CN116004438A - 一种强化餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷的菌种及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环境微生物技术领域，特别是涉及一种强化餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷的菌种及其应用，所述菌种为热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1，本发明的热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1保藏编号为CCTCC NO：M 2022030。所述热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1能在餐厨垃圾厌氧发酵过程中有效提高甲烷产量和有机物转化率，可用于餐厨垃圾的减量化、无害化及资源化，具有较高的应用价值。

Description

一种强化餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷的菌种及其应用

技术领域

本发明涉及环境微生物技术领域，特别是涉及一种强化餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷的菌种及其应用。

背景技术

随着经济的持续快速增长以及城市化进程的不断加快，城市生活垃圾逐年增多。垃圾的不合理处置会严重危害城市环境，传播疾病，威胁人类生命健康。餐厨垃圾作为城市生活垃圾的重要组成部分，具有来源复杂、含水率高、热值低、有机物含量高等特点，且极易腐烂变质，散发恶臭气味，滋生病原微生物，给卫生防疫带来负面影响。

目前，应用较为广泛的餐厨垃圾处理技术主要有卫生填埋、干化焚烧和生物转化等。卫生填埋技术减容效果较差，需要占用大量的土地，在填埋中可能产生大量渗滤液，增大污染范围。干化焚烧过程中会释放有毒有害物质，如二恶英，对人体造成一定的危害。而生物转化技术则利用了餐厨垃圾有机物含量高、含水率高的特点，为微生物的生长繁殖提供适宜的环境，将餐厨垃圾变成肥料、能源或生物产品。生物转化主要包括好氧发酵和厌氧发酵。其中，厌氧发酵产甲烷是目前餐厨垃圾处理的主流技术，其在处理餐厨垃圾的同时，还能够提供清洁能源，是实现碳中和的有效途径。

根据发酵温度的高低，厌氧发酵产甲烷又分为低温发酵、中温发酵和高温发酵三种发酵类型。温度会影响酶的活性，从而影响微生物的生长速率和代谢速率。与中、低温厌氧发酵相比，高温厌氧发酵具有明显的消化动力学优势以及发酵周期短、降解速率快、杀灭病原微生物效果好等优点，能够实现餐厨垃圾的减量化、无害化、资源化。为了进一步提高厌氧发酵的甲烷产量，除了控制温度、pH值等参数外，生物强化也是一种常用的重要手段。生物强化主要是指在厌氧发酵系统中添加功能微生物菌种，通过缩短发酵系统的启动时间、提高原料利用率、降低高有机负荷的抑制作用等方式，提升厌氧发酵系统的活力和性能，最终达到提高甲烷产量的目的。微生物强化技术由于对厌氧发酵起着显著的促进作用，同时具有操作简单、成本低等优点而备受青睐，具有良好的发展前景。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种强化餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷的菌种及其应用，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种热丁酸梭菌Clostridiumthermobutyricum HK1，其保藏编号为CCTCC NO：M 2022030。

本发明第二方面提供一种菌剂，所述菌剂中包含热丁酸梭菌Clostridiumthermobutyricum HK1。

本发明第三方面提供所述菌剂的制备方法，包括如下步骤：将热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1的纯菌种接种于液体培养基中培养，培养结束后即得到菌剂。

本发明第四方面提供热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1在餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷中的应用。

本发明第五方面提供一种餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷的方法，包括如下步骤：将所述菌剂与餐厨垃圾和厌氧活性污泥混合得到厌氧发酵体系进行厌氧发酵产甲烷。

如上所述，本发明的强化餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷的菌种及其应用，具有以下有益效果：

(1)本发明应用热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1强化餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷，能在中温和高温厌氧条件下高效降解餐厨垃圾中的有机物，促进甲烷生成，有效提高餐厨垃圾有机物转化率和甲烷产量，实现餐厨垃圾的减量化、无害化和资源化，具有较高的应用价值；

(2)本发明操作方便、处理效率高、成本低、无污染。

附图说明

图1为菌株HK1强化餐饮垃圾厌氧发酵的累积甲烷产量和有机物转化率。

图2为菌株HK1的系统进化树图谱。

图3为菌株HK1的菌落形态。

图4为菌株HK1对餐饮垃圾厌氧发酵产甲烷的情况。

图5为菌株HK1对厨余垃圾厌氧发酵产甲烷的情况。

图6为菌株HK1对果蔬垃圾厌氧发酵产甲烷的情况。

具体实施方式

本发明第一方面提供一种强化餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷的菌种，经鉴定为热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum，保藏于中国典型培养物保藏中心CCTCC，菌种名称为热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1，保藏日期为2022年1月6日，保藏编号为CCTCC NO：M 2022030，保藏地址为中国.武汉.武汉大学。

