【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于厭氧生物發酵制氫，特別涉及一種人工強化高效厭氧產氫系統及其構建方法。
技術介紹
1、生物制氫技術主要分為光合制氫和厭氧發酵制氫。光合制氫依賴光能，通過光合細菌或藻類在光照條件下進行制氫，而厭氧發酵制氫則利用厭氧條件下的微生物發酵過程產生氫氣。與光合制氫相比，厭氧發酵制氫不依賴光照，具有操作簡單、能耗低、可利用多種有機廢棄物作為底物的優勢。厭氧發酵制氫的關鍵在于產氫微生物的選擇和培養。然而，在實際應用中，常用的產氫菌種在天然環境中的數量有限，產氫效率不高，難以滿足大規模工業化生產的需求。為了提高厭氧發酵的產氫效率，研究人員采用了多種方法，包括優化發酵條件、篩選和馴化高效產氫菌株、基因工程改造產氫菌以及外源添加厭氧產氫菌等。其中，人工生物強化技術通過外源添加高效厭氧產氫菌，可以在較短時間內顯著提高產氫效率。這種方法不僅可以克服天然菌種數量有限的限制，還能夠通過調控發酵環境，實現更高的產氫量。因此，開發一種人工強化高效厭氧產氫系統及其構建方法，具有重要的理論意義和實際應用價值。
技術實現思路
1、基于上述問題，本專利技術提供了一種人工強化高效厭氧產氫系統，該系統可以豐富厭氧產氫菌的多樣性和豐富度，實現高效快速產氫。
2、本專利技術的另外一個專利技術目的是提供以上所述一種人工強化高效厭氧產氫系統的構建方法。
3、為了實現以上專利技術目的，本專利技術的具體技術方案如下：
4、一種人工合成菌群，主要包括克雷伯氏菌(klebsiella?sp.)
5、作為優選，所述人工合成菌群中的克雷伯氏菌(klebsiella?sp.)、拜氏梭菌(clostridumbeijerinckii)、糞腸球菌(enterococcus?lactis)、哈爾濱乙醇桿菌(ethanoligenensharbinense)、巴氏梭菌(clostridium?pasteurianum)的體積比為1:1:1:1:1。
6、優選地，克雷伯氏菌(klebsiella?sp.)在中國工業微生物菌種保藏管理中心的保藏編號為cicc?24307，拜氏梭菌(clostridumbeijerinckii)在中國工業微生物菌種保藏管理中心的保藏編號為cicc?22954，糞腸球菌(enterococcus?lactis)在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心的保藏編號為gcmcc?1.15321，哈爾濱乙醇桿菌(ethanoligenensharbinense)在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心的保藏編號為gcmcc?1.5033，巴氏梭菌(clostridium?pasteurianum)中國工業微生物菌種保藏管理中心的保藏編號為cicc?10391，均為市售產品。
7、一種人工合成菌群的構建方法，分別將克雷伯氏菌(klebsiella?sp.)、拜氏梭菌(clostridumbeijerinckii)、糞腸球菌(enterococcus?lactis)、哈爾濱乙醇桿菌(ethanoligenensharbinense)、巴氏梭菌(clostridium?pasteurianum)共五種細菌在厭氧條件下進行活化培養，待菌體生長至對數期末期，按照體積比混合發酵培養，得到人工合成菌群母液。
8、作為優選，所述發酵培養基的成分為：纖維素10g/l、半纖維素5g/l、葡萄糖10g/l、木糖5g/l、蛋白胨4g/l、酵母粉1g/l、l-半胱氨酸0.5g/l、牛肉膏5g/l、nac1?4g/l、k2hpo41.5g/l、mgc12?0.1g/l、feso4?0.1g/l。
9、作為優選，活化培養時間為3-6d。
10、作為優選，混合發酵條件：ph為5.0-6.8，溫度為30～37℃，發酵培養時間為2d。
11、作為優選，五種細菌的對數期菌液按照體積比混合后的接種量為1-10％。
12、一種人工強化高效厭氧產氫的方法，在運行的連續流厭氧反應器中，每天定時通過蠕動泵將人工合成菌群母液從反應器底部打入反應器中，每次添加人工合成菌群母液量為反應器有效容積的1/4至1/6，直至克雷伯氏菌(klebsiella?sp.)、拜氏梭菌(clostridumbeijerinckii)、糞腸球菌(enterococcus?lactis)、哈爾濱乙醇桿菌(ethanoligenensharbinense)、巴氏梭菌(clostridium?pasteurianum)定置成功。
13、作為優選，反應器的進料成分為纖維素10g/l、半纖維素5g/l、酵母粉1g/l、l-半胱氨酸0.5g/l、nac1?4g/l、k2hpo4?1.5g/l、mgc12?0.1g/l、feso4?0.1g/l。
14、作為優選，反應器的運行條件：溫度為30～37℃，水力滯留時間為1d。
