[发明专利]一种培养海洋光合细菌光－暗发酵耦联制氢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋技术领域，具体是利用海水养殖场污泥和污水培养海洋光合细菌光-暗发酵耦联制氢的方法。

背景技术

目前，“化石能源”逐渐枯竭，且其燃烧形成的产物(如CO₂和SO₂)等会造成严重的环境污染(如温室效应和酸雨)。因此我们必需寻找清洁的可再生能源，来替代“化石能源”。由于氢能的能量密度高，运输方便，无污染等特点，最有希望成为未来主要的替代能源之一。各种制氢方法中，生物发酵制氢由于其能耗少、效率高、无污染等优点成为最有发展潜力的制氢方法之一。

降低制氢的生产成本对于制氢技术的推广具有重要的意义。发酵产氢菌利用有机废弃物制取氢能，不但使生物制氢成本大大降低，而且使生物制氢技术走向实用化。海水养殖产生了大量的有机废物，它们富含有各种有机碳和有机氮。如果这些有机废物未经处理或者资源化利用，就会造成严重的海水富营养化，引发频繁的海洋灾难——赤潮。从而严重影响该海区的渔业生产和周边居民的生活。利用海水养殖有机废弃物制备氢气不仅可以使其能源化，而且也可以改善环境。

现有技术中的生物制氢技术都是利用单一一种微生物进行放氢，很少能利用两种微生物进行耦联放氢。单独利用光合细菌或单独利用发酵细菌放氢量小，反应条件不好控制。如只用暗发酵细菌进行放氢时，随着有机物的降解，pH值不断下降，pH的下降会使发酵菌的放氢活性下降，甚至完全失去放氢活性。另一方面，单独利用光发酵菌进行产氢，光发酵菌分解大分子有机物的能力不强，不能单独处理有机废物。

以往也有一些关于暗发酵产氢菌和光发酵产氢菌放氢的专利，如：专利号CN02156024.2、CN92114474.1、CN200510010383.1、CN200410005733.0和CN200310116142.6等专利，但这些专利都是关于陆地淡水中的产氢细菌的分离以及以陆地淡水有机质为放氢培养基。

同时海洋暗发酵产氢菌和海洋光发酵产氢菌利用的有机物不同，具有高度特异性。一方面，海洋暗发酵产氢菌在产氢过程中可以降解大分子有机物，而海洋光发酵产氢菌分解大分子有机物的能力不强，但是它们能利用海洋暗发酵产氢菌分解大分子有机物后产生的小分子物质，两者混合培养可以充分利用有机质，提高产氢量。而针对海水养殖场污泥和污水培养海洋光合细菌光-暗发酵耦联制氢的方法未见报道。因此，以海洋光发酵产氢菌-海洋暗发酵产氢菌耦联二步法处理海水养殖场的污泥和污水制取氢能具有重要的战略意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够资源利用、优化环境的从海水养殖场污泥和污水中培养光合细菌光-暗发酵耦联制氢的方法。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：

培养光发酵细菌光-暗发酵耦联制氢的方法包括以下步骤：

1)光培养产氢：

①富集培养：取样以10-50ml的污泥样品接种到50-500ml培养液中富集培养，培养箱温度为28-35℃，光照强度为2500-4000勒克斯，无氧条件培养3-5天；而后重复上述富集培养2-3次，直到富集培养液变成红色；

②产氢培养：将富集培养后的接种物划线挑取单菌落，培养至含有产氢培养基的培养皿中可产氢，培养条件：每升样品中加入1-2克醋酸钠或1-2克丁酸钠，培养温为28-32℃，pH为7.5-8.2，光照强度为2500-4000勒克斯，同时保持无氧状态；

2)暗培养产氢：

①预处理：将污泥或污水样品通过碱性或酸性溶液调节其PH值，而后将样品静止0.5-1.5小时备用；

②培养产氢：将2)①预处理得到的菌种接种到海水养殖场污水或污泥中培养放氢，其培养条件为：反应温度28-35℃，光照强度为2500-4000勒克斯；

3)光-暗产氢耦联放氢：

将步骤1)①中得到的光合细菌加入到步骤2)②中继续放氢，其反应条件为：反应温度控制在28-35℃，光照强度控制在2500-4000勒克斯。

所述富集培养中的培养基为：氯化铵1.0-2.0g、乙酸钠2.0-4.0g、酵母粉0.2g-1.0g、蛋白胨0.1-0.5g、碳酸氢钠1-2g、海水1000ml、PH 7.5-8.2。

所述富集培养基中的乙酸钠可用丁酸钠替换。

所述产氢培养中的培养基为：谷氨酸钠1.0-2.0g、乙酸钠2.0-4.0g、酵母粉0.2g-1.0、蛋白胨0.1-0.5g、碳酸氢钠1-2g、海水1000ml、PH7.5-8.2。