CN112920939A - 一种强化二氧化碳利用发酵分离耦合集成提高生物天然气发酵产甲烷的方法 - Google Patents

一种强化二氧化碳利用发酵分离耦合集成提高生物天然气发酵产甲烷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种强化二氧化碳利用发酵分离耦合集成提高生物天然气发酵产甲烷的方法。本发明利用农作物秸秆等固体废弃物进行生物天然气发酵，通过添加能利用二氧化碳的厌氧菌株发酵菌液，实现二氧化碳在生物天然气发酵中的固定利用与生物转化，利于甲烷合成并提高甲烷产量和比例；通过耦合发酵反应器与气体分离膜系统，在分离提纯甲烷的同时，使二氧化碳循环回流至发酵体系，进一步提高二氧化碳原位固定效率；通过里氏木霉发酵菌酶液预处理秸秆物料，使木质纤维素快速降解为发酵单糖，促进二氧化碳固定菌株及生物天然气发酵菌株增殖，进一步提高二氧化碳原位固定效率及生物天然气发酵产甲烷性能。

Description

一种强化二氧化碳利用发酵分离耦合集成提高生物天然气发 酵产甲烷的方法
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及一种强化二氧化碳利用发酵分离耦合集成提高生物天然气发酵产甲烷的方法。
背景技术
我国石油资源匮乏，2018年石油进口量超过美国跃居全球第一大石油进口国，2019年石油进口量达到5.06亿吨，同比增长9.55％，石油对外依赖度高达72％。微生物发酵法具有“循环再生、高效利用、清洁生产”等优势，可将众多生物质资源催化转化为可再生生物质能源，是我国解决资源和能源瓶颈制约，转变经济增长模式，保障循环经济可持续发展的重要能源战略。事实上，我国农业秸秆年产生量超过9亿吨，禽畜养殖年产生废弃物38亿吨，能源化利用潜力十分巨大。生物天然气发酵技术能够对这些农业生物质废弃物进行无害化、资源化再利用，同时产生清洁能源甲烷，除农业秸秆及畜禽粪便外，还可处理餐厨垃圾、园林垃圾、市政污泥、农产品加工废弃物、能源作物等多种固体废弃物。
但是，我国生物天然气工程的建设仍处于低效率、高成本和非标准化阶段，投入巨大，但研发投入较少，缺乏自主创新的先进技术，整体工程技术水平偏低，需要不断引进国外先进技术，因而严重制约了生物天然气工程产业化发展。长期以来，我国生物天然气工程研究热点大多围绕在发酵技术上，包括发酵原料[1,2]、原料预处理[3,4]、发酵搅拌[5]、功能微生物[6-8]、营养优化[9]、脱碳脱硫[10,11]、生产装备[12]等方面，研究目标多以提高发酵原料利用率、甲烷产量、生产效率以及分离提纯性能为主。
秸秆及畜禽粪便等固体废弃物经过厌氧发酵，产生气主要由甲烷和二氧化碳组成，前者占60％左右，后者占比接近40％。因此，现有的生物天然气发酵技术大多在生产设备的后端，分别辅以甲烷分离提纯、二氧化碳脱除等设备，其中二氧化碳主要依靠生物法(藻类及光合细菌等)、微生物电池、电化学、光化学、碳酸化等方法进行异位脱除、固定或资源化再利用[13]，对配套设备及操作要求较高，也增加了生产成本。事实上，以食一氧化碳梭菌为代表的食气梭菌是一类主要的化能自养微生物，可利用二氧化碳和一氧化碳合成多种化学品和燃料，如食一氧化碳梭菌通过Wood-Ljungdahl(WL)途径(由甲基分支反应和羰基分支反应两个通路组成)，能够在厌氧条件下转化二氧化碳转化为乙酸、乙醇、乳酸、丁酸、丁醇、己酸和己醇等化合物，具有良好的生物固碳效果和应用前景[14-18]。因而，通过微生物固碳作用，实现发酵过程中二氧化碳的再循环利用，开发低成本原位固定技术，减少设备投入及作业环节，提高甲烷含量、生产效率以及生物质碳资源利用率，对我国生物天然气工程发展具有重要意义。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种发酵分离耦合集成，利用厌氧微生物菌株原位固定二氧化碳，强化二氧化碳利用并提高生物天然气发酵产甲烷含量和比例的方法，同时提升废弃物的利用效率和转化率，旨在通过低成本的微生物发酵技术，实现二氧化碳在生物天然气发酵过程中的原位固定与资源化利用，减少设备投入及作业环节，提高生物天然气发酵甲烷含量、生产效率以及生物质碳资源利用率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种发酵分离耦合集成，利用厌氧微生物菌株原位固定二氧化碳，强化二氧化碳利用并提高生物天然气发酵产甲烷含量和比例的方法，其包括以下步骤：