15、本專利技術產生的有益效果有：本專利技術的一種人工強化高效厭氧產氫系統，具有豐富的高效厭氧產氫菌，可以實現高效產氫，池容產氫率可達8m3/m3/d。本專利技術的人工強化高效厭氧產氫系統的構建方法，具有工藝簡單、易于工業化量產使用等優點。
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1.一種人工合成菌群，其特征在于，其包括克雷伯氏菌（Klebsiella?sp.）、拜氏梭菌（Clostridumbeijerinckii）、糞腸球菌（Enterococcus?lactis）、哈爾濱乙醇桿菌（Ethanoligenensharbinense）、巴氏梭菌（Clostridium?pasteurianum），各菌種在人工合成菌群中的體積比為1~5：1~5：1~5：1~5：1~5。
2.如權利要求1所述的人工合成菌群，其特征在于，該人工合成菌群中的克雷伯氏菌、拜氏梭菌、糞腸球菌、哈爾濱乙醇桿菌、巴氏梭菌的體積比為1:1:1:1:1；
3.如權利要求1或2所述的人工合成菌群，其特征在于，該人工合成菌群中有效活菌數在1×108?CFU/mL以上。
4.如權利要求1或2或3所述的人工合成菌群的構建方法，其特征在于，分別將克雷伯氏菌（Klebsiella?sp.）、拜氏梭菌（Clostridumbeijerinckii）、糞腸球菌（Enterococcuslactis）、哈爾濱乙醇桿菌（Ethanoligenensharbinense）、巴
5.如權利要求4所述的人工合成菌群的構建方法，其特征在于，所述發酵培養基的成分為：纖維素10g/L、半纖維素5g/L、葡萄糖10g/L、木糖5g/L、蛋白胨4?g/L、酵母粉1?g/L、L-半胱氨酸0.5?g/L、牛肉膏5?g/L、NaC1?4?g/L、K2HPO4?1.5?g/L、MgC12?0.1?g/L、FeSO4?0.1?g/L。
6.如權利要求4所述的人工合成菌群的構建方法，其特征在于，活化培養時間為3-6d。
7.如權利要求4所述的人工合成菌群的構建方法，其特征在于，厭氧發酵條件：pH為5.0-6.8，溫度為30~37℃，發酵培養時間為2d。
8.如權利要求4所述的人工合成菌群的構建方法，其特征在于，三種細菌的對數期菌液按照體積比接種量為1-10%。
9.一種人工強化高效厭氧產氫的方法，其特征在于，在運行的連續流厭氧反應器中，每天定時通過蠕動泵將如權利要求1至3任一項人工合成菌群從反應器底部打入反應器中，每次添加人工合成菌群的量為反應器有效容積的1/4至1/6，直至克雷伯氏菌（Klebsiellasp.）、拜氏梭菌（Clostridumbeijerinckii）、糞腸球菌（Enterococcus?lactis）、哈爾濱乙醇桿菌（Ethanoligenensharbinense）、巴氏梭菌（Clostridium?pasteurianum）定置成功。
10.如權利要求9所述的人工強化高效厭氧產氫的方法，其特征在于，反應器的進料成分為纖維素10g/L、半纖維素5g/L、酵母粉1?g/L、L-半胱氨酸0.5?g/L、NaC1?4?g/L、K2HPO41.5?g/L、MgC12?0.1?g/L、FeSO4?0.1?g/L；
...【技術特征摘要】
1.一種人工合成菌群，其特征在于，其包括克雷伯氏菌（klebsiella?sp.）、拜氏梭菌（clostridumbeijerinckii）、糞腸球菌（enterococcus?lactis）、哈爾濱乙醇桿菌（ethanoligenensharbinense）、巴氏梭菌（clostridium?pasteurianum），各菌種在人工合成菌群中的體積比為1~5：1~5：1~5：1~5：1~5。
2.如權利要求1所述的人工合成菌群，其特征在于，該人工合成菌群中的克雷伯氏菌、拜氏梭菌、糞腸球菌、哈爾濱乙醇桿菌、巴氏梭菌的體積比為1:1:1:1:1；
3.如權利要求1或2所述的人工合成菌群，其特征在于，該人工合成菌群中有效活菌數在1×108?cfu/ml以上。
4.如權利要求1或2或3所述的人工合成菌群的構建方法，其特征在于，分別將克雷伯氏菌（klebsiella?sp.）、拜氏梭菌（clostridumbeijerinckii）、糞腸球菌（enterococcuslactis）、哈爾濱乙醇桿菌（ethanoligenensharbinense）、巴氏梭菌（clostridiumpasteurianum）共五種細菌在厭氧條件下進行活化培養，待菌體生長至對數期末期，按照體積比混合發酵培養，得到人工合成菌群母液；
5.如權利要求4所述的人工合成菌群的構建方法，其特征在于，所述發酵培養基的成分為：纖維素10g/l、半纖維素5g/l、葡萄糖10g/l、木糖5g/l、蛋白胨4?g/l、酵母...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉健峰，黃聰，郜爽，馬金鳳，任南琪，王愛杰，
申請(專利權)人：中國科學院天津工業生物技術研究所，
類型：發明
國別省市：
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