所述热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1含有如SEQ ID NO.1所示的基因序列。

所述热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1为革兰氏阳性菌，厌氧菌，菌落形态为白色不规则圆形，表面无光泽。

所述热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1对餐饮垃圾厌氧发酵时，有机物转化率的提高率为12.1％。

所述有机物转化率的提高率是指发酵体系中累积甲烷产量最高时，有机物转化率相对于对照组的提高率。

所述有机物转化率的提高率通过下述步骤得到：

1)设置实验组、对照组和空白组三个不同的处理组。将餐饮垃圾与取自餐厨垃圾处理厂厌氧发酵产甲烷发酵罐中的厌氧活性污泥按照挥发性固体质量比为1:2的比例混合，作为实验组和对照组；空白组只加入与实验组和对照组相同质量的厌氧活性污泥，以及与餐饮垃圾相同质量的无菌水。

2)实验组按照餐饮垃圾与厌氧活性污泥总质量的5％(v/m)接种热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1液体菌剂进行厌氧发酵，对照组接入相同体积的无菌水。

3)控制温度为55℃，记录每天的沼气产量，待累积沼气产量连续三天不再增加时，停止发酵，测量发酵前和发酵结束时各体系挥发性固体含量，并按照公式(1)分别计算实验组和对照组的有机物转化率：

有机物转化率＝[(VS₍₀₎-VS_(污泥0))-(VS₍₁₎-VS_(污泥1))]/(VS₍₀₎-VS_(污泥0))×100％ 公式(1)

其中，VS₍₀₎是包含底物和厌氧活性污泥的发酵体系发酵前的挥发性固体含量(g)，底物指餐饮垃圾；

VS_(污泥0)是空白组发酵体系发酵前的挥发性固体含量(g)；

VS₍₁₎是包含底物和厌氧活性污泥的发酵体系发酵结束时的挥发性固体含量(g)，底物指餐饮垃圾；

VS_(污泥1)是单一厌氧活性污泥的发酵体系发酵结束时的挥发性固体含量(g)。

按照公式(2)计算有机物转化率的提高率：

有机物转化率的提高率(％)＝(Y_T-Y_CK)/Y_CK×100％            公式(2)

其中，Y_T是实验组的有机物转化率，Y_CK是对照组的有机物转化率。

所述热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1对餐饮垃圾厌氧发酵时，甲烷产量提高率为23.6％。

所述甲烷产量提高率是指发酵体系中累积甲烷产量最高时，实验组的累积甲烷产量相对于对照组的提高率。

所述甲烷产量提高率通过下述步骤得到：

1)设置实验组、对照组和空白组三个不同的处理组。将餐饮垃圾与取自餐厨垃圾处理厂厌氧发酵产甲烷发酵罐中的厌氧活性污泥按照挥发性固体质量比为1:2的比例混合，作为实验组和对照组；空白组只加入与实验组和对照组相同质量的厌氧活性污泥，以及与餐饮垃圾相同质量的无菌水；

2)实验组按照餐饮垃圾与厌氧活性污泥总质量的5％(v/m)接种热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1液体菌剂进行厌氧发酵，对照组接入相同体积的无菌水。

3)控制温度为55℃，记录每天的产沼气量。利用气相色谱法测定沼气中的甲烷含量，并按照公式(3)计算每天的甲烷产量，并将发酵过程中每天的甲烷产量求和得到累积甲烷产量，待累积沼气产量连续三天不再增加时，停止发酵。

甲烷产量＝沼气产量×甲烷含量               公式(3)

其中，甲烷产量为每天产生甲烷的体积，mL；沼气产量为每天产生沼气的体积，mL；

甲烷含量为气相色谱法测定的沼气中的甲烷百分比，％。

按照公式(4)计算甲烷产量提高率：

甲烷产量提高率(％)＝(M_T-M_CK)/M_CK×100％              公式(4)

其中，M_T是实验组的累积甲烷产量，mL；M_CK是对照组的累积甲烷产量，mL。

本发明第二方面提供一种菌剂，所述菌剂中包含热丁酸梭菌Clostridiumthermobutyricum HK1。

在一种实施方式中，所述菌剂为液体菌剂，所述液体菌剂中热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1的浓度至少为1×10⁸CFU/mL。