步骤一、构建发酵循环系统
所述的发酵循环系统是一种“生物天然气发酵-甲烷分离提纯-二氧化碳回流”发酵循环系统。发酵循环系统包括发酵反应器1、蠕动泵2以及气体分离膜系统，其中，所述的气体分离膜系统包括第一分离膜3、第二分离膜4及第三分离膜5。总体来说，所述的发酵循环系统通过与发酵反应器1耦合连接的气体分离膜系统，分离提纯甲烷并使二氧化碳循环回流至发酵反应器1，提高生物天然气的产率，减少二氧化碳气体排放。具体来说，发酵反应器1的顶部通过管路与第一分离膜3相连接，发酵反应器1与第一分离膜3之间的管路上设置有蠕动泵2，第一分离膜3通过一管路与第二分离膜4连接，第一分离膜3通过另一管路与第三分离膜5连接，第三分离膜5通过管路与发酵反应器1的底部连接。生物天然气发酵产生的气体产物经由发酵反应器1的顶部管路、蠕动泵2，经过第一分离膜3后，甲烷得到初步分离提纯，由一管路流向第二分离膜4，最终获得纯化后的生物天然气；同时，余下的主要二氧化碳气体由另一管路流向第三分离膜5，并最终由发酵反应器1底部回流至发酵体系中，作为能利用二氧化碳的厌氧菌株的气体碳源。其中，使用气体分离膜(第一分离膜3、第二分离膜4和第三分离膜5)为采用螺旋卷式膜，膜材料为聚酰胺类和聚二甲基硅氧烷的多层复合膜，在膜中定向生长碳纳米管，或添加分子筛等纳米颗粒制备复合膜。
步骤二、秸秆物料预处理
按秸秆物料固液比1:6～1:10添加里氏木霉发酵菌酶液，预处理秸秆3-5天，使木质纤维素降解为可发酵糖，促进二氧化碳固定菌株及生物天然气发酵菌株增殖，进一步提高二氧化碳原位固定效率及生物天然气发酵产甲烷含量和比例。预处理后，将秸秆与畜禽粪便、农产品加工废弃物、餐厨垃圾和市政有机废弃物中的一种或多种混合获得秸秆混合固体废弃物。
所述的里氏木霉发酵菌为里氏木霉Trichoderma reesei Rut C30(NRRL 11460)或者高产纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的重组里氏木霉Trichoderma reesei(CGMCCNo.12768)。
所述的里氏木霉发酵菌酶液通过以下方法制备：将孢子含量为106-107个/mL的里氏木霉孢子液按体积比10％接种于用于制备里氏木霉发酵菌酶液的培养基中，于28℃，200-600rpm，控制pH4.2，控制溶氧20％，控制葡萄糖浓度在0.3～0.8g/L，培养5-7天，即得里氏木霉发酵菌酶液。所述的用于制备里氏木霉发酵菌酶液的培养基包括：10g/L葡萄糖，20g/L麦麸，1g/L蛋白胨，0.3g/L尿素，2.8g/L(NH4)2SO4，4g/L KH2PO4，0.6g/L MgSO4·7H2O，0.8g/L CaCl2，0.01g/L FeSO4·7H2O，0.004g/L MnSO4·H2O，0.03g/L ZnSO4·7H2O，0.005g/L CoCl2，0.2mL/L吐温80。
步骤三、生物天然气发酵
按秸秆混合固体废弃物质量的5％-20％添加能利用二氧化碳的厌氧菌株的发酵菌液到发酵反应器中，形成混菌发酵系统，发酵产生的气体通过气体分离膜系统分离提纯甲烷，同时将二氧化碳循环回流至发酵反应器，实现二氧化碳在发酵过程中的固定利用和生物转化，减少排放并促进甲烷合成，实现原位固定二氧化碳提高生物天然气发酵甲烷含量和产量。
上述技术方案中，进一步地，所述的能利用二氧化碳的厌氧菌株选自食一氧化碳梭菌(Clostridium carboxidivorans)、杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)、自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)、醋酸杆菌(Acetobacteriumwoodii)、热莫尔氏菌(Moorellathermoacetica)、Clostridium ragsdalei、Clostridium scatologenes中的一种或几种。
