[发明专利]一种利用选择性抑制剂研究产甲烷代谢途径的方法

说明书

本发明公开了一种利用选择性抑制剂研究产甲烷代谢途径的方法，在氨氮耐受污泥厌氧消化体系中，利用不同抑制剂研究厌氧消化系统产甲烷代谢途径的方法，采用抑制剂BES、氟乙酸盐和无水茶碱抑制不同的厌氧消化产甲烷途径，根据甲烷产量及VFAs的变化可以间接地分析判断厌氧消化体系的产甲烷途径，同时可以明确AM途径以及SAO‑HM途径对产甲烷的贡献率以及SAO过程的重要性。

技术领域

本发明涉及有机废弃物生物处理技术、环保净化处理技术领域，尤其涉及一种利用选择性抑制剂研究产甲烷代谢途径的方法。

背景技术

厌氧发酵技术是目前处理有机固体废弃物或有机废水较为合理的处理技术之一。但厌氧状态下有机物逐渐分解为小分子有机物并最终转化生成甲烷是一个由多种微生物相互协同、共同完成的复杂过程。首先纤维素、蛋白质和脂类等复杂有机物首先在严格厌氧菌的作用下降解成可溶性小分子；产酸菌进而将小分子转化成挥发性脂肪酸(VFAs)，VFAs被产氢产乙酸菌转化为乙酸和H2；最后，H2、CO2和VFAs的混合物在嗜乙酸产甲烷菌和嗜氢产甲烷菌的作用下生成甲烷。目前，一般将厌氧消化产甲烷过程分为四个阶段，即水解阶段、产酸阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段，如说明书附图1所示，挥发性脂肪酸(VFAs)尤其是乙酸的分解过程是非常关键的。在厌氧消化过程中，乙酸主要通过两种途径被降解。一方面，乙酸可以通过嗜乙酸产甲烷过程(AM)被转化为CH4和CO2；另一方面，乙酸可以通过乙酸氧化过程(SAO)在乙酸氧化菌(SAOB)的作用下转化为H2和CO2，进而通过嗜氢产甲烷过程(HM)转化为CH4。

关于产甲烷代谢途径的研究，目前有很多方法，如稳定性同位素技术。基于光谱学技术的稳定性同位素组成分析可以实现甲烷化过程中碳同位素的在线监测，即使是在大型沼气反应器中，根据产生沼气中稳定性同位素的特性亦可确定反应器中主要的产甲烷途径。然而，该技术在应用过程中面临的主要问题是费用相对较高。采用抑制剂对不同的代谢途径进行选择性抑制也可以实现对代谢机理的定量化研究，目前，选择性抑制手段在产甲烷代谢途径中的应用已被广泛接受，然而不同的厌氧消化过程，由于其代谢途径的不同而导致抑制剂的投加浓度存在较大差异。

发明内容

基于上述现象，本发明提供一种利用选择性抑制剂研究产甲烷代谢途径的方法，技术方案如下：一种利用选择性抑制剂研究产甲烷代谢途径的方法，借助选择性抑制手段，利用不同抑制剂选择性地抑制目标途径，根据不同抑制条件下的甲烷产量，定性地判断产厌氧消化过程甲烷代谢途径，并定量地判断各种代谢途径对系统产甲烷的贡献率；所述抑制剂为二溴乙烷磺酸盐(BES)、氟乙酸盐(fluoroacetate)和无水茶碱(lumazine)

步骤如下:

S1,利用全自动甲烷潜力分析系统(AMPTSⅡ)，生产公司为瑞典BioprocessControl公司，接种产甲烷厌氧污泥(该污泥已经经过氨氮耐受性驯化)；

S2,以乙酸盐为底物，添加不同的抑制剂，进行连续厌氧发酵实验；其中所述接种产甲烷厌氧污泥的TS和VS含量分别为4.21％和3.38％；

S3,通过预实验，确定抑制剂的最适投加量，确定产甲烷代谢途径；

S3过程如下：投加一定量的二溴乙烷磺酸盐(BES)，可完全抑制甲烷生产；投加一定量的氟乙酸盐(fluoroacetate)，抑制AM途径产生的甲烷；

投加一定量的无水茶碱(lumazine)，抑制HM途径产生的甲烷；