本发明第三方面提供所述菌剂的制备方法，包括如下步骤：将热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1的纯菌种接种于液体培养基中培养，培养结束后即得到菌剂。

在一种实施方式中，将所述热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1的纯菌种接种至液体培养基中培养后，再将培养液接种至另一液体培养基扩大培养，经过多次扩大培养结束后获得菌剂。

在一种实施方式中，所述培养为厌氧培养。

在一种实施方式中，培养的温度为30～60℃。具体的，培养温度例如为30～35℃、35～40℃、40～45℃、45～50℃、50～55℃、55～60℃。

在一种实施方式中，将所述热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1的纯菌种接种至液体培养基中培养20～28h后再接种至另一液体培养基中扩大培养。

在一种实施方式中，经过2～6次扩大培养即可得到该菌株的菌剂。

在一种实施方式中，以液体培养基的总体积为基准，液体培养基的配方为：葡萄糖10g/L，蛋白胨4g/L，牛肉粉2g/L，酵母膏2g/L，NaCl 4g/L，(NH₄)₂SO₄ 3g/L，KH₂PO₄ 0.5g/L，K₂HPO₄ 0.5g/L，MgSO₄·7H₂O 0.2g/L，FeSO₄·7H₂O 0.05g/L，半胱氨酸0.25g/L。

本发明的热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1还可以制备成固体菌剂使用。所述固体菌剂为液体菌剂经干燥后得到的菌粉。

本发明第四方面提供热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1在餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷中的应用。

本发明中，所述餐厨垃圾选自餐饮垃圾、厨余垃圾或果蔬垃圾中的任一种或多种。

本发明第五方面提供一种餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷的方法，包括如下步骤：将所述菌剂与餐厨垃圾和厌氧活性污泥混合得到厌氧发酵体系进行厌氧发酵产甲烷。

所述菌剂为液体菌剂，所述液体菌剂的接种量为餐厨垃圾和厌氧活性污泥总质量的1～10％。优选的，所述液体菌剂的接种量为餐厨垃圾和厌氧活性污泥总质量2～5％。

所述餐厨垃圾和厌氧活性污泥按照挥发性固体的质量比为1:(0.5～2)混合。

所述厌氧活性污泥由兼性厌氧菌和专性厌氧菌与有机物形成的污泥颗粒，呈灰色至黑色。厌氧活性污泥中微生物菌群主要包括水解菌、产酸菌、产甲烷菌等。

在一种实施方式中，所述厌氧活性污泥为取自餐厨垃圾处理厂厌氧发酵产甲烷发酵罐中的厌氧活性污泥。所述厌氧活性污泥的总固体(TS)含量为10～20％，挥发性固体(VS)含量为5～15％，pH值为7～9。

在一种实施方式中，所述厌氧发酵温度为30～60℃。优选的，发酵温度为35～55℃。

在一种实施方式中，发酵时厌氧发酵体系中pH值为6～9。优选的，pH值为7～8。

在一种实施方式中，所述厌氧发酵产甲烷为在厌氧发酵罐中发酵。

根据发酵参数的不同或物料的不同，达到累积甲烷产量的最高值的天数会有所改变，一般在25天内会达到最高值。在一种实施方式中，发酵的时间为10天以上。发酵时间例如为10～15天、15～20天、20～25天、25～30天或更长时间。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围；在本发明说明书和权利要求书中，除非文中另外明确指出，单数形式“一个”、“一”和“这个”包括复数形式。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。

实施例1：厌氧发酵产甲烷菌的分离筛选及性能测定

以培养基的总体积为基准，所用到的各培养基及成分如下：

液体培养基：葡萄糖10g/L，蛋白胨4g/L，牛肉粉2g/L，酵母膏2g/L，NaCl 4g/L，(NH₄)₂SO₄ 3g/L，KH₂PO₄ 0.5g/L，K₂HPO₄ 0.5g/L，MgSO₄·7H₂O 0.2g/L，FeSO₄·7H₂O 0.05g/L，半胱氨酸0.25g/L，自然pH值。

固体培养基：葡萄糖10g/L，蛋白胨4g/L，牛肉粉2g/L，酵母膏2g/L，NaCl 4g/L，(NH₄)₂SO₄ 3g/L，KH₂PO₄ 0.5g/L，K₂HPO₄ 0.5g/L，MgSO₄·7H₂O 0.2g/L，FeSO₄·7H₂O 0.05g/L，半胱氨酸0.25g/L，琼脂粉15g/L，自然pH值。