上述技术方案中，更进一步地，能利用二氧化碳的厌氧菌株的发酵菌液通过以下方法制备：将能利用二氧化碳的厌氧菌株按体积比10％接种于用于制备能利用二氧化碳的厌氧菌株发酵菌液的培养基中，于37℃，100-200rpm厌氧培养12-24小时，即得能利用二氧化碳的厌氧菌株的发酵菌液。其中，所述的用于制备能利用二氧化碳的厌氧菌株发酵菌液的培养基包括：30g/L葡萄糖，1g/L酵母粉，0.1g/L KCl，0.8g/L NaCl，0.1g/L MgCl2·7H2O，0.02g/L CaCl2·2H2O，0.5g/L L-Cysteine HCl，0.5g/L K2HPO4，10g/L CaCO3，30mg/LMnSO4·H2O，15mg/L FeSO4·7H2O，50mg/L CoCl2·6H2O，5mg/L ZnSO4·7H2O，5mg/L CuSO4·5H2O，200mg/L NiCl2(0.1M)，5mg/L Na2WO4·2H2O，60mg/L FeCl3·6H2O，200μL/L刃天青，50mg/L次氮基三乙酸，0.01mg/L生物素，pH6-7。
通过上述技术方案，天然气发酵的发酵反应器内厌氧发酵菌株活菌含量由未添加之前的不足2％，提升到7％左右，这些能利用二氧化碳的厌氧菌株的富集，使在发酵反应器内循环和不断产生的二氧化碳转化为有机酸和醇，进而被转化为甲烷。借助膜分离将分离后的二氧化碳循环到发酵反应器中，使甲烷产率由原来不足60％增产到70％，水耗降低6％，发酵浓度提升1倍，容积产气率到达1.8m3/m3以上。废弃物通过里氏木霉菌处理后，可以多释放出10％以上的可发酵糖，进而单位废弃物产生的甲烷综合增加10％以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明实现了在生物天然气发酵过程中，通过微生物原位固定二氧化碳，发酵耦合气体分离提纯与二氧化碳循环回流，以及秸秆混合固体废弃物的微生物预处理，进而提高了生物天然气发酵甲烷产量和比例。首先，本发明利用农作物秸秆混合固体废弃物进行生物天然气发酵，添加能利用二氧化碳的厌氧菌株如食一氧化碳梭菌，通过其Wood-Ljungdahl(WL)途径(由甲基分支反应和羰基分支反应两个通路组成)，能够在厌氧条件下转化二氧化碳为乙酸、乙醇、乳酸、丁酸、丁醇、己酸和己醇等化合物，实现二氧化碳在生物天然气发酵过程中的固定利用，代谢产物乙酸等可为发酵微生物提供营养碳源，利于甲烷合成并提高甲烷产量和比例。其次，本发明通过与发酵反应器耦合连接气体分离膜系统，在分离提纯甲烷的同时，使二氧化碳循环回流至发酵体系，作为能利用二氧化碳的厌氧菌株的气体碳源，进一步提高二氧化碳原位固定效率。再次，本发明通过里氏木霉发酵菌酶液预处理秸秆等物料，并且里氏木霉发酵菌为野生型Trichodermareesei Rut C30或高产纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的基因工程重组Trichoderma reesei(CGMCC No.12768)，其中，基因工程重组Trichoderma reesei(CGMCC No.12768)对纤维素降解能力更强，打破木质纤维素致密结构，使木质纤维素中纤维素、半纤维素易降解为葡萄糖、木糖等发酵单糖，促进二氧化碳固定菌株及生物天然气发酵菌株增殖，增强菌体代谢活性与稳定性，进一步提高食二氧化碳原位固定效率及生物天然气发酵甲烷含量。最后，本发明通过“生物天然气发酵-甲烷分离提纯-二氧化碳回流”循环系统，减少了设备投入及作业环节，也提高了生物天然气发酵生产效率及生物质碳资源利用率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的生物天然气发酵反应器耦合气体分离膜系统示意图。
图中：1发酵反应器；2蠕动泵；3第一分离膜；4第二分离膜；5第三分离膜。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。应理解，本发明要求保护的范围不受所述具体实施方案的限制，本发明提供的具体实施例仅作为进一步说明本发明的例子，本领域技术人员参照本案说明书的描述可以很容易对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，这些无需创造性劳动的改进和替换也应落入本发明所附权利要求书的保护范围之内。
本发明下列实施例所用的菌株、试剂及原料来源如下：
