高效產(chǎn)甲烷復(fù)合菌系的構(gòu)建及應(yīng)用研究.pdf

1、沼氣發(fā)酵是一個(gè)由多種微生物參與、聯(lián)合作用的復(fù)雜生化反應(yīng)過程，是產(chǎn)甲烷菌和非產(chǎn)甲烷菌等多種微生物生長的動(dòng)態(tài)平衡過程。產(chǎn)甲烷菌是該過程中的關(guān)鍵微生物，對沼氣的產(chǎn)量和質(zhì)量起著決定性作用。我國目前沼氣生產(chǎn)多為自然接種，存在產(chǎn)氣率低、產(chǎn)氣不穩(wěn)定、低溫條件下沼氣池利用率低等問題。因此，通過篩選性狀優(yōu)良、適于進(jìn)行沼氣生產(chǎn)的產(chǎn)甲烷菌，研究其生理生化特性和分類地位，確定影響其生長的各種因素，并通過自然以及人工構(gòu)建高效沼氣復(fù)合微生物菌系，最后應(yīng)用于沼氣生產(chǎn)

2、，具有重要的意義。該研究不僅可以豐富產(chǎn)甲烷古菌菌種資源，所構(gòu)建的復(fù)合菌系對增強(qiáng)沼氣發(fā)酵各階段微生物類群的活性，提高沼氣產(chǎn)氣效率和穩(wěn)定性有極大的實(shí)用價(jià)值。
　　本實(shí)驗(yàn)采用改良的Hungate厭氧分離技術(shù)，從承德塞罕壩濕地污泥、石家莊污水處理廠等不同厭氧生境中分離到三株產(chǎn)甲烷菌，分別為菌株 SHB、菌株 AG和菌株 QDW，經(jīng)形態(tài)、生理生化特性和16S rDNA序列分析確定其分類地位和生長特性。菌株 SHB和AG屬于產(chǎn)甲烷桿菌屬（Me

3、thanobacterium sp.）；菌株 SHB適宜生長溫度范圍為16-40℃，適宜 pH為6.0-9.0，在0-5％鹽濃度范圍內(nèi)能夠生長，能夠利用H2/CO2和甲酸鈉；菌株 AG最適生長溫度為37℃，最適 pH為7.5-8.0，在0-1％鹽濃度范圍內(nèi)能夠生長，利用H2/CO2和甲酸鈉生長；菌株 QDW屬于甲烷袋狀菌屬（Methanoculleus sp.），最適生長溫度為37℃，最適 pH為7-7.5，不具有耐鹽性，能夠以甲酸鈉、

4、乙酸鈉和H2/CO2為底物生長。對這三株菌的生理特性進(jìn)行了比較，菌株 SHB的生長溫度和pH范圍較寬，耐鹽性和比生長率較高，將其用于構(gòu)建復(fù)合菌系。
　　沼氣發(fā)酵僅靠一種或少數(shù)幾種菌培養(yǎng)物很難從整體上對沼氣發(fā)酵進(jìn)行調(diào)控。因此，分別在不同溫度下對各樣品進(jìn)行富集馴化和組配，將其中幾個(gè)效果較好的復(fù)合菌系與菌株 SHB進(jìn)行組配，得到人工構(gòu)建的中溫復(fù)合菌系 C13、C14和B3以及低溫復(fù)合菌系C2-1和C2-3。中溫復(fù)合菌系中，復(fù)合菌系 C1

5、3、C14和B3的產(chǎn)甲烷能力比組配前提高了4.44％、1.19％和9.41％，復(fù)合菌系 C13和復(fù)合菌系 B3顯著高于對照，復(fù)合菌系 C14與對照差異不顯著；低溫復(fù)合菌系中，復(fù)合菌系 C2-1比對照組（復(fù)合菌系 B2-1和菌株SHB）的產(chǎn)甲烷能力高5.74％和4.82％；復(fù)合菌系 C2-3比對照組（復(fù)合菌系B2-3和菌株 SHB）分別高20.48％和5.62％，組配后的復(fù)合菌系 C2-1和復(fù)合菌系C2-3顯著高于對照。
　　把中溫