以上培养基配制好后，均在115℃下高压蒸汽灭菌20min，备用。

所用到的餐饮垃圾取自上海某单位食堂的剩饭、剩菜，该餐饮垃圾的总固体(TS)含量24.1％，挥发性固体(VS)含量为22.6％，pH值为5.6。总固体含量是指将样品在105℃烘干至恒重时残留的物质质量与样品质量的比值；挥发性固体含量是指样品总固体中能在600℃高温下挥发的物质质量与样品质量的比值。

所用到的厌氧活性污泥取自上海某餐厨垃圾处理厂厌氧发酵产甲烷的发酵罐中。该厌氧活性污泥的TS含量12.9％，VS含量为8.1％，pH值为8.1。

菌种的分离筛选：取5mL厌氧活性污泥，置于装有45mL无菌水的厌氧瓶中，于55℃、150r/min摇床中放置1h，使菌种均匀分散于液体中。对液体进行稀释，依次制成一系列稀释液。适当选取3-4个稀释浓度，用移液枪分取100μL稀释液接种于固体培养基上，用灭菌的涂布棒将稀释液涂布均匀，倒置放在55℃厌氧培养箱中培养48h。根据平板上的菌落形态，挑取形态大小不同的菌落，划线纯化后编号保藏。经分离纯化共得到7个菌株。

菌种强化厌氧发酵产甲烷性能测定：将分离纯化得到的菌株接种至液体培养基中，在55℃培养箱中厌氧静置培养24h，菌液备用。将餐饮垃圾与厌氧活性污泥按照VS的质量比为1:2混合均匀后，置于甲烷潜力测定仪的厌氧发酵瓶中。按照餐饮垃圾与厌氧活性污泥总体积的5％取各菌株的菌液，离心，将菌体沉淀用菌液1/10体积的无菌水重悬，菌悬液接种至厌氧发酵体系中。厌氧发酵体系的工作体积为400mL。实验设置实验组、对照组和空白组。实验组接种分离纯化得到的菌株，对照组接入同体积的无菌水，空白组为不含餐饮垃圾和菌液的单一厌氧活性污泥发酵体系，剩余体积用无菌水补齐。实验开始前用氮气吹扫5min后立即封盖，于55℃厌氧发酵。发酵前后测定各组的VS含量，记录每天的甲烷产量。计算各菌株的有机物转化率和累积甲烷产量，与不加菌的对照组相比，评价各个菌株强化餐饮垃圾厌氧发酵产甲烷的性能。

有机物转化率计算公式为：

有机物转化率＝[(VS₍₀₎-VS_(污泥0))-(VS₍₁₎-VS_(污泥1))]/(VS₍₀₎-VS_(污泥0))×100％ 公式(1)

VS₍₀₎是底物和厌氧活性污泥混合后发酵体系发酵前的挥发性固体含量(g)，本实施例中底物为餐饮垃圾；

VS_(污泥0)是单一厌氧活性污泥发酵体系发酵前的挥发性固体含量(g)；

VS₍₁₎是底物和厌氧活性污泥混合后发酵体系发酵结束时的挥发性固体含量(g)，本实施例中底物为餐饮垃圾；

VS_(污泥1)是单一厌氧活性污泥发酵体系发酵结束时的挥发性固体含量(g)。

单一厌氧活性污泥发酵体系中活性污泥的质量与底物和厌氧活性污泥混合后发酵体系中活性污泥的质量相同。

由图1可以看出，厌氧发酵17天后菌株HK1的累积甲烷产量最高，达到280NmL g^{- 1}VS，与对照组累积甲烷产量230NmL g^-1VS相比，提高了21.7％；菌株HK1的有机物转化率也最高，达到70.7％，与对照组有机物转化率64％相比，提高了10.5％。说明菌株HK1具有显著的强化餐饮垃圾厌氧发酵产甲烷的效果。

菌种生长温度测定：将菌株HK1接种至液体培养基中，放置于20～70℃的培养箱中厌氧静置培养72h，根据菌株的OD₆₀₀确定菌株HK1的生长温度范围。结果表明，菌株HK1在30～60℃下生长良好。