里氏木霉Trichoderma reesei Rut C30(NRRL 11460)、高产纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的基因工程重组里氏木霉Trichoderma reesei(CGMCC No.12768)、食一氧化碳梭菌(Clostridium carboxidivorans)P7均保藏于本实验室。
葡萄糖、蛋白胨、酵母粉、无机盐等生化试剂购自生工生物工程(上海)股份有限公司。
对照实验：
使用玉米秸秆和鸭粪为生物天然气发酵物料，为与实施例产生较好的对比效果，首先按秸秆固液比1:8添加水(实施例中为里氏木霉发酵菌酶液)，即对照实验不预处理秸秆，混合均匀处理5天；再按秸秆质量的15％添加水(实施例中为食一氧化碳梭菌发酵菌液)，即对照实验不添加食一氧化碳梭菌，混合均匀后置于工作容积为3L的固态发酵反应器中进行生物天然气发酵。对照实验固态发酵反应器设有控温装置，但无气体循环回流装置，即对照实验产生的二氧化碳不循环回流至发酵体系，发酵开始前，用氮气曝气5-10min，彻底去除发酵体系中的氧气，发酵过程温度控制在37℃，甲烷产量采用湿式气体流量计测定，甲烷含量采用气相色谱法测定。对照实验生物天然气发酵结果：甲烷产量为55％，二氧化碳为44％，容积产气率为1.2L/L天左右。
实施例1：
(1)里氏木霉发酵菌酶液制备：
用于制备里氏木霉发酵菌酶液的培养基组成包括：10g/L葡萄糖，20g/L麦麸，1g/L蛋白胨，0.3g/L尿素，2.8g/L(NH4)2SO4，4g/L KH2PO4，0.6g/L MgSO4·7H2O，0.8g/L CaCl2，0.01g/L FeSO4·7H2O，0.004g/L MnSO4·H2O，0.03g/L ZnSO4·7H2O，0.005g/L CoCl2，0.2mL/L吐温80。
将上述液体培养基在121℃条件下灭菌15分钟，冷却到室温后，将里氏木霉孢子液(野生型或基因工程重组里氏木霉)按体积比10％接种于培养基，于28℃，400rpm，控制pH4.5，控制溶氧20％，控制葡萄糖浓度不高于0.5g/L，培养6天，即得野生型里氏木霉Trichoderma reesei Rut C30发酵菌酶液或者高产纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的基因工程重组里氏木霉Trichoderma reesei(CGMCC No.12768)发酵菌酶液。
(2)食一氧化碳梭菌发酵菌液制备：
用于制备食一氧化碳梭菌发酵菌液的培养基组成包括：30g/L葡萄糖，1g/L酵母粉，0.1g/L KCl，0.8g/L NaCl，0.1g/L MgCl2·7H2O，0.02g/L CaCl2·2H2O，0.5g/L L-Cysteine HCl，0.5g/L K2HPO4，10g/L CaCO3，30mg/L MnSO4·H2O，15mg/L FeSO4·7H2O，50mg/L CoCl2·6H2O，5mg/L ZnSO4·7H2O，5mg/L CuSO4·5H2O，200mg/L NiCl2(0.1M)，5mg/L Na2WO4·2H2O，60mg/L FeCl3·6H2O，200μL/L刃天青，50mg/L次氮基三乙酸，0.01mg/L生物素，pH6.5。
将上述液体培养基在121℃条件下灭菌15分钟，冷却到室温后，将食一氧化碳梭菌按体积比10％接种，于37℃，150rpm厌氧培养24小时，即得食一氧化碳梭菌发酵菌液。
实施例2：
使用玉米秸秆和鸭粪为生物天然气发酵物料，首先按秸秆固液比1:8添加上述实施例1中的野生型里氏木霉Trichoderma reesei Rut C30发酵菌酶液，混合均匀后预处理秸秆5天后，再与鸭粪混合，获得秸秆混合固体废弃物；再按秸秆混合固体废弃物质量的15％添加上述实施例1中的食一氧化碳梭菌发酵菌液，混合均匀后置于工作容积为3L的固态发酵反应器中进行生物天然气发酵。本实施例中固态发酵反应器设有控温装置，但无气体循环回流装置，即本实施例产生的二氧化碳不循环回流至发酵体系，生物天然气发酵开始前，用氮气曝气5-10min，彻底去除发酵体系中的氧气，发酵过程温度控制在37℃，产气量采用湿式气体流量计测定，甲烷含量采用气相色谱法测定。本实施例生物天然气发酵结果：生物天然气发酵结果：甲烷产量为59％，二氧化碳为40％，容积产气率为1.4L/L天左右。
