質濃度為20%厭氧發酵； 2)在厭氧反氧器內先通入高純氮氣15min以上，驅除厭氧反應器內的溶解氧使體系內氧化還原電位(ORP)低于-250 mV ； 3)采集正常產氣沼氣池的產酸菌群進行富集馴化，以30%的接種量30°C啟動運行厭氧反應器，連續運行80-120天； 4)取反應器內100天的發酵液9000g離心10 min以上，高溫高壓滅菌后與傳統產絮培養基以體積比1:1混合獲得復合培養基，所述傳統產絮培養基IL中包含葡萄糖10 g、酵母提取物 O. 5 8、尿素0.5 g、K2HP04 5 g、KH2P04 2 g、MgS04 0. 2 g、NaCl 0. I g、調節pH7. 0 7· 2 ； 5)在復合培養基中接種產絮菌F+后獲得生物絮凝劑，所述的產絮菌F+是用黑龍江省環境生物技術重點實驗室分離的產絮菌F2 (Rhizobium radiobacter)和F6(Bacillussphaericus)等體積比1:1混合形成的復合產絮菌F+,接種量為8%。復合產絮菌F+與各時期產酸發酵液與產絮傳統培養基形成的復合培養基混合，經24 h測定絮凝效率，圖4所示100天發酵液形成的復合培養基絮凝率最佳，達92. 45%。厭氧發酵過程中監測pH、揮發性有機酸(VFA)及產絮凝劑的發酵液微生物群落分析,參見圖I、圖2、圖3。應用454焦磷酸通量測序進行細菌群落監測，圖4為產酸高峰期，厭氧發酵裝置運行25天時的發酵液細菌群落多樣性，在門的分類水平上以厚壁菌門(Firmicutes)為主要優勢微生物類群。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種應用厭氧干發酵技術處理水稻秸稈制取生物絮凝劑的方法，其特征在于步驟為：1）將水稻秸稈處理為3~5厘米段，以初始干物質濃度為20%厭氧發酵；2）在厭氧反氧器內先通入高純氮氣15?min以上，驅除厭氧反應器內的溶解氧使體系內氧化還原電位低于?250?mV；3）采集正常產氣沼氣池的產酸菌群進行富集馴化，以30%的接種量30℃啟動運行厭氧反應器，連續運行80?120天；4)取厭氧反應器內的發酵液離心10?min以上，高溫高壓滅菌后與傳統產絮培養基以體積比1:1混合獲得復合培養基，所述傳統產絮培養基1L中包含：葡萄糖10?g、酵母提取物0.5?g、尿素0.5?g、K2HPO4?5?g、KH2PO4?2?g、MgSO4?0.2?g、NaCl?0.1?g、調節pH7.0~7.2；5)在復合培養基中接種產絮菌F+后獲得生物絮凝劑，所述的產絮菌F+是用黑龍江省環境生物技術重點實驗室分離的產絮菌F2（Rhizobium?radiobacter）和F6（Bacillussphaericus）等體積比1:1混合形成的復合產絮菌F+，接種量為8%。

【技術特征摘要】
1.一種應用厭氧干發酵技術處理水稻秸桿制取生物絮凝劑的方法，其特征在于步驟為 1)將水稻秸桿處理為3飛厘米段，以初始干物質濃度為20%厭氧發酵； 2)在厭氧反氧器內先通入高純氮氣15min以上，驅除厭氧反應器內的溶解氧使體系內氧化還原電位低于-250 mV ； 3)采集正常產氣沼氣池的產酸菌群進行富集馴化，以30%的接種量30°C啟動運行厭氧反應器，連續運行80-120天； 4)取厭氧反應器內的發酵液離心10min以上，高溫高壓滅菌后與傳統產絮培養基以體積比1:1混合獲得復合培養基，所述傳統產絮培養基IL中包含葡萄糖10 g、酵母提取物 O. 5 g...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬放，趙光，楊基先，王哲，龐長瀧，趙貞，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學宜興環保研究院，
類型：發明
國別省市：