实施例2：菌株HK1的鉴定

提取菌株HK1的基因组DNA，并以此为模板，利用一对通用引物(27F，1492R)扩增菌株16S rDNA。上游引物为27F(5’-AGAGTTTGATCCTGGCTCA-3’)，下游引物为1492R(5’-GGTTACCTTGTTACGACTT-3’)。PCR反应体系(20μL)如下：模板DNA0.5μL，PCR Taqmix 10μL，上下游引物各0.6μL，加ddH₂O至反应体系为20μL。PCR程序：94℃预变性5min，94℃变性30s、55℃退火30s、72℃延伸1min 30s，以上共循环30次，72℃延伸10min，最后在4℃保存。由上海杰李生物技术有限公司进行PCR产物的纯化和测序，得到菌株的16S rDNA序列，如SEQ IDNO.1所示：

在NCBI提交通过测序获得的16S rDNA序列，通过软件与GenBank进行同源性序列比对分析，应用MEGA X软件构建该菌株系统发育树(图2)。

测序得到菌株HK1的16S rDNA基因有效序列长度为1338bp，见序列表中SEQ IDNO.1。经过比对，该序列与NCBI数据库的Clostridium thermobutyricum(NCBI登录号为：LT626257.1)同源，一致性达99.85％。综合菌株的其他生物学特性，革兰氏阳性菌，厌氧，菌落形态为白色的不规则圆形、表面无光泽(图3)，鉴定该菌株为热丁酸梭菌Clostridiumthermobutyricum，最终将其命名为热丁酸梭菌Clostridium thermobutyricum HK1。

实施例3：菌株HK1的菌剂制备

将HK1纯菌种接种于10mL液体培养基中，在55℃培养箱中厌氧培养24h，然后以液体培养基体积的2％的接种量接入到下一级扩大培养的液体培养基中，相同条件下进行多级厌氧扩大培养，即可得到该菌株的液体菌剂。

实施例4：菌株HK1对餐饮垃圾高温干式厌氧发酵产甲烷的强化效果

餐饮垃圾取自上海某食堂回收的剩饭、剩菜，该餐饮垃圾的TS含量24.1％，VS含量为22.6％，pH值为5.6。

将餐饮垃圾与厌氧活性污泥按照VS比为1:2的比例混合均匀，置于5L厌氧发酵罐中。实验组按照餐饮垃圾与厌氧活性污泥总质量的5％接种菌株HK1的液体菌剂，对照组接入相同体积的无菌水代替菌剂，空白组为单一厌氧活性污泥发酵体系，剩余体积用无菌水补齐。控制温度为55℃，自然pH。发酵前后测量各体系中的VS并按照公式(1)计算有机物转化率，发酵过程中用气袋收集产生的沼气，每天测量沼气产量，并利用气相色谱仪测量沼气中的甲烷含量，计算甲烷产量。气相色谱条件为：日本岛津TDX-01不锈钢色谱柱(2m×2mm)，TCD检测器，进样口和检测器温度为150℃，柱温120℃，载气为氩气。结果显示实验结束时实验组的有机物转化率为77.7％，与对照组的有机物转化率69.3％相比，提高了12.1％。图4为菌株HK1在20d内对餐饮垃圾高温干式厌氧发酵产甲烷的强化情况，结果显示添加了菌株HK1的实验组累积甲烷产量达440NmL g^-1VS，与对照组的累积甲烷产量356NmL g^-1VS相比，提高了23.6％。说明菌株HK1高温厌氧条件下对餐饮垃圾的甲烷发酵具有显著的强化效果。

实施例5：菌株HK1对厨余垃圾中温干式厌氧发酵产甲烷的强化效果

厨余垃圾取自上海某食堂后厨丢弃的果皮、菜梗、生肉加工前的下脚料等，该厨余垃圾均质化并沥水后的TS含量21.8％，VS含量为20.3％，pH值为5.5。

将厨余垃圾与厌氧活性污泥按照VS比为1:2的比例混合均匀，置于5L厌氧发酵罐中。实验组按照厨余垃圾与厌氧活性污泥总质量的1％接种菌株HK1的液体菌剂，对照组接入相同体积的无菌水代替菌剂，空白组为单一厌氧活性污泥体系，剩余体积用无菌水补齐。控制温度为37℃。发酵前后测量各体系中的VS并按照公式(1)计算有机物转化率，发酵过程中每天测量沼气产量，并利用气相色谱仪测量沼气中的甲烷含量，计算甲烷产量。结果显示实验结束时实验组的有机物转化率为76.8％，与对照组的有机物转化率68.5％相比，提高了12.1％。图5为菌株HK1在20d内对厨余垃圾中温干式厌氧发酵产甲烷的强化情况，结果显示添加了菌株HK1的实验组累积甲烷产量达355NmL g^-1VS，与对照组的累积甲烷产量291NmLg^-1VS相比，提高了22.0％。说明菌株HK1中温厌氧条件下对厨余垃圾的甲烷发酵具有显著的强化效果。