可以明显看出，秸秆物料经野生型里氏木霉Trichoderma reesei Rut C30发酵菌酶液预处理，发酵体系添加食一氧化碳梭菌对二氧化碳进行原位固定后，甲烷产气量明显提高(相对于对照实验组提高了16.7％)，产生气中甲烷的含量明显上升(相对于对照实验组提高了7.3％)，二氧化碳含量明显下降(相对于对照实验组降低了9.1％)。
实施例3：
使用玉米秸秆和鸭粪为生物天然气发酵物料，首先按秸秆物料固液比1:8添加上述实施例1中的高产纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的重组里氏木霉Trichoderma reesei(CGMCCNo.12768)发酵菌酶液，混合均匀后预处理秸秆5天后，再与鸭粪混合，获得秸秆混合固体废弃物；再按秸秆混合固体废弃物质量的15％添加上述实施例1中的食一氧化碳梭菌发酵菌液，混合均匀后置于工作容积为3L的固态发酵反应器中进行生物天然气发酵。本实施例中固态发酵反应器设有控温装置，且反应器底部设有气体回流装置，发酵产生气经过气体分离膜系统分离提纯后，余下二氧化碳可循环回流至发酵体系(如图1所示)。生物天然气发酵开始前，用氮气曝气5-10min，彻底去除发酵体系中的氧气，发酵过程温度控制在37℃，产气量采用湿式气体流量计测定，甲烷含量采用气相色谱法测定。本实施例生物天然气发酵结果：甲烷产量为70％-72％，二氧化碳为27％-29％，容积产气率为1.8-2.0L/L天左右。
可以明显看出，秸秆物料经高产纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的重组里氏木霉Trichoderma reesei(CGMCC No.12768)发酵菌酶液预处理，二氧化碳经循环回流至发酵体系后，食一氧化碳梭菌对二氧化碳的原位固定能力得到强化，甲烷产气量进一步提高(相对于对照实验组提高了50％-66.7％)，产生气中甲烷的含量进一步上升(相对于对照实验组提高了27.2％-30.9％)，二氧化碳含量进一步下降(相对于对照实验组降低了34.1-38.6％)。
对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应仍属于本发明技术方案保护的范围内。
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Claims (7)

1.一种强化二氧化碳利用发酵分离耦合集成提高生物天然气发酵产甲烷的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
步骤一、构建发酵循环系统
所述的发酵循环系统包括发酵反应器(1)和气体分离膜系统，其中，所述的发酵循环系统通过与发酵反应器(1)耦合连接的气体分离膜系统，分离提纯甲烷并使二氧化碳循环回流至发酵反应器(1)；
步骤二、秸秆物料预处理
按秸秆物料固液比1:6～1:10添加里氏木霉发酵菌酶液，预处理秸秆3-5天后，再与畜禽粪便、农产品加工废弃物、餐厨垃圾和市政有机废弃物中的一种或多种混合，获得秸秆混合固体废弃物；
步骤三、生物天然气发酵
按秸秆混合固体废弃物质量的5％-20％添加能利用二氧化碳的厌氧菌株的发酵菌液到发酵反应器中，形成混菌发酵系统，发酵产生的气体通过气体分离膜系统分离提纯甲烷，同时将二氧化碳循环回流至发酵反应器(1)，实现二氧化碳在发酵过程中的固定利用和生物转化，减少排放并促进甲烷合成，实现原位固定二氧化碳提高生物天然气发酵甲烷含量和产量。
2.根据权利要求1所述的强化二氧化碳利用发酵分离耦合集成提高生物天然气发酵产甲烷的方法，其特征在于，在步骤一中所述的发酵循环系统还包括蠕动泵(2)，所述的气体分离膜系统包括第一分离膜(3)、第二分离膜(4)及第三分离膜(5)；其中，
所述的发酵反应器(1)的顶部通过管路与第一分离膜(3)相连接，发酵反应器(1)与第一分离膜(3)之间的管路上设置蠕动泵(2)，第一分离膜(3)通过一管路与第二分离膜(4)连接，第一分离膜(3)通过另一管路与第三分离膜(5)连接，第三分离膜(5)通过管路与发酵反应器(1)的底部连接；
发酵产生的气体产物经由发酵反应器(1)的顶部管路、蠕动泵(2)、第一分离膜(3)后，甲烷得到初步分离提纯，由一管路流向第二分离膜(4)，最终获得纯化后的生物天然气；同时，余下的二氧化碳气体由另一管路流向第三分离膜(5)，并最终由发酵反应器(1)底部回流至发酵体系中，作为能利用二氧化碳的厌氧菌株的气体碳源。
3.根据权利要求2所述的强化二氧化碳利用发酵分离耦合集成提高生物天然气发酵产甲烷的方法，其特征在于，所述的第一分离膜(3)、第二分离膜(4)和第三分离膜(5)为螺旋卷式膜，膜材料为聚酰胺类和聚二甲基硅氧烷的多层复合膜，在膜中定向生长碳纳米管，或添加分子筛纳米颗粒制备获得复合膜。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的强化二氧化碳利用发酵分离耦合集成提高生物天然气发酵产甲烷的方法，其特征在于，在步骤二中：
所述的里氏木霉发酵菌为里氏木霉(Trichoderma reesei)Rut C30或者高产纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的重组里氏木霉(Trichoderma reesei)。
5.根据权利要求4中所述的强化二氧化碳利用发酵分离耦合集成提高生物天然气发酵产甲烷的方法，其特征在于，在步骤二中：
所述的里氏木霉发酵菌酶液通过以下方法制备：将孢子含量为106-107个/mL的里氏木霉孢子液按体积比10％接种于用于制备里氏木霉发酵菌酶液的培养基中，于28℃，200-600rpm，控制pH4.2，控制溶氧20％，控制葡萄糖浓度在0.3～0.8g/L，培养5-7天，即得里氏木霉发酵菌酶液；所述的用于制备里氏木霉发酵菌酶液的培养基包括：10g/L葡萄糖，20g/L麦麸，1g/L蛋白胨，0.3g/L尿素，2.8g/L(NH4)2SO4，4g/L KH2PO4，0.6g/L MgSO4·7H2O，0.8g/L CaCl2，0.01g/L FeSO4·7H2O，0.004g/L MnSO4·H2O，0.03g/L ZnSO4·7H2O，0.005g/LCoCl2，0.2mL/L吐温80。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的强化二氧化碳利用发酵分离耦合集成提高生物天然气发酵产甲烷的方法，其特征在于，在步骤三中：
所述的能利用二氧化碳的厌氧菌株选自食一氧化碳梭菌(Clostridiumcarboxidivorans)、杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)、自产乙醇梭菌(Clostridiumautoethanogenum)、醋酸杆菌(Acetobacterium woodii)、热莫尔氏菌(Moorellathermoacetica)、Clostridium ragsdalei、Clostridium scatologenes中的一种或几种。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的强化二氧化碳利用发酵分离耦合集成提高生物天然气发酵产甲烷的方法，其特征在于，在步骤三中：
所述的能利用二氧化碳的厌氧菌株的发酵菌液通过以下方法制备：将能利用二氧化碳的厌氧菌株按体积比10％接种于用于制备能利用二氧化碳的厌氧菌株发酵菌液的培养基中，于37℃，100-200rpm厌氧培养12-24小时，即得能利用二氧化碳的厌氧菌株的发酵菌液；其中，所述的用于制备能利用二氧化碳的厌氧菌株发酵菌液的培养基包括：30g/L葡萄糖，1g/L酵母粉，0.1g/L KCl，0.8g/L NaCl，0.1g/L MgCl2·7H2O，0.02g/L CaCl2·2H2O，0.5g/L L-Cysteine HCl，0.5g/L K2HPO4，10g/L CaCO3，30mg/L MnSO4·H2O，15mg/L FeSO4·7H2O，50mg/LCoCl2·6H2O，5mg/L ZnSO4·7H2O，5mg/L CuSO4·5H2O，200mg/L NiCl2(0.1M)，5mg/LNa2WO4·2H2O，60mg/L FeCl3·6H2O，200μL/L刃天青，50mg/L次氮基三乙酸，0.01mg/L生物素，pH6-7。
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