实施例6：菌株HK1对果蔬垃圾高温湿式厌氧发酵产甲烷的强化效果

果蔬垃圾取自上海某果蔬批发市场，包括腐烂的蔬菜水果以及丢弃的果皮等。该果蔬垃圾的TS含量11.2％，VS含量为10.4％，pH值为5.4。

将果蔬垃圾与厌氧活性污泥按照VS比为1:2的比例混合均匀，置于5L厌氧发酵罐中。实验组按照果蔬垃圾与厌氧活性污泥总质量的10％接种菌株HK1的液体菌剂，对照组接入相同体积的无菌水代替菌剂，空白组为单一厌氧活性污泥体系，剩余体积用无菌水补齐。控制温度45℃。发酵前后测量各体系中的VS并按照公式(1)计算有机物转化率，发酵过程中每天测量沼气产量，并利用气相色谱仪测量甲烷含量，计算甲烷产量。结果显示实验结束时实验组的有机物转化率为74.1％，与对照组的有机物转化率67.8％相比，提高了9.3％。图6为菌株HK1在20d内对果蔬垃圾高温湿式厌氧发酵产甲烷的强化情况，结果显示添加了菌株HK1的实验组累积甲烷产量达338NmL g^-1VS，与对照组的累积甲烷产量276NmL g^-1VS相比，提高了22.5％。说明菌株HK1高温厌氧条件下对果蔬垃圾的甲烷发酵具有显著的强化效果。

以上的实施例是为了说明本发明公开的实施方案，并不能理解为对本发明的限制。此外，本文所列出的各种修改以及发明中方法的变化，在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本领域内的技术人员来说是显而易见的。虽然已结合本发明的多种具体优选实施例对本发明进行了具体的描述，但应当理解，本发明不应仅限于这些具体实施例。事实上，各种如上所述的对本领域内的技术人员来说显而易见的修改来获取发明都应包括在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种热丁酸梭菌(Clostridium thermobutyricum)HK1，其保藏编号为CCTCC NO：M2022030。

2.根据权利要求1所述的热丁酸梭菌(Clostridium thermobutyricum)HK1，其特征在于，所述的热丁酸梭菌(Clostridium thermobutyricum)HK1包含如SEQ ID NO.1所示的基因序列。

3.根据权利要求1所述的热丁酸梭菌(Clostridium thermobutyricum)HK1，其特征在于，所述热丁酸梭菌(Clostridium thermobutyricum)HK1对餐饮垃圾厌氧发酵时，有机物转化率的提高率为12.1％；

和/或，

所述热丁酸梭菌(Clostridium thermobutyricum)HK1对餐饮垃圾厌氧发酵时，甲烷产量提高率为23.6％。

4.一种菌剂，其特征在于，包含如权利要求1-3任一所述的热丁酸梭菌(Clostridiumthermobutyricum)HK1。

5.根据权利要求4所述的菌剂，其特征在于，所述菌剂为液体菌剂，所述液体菌剂中热丁酸梭菌(Clostridium thermobutyricum)HK1的浓度至少为1×10⁸CFU/mL。

6.权利要求4或5所述菌剂的制备方法，其特征在于，将权利要求1-3任一所述的热丁酸梭菌(Clostridium thermobutyricum)HK1的纯菌种接种于液体培养基中培养，培养结束后即得到所述菌剂。

7.如权利要求1-3任一所述的热丁酸梭菌(Clostridium thermobutyricum)HK1在餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，所述餐厨垃圾选自餐饮垃圾、厨余垃圾或果蔬垃圾中的任一种或多种。

9.一种餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷的方法，其特征在于，包括如下步骤：将权利要求4或5所述的菌剂与餐厨垃圾和厌氧活性污泥混合得到厌氧发酵体系进行厌氧发酵产甲烷。

10.根据权利要求9所述的餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷的方法，其特征在于，还包括以下条件中的一种或几种：

(1)所述餐厨垃圾选自餐饮垃圾、厨余垃圾或果蔬垃圾中的任一种或多种；

(2)所述餐厨垃圾和厌氧活性污泥按照挥发性固体的质量比为1:(0.5～2)混合；

(3)所述菌剂的接种量为餐厨垃圾和厌氧活性污泥总质量的1～10％；

(4)所述厌氧发酵温度为30～60℃；

(5)发酵pH值为6～9。

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