(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210640124.0 (22)申请日 2022.06.08 (71)申请人 北京林业大 学 地址 100083 北京市海淀区清华 东路35号 (72)发明人 党岩　黄吟晖　董贺　孙德智　 吴洪斌　徐海宇　徐子尧　 (74)专利代理 机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 专利代理师 吴爱琴 (51)Int.Cl. C12N 1/20(2006.01) C12N 13/00(2006.01) C02F 11/04(2006.01) B09B 3/65(2022.01) C12R 1/01(2006.01) (54)发明名称 一种利用导电载体形成希瓦氏菌电活性生 物膜强化厨余垃圾厌氧处 理的方法 (57)摘要 本发明公开了一种利用导电载体形成希瓦 氏菌电活性生物膜强化厨余垃圾厌氧处理的方 法。 本发明电活性生物膜形成方法， 包括步骤如 下： (1)导电碳布浸泡在乙醇和丙酮比例为1： 1的 溶液中并超声波处理2h， 取出用清水冲洗并风 干； (2)经步骤(1)处理的导电碳布浸泡在0.5M～ 1.5M硝酸溶液和硫 酸溶液各2 h， 取出烘 干； (3)平 铺经步骤(2)处理的导电碳布， 浸泡在含有0.5M ～1.5M乳糖的希瓦氏菌菌液， 静置1d后取出风 干， 温度为30 ±2℃， 菌液pH在6.5 ±0.5范围， 重 复该步骤2～ 3次形成电活性生物膜。 本发明利用 导电载体表面形成的希瓦氏菌电活性生物膜处 理厨余垃圾， 加速厌氧反应过程的电子传递速 率， 提高厌氧消化效率， 解决厌氧消化过程中出 现的酸积累问题， 减少化学处 理和运行成本 。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 115125166 A 2022.09.30 CN 115125166 A 1.一种在导电载体表面形成希瓦氏菌电活性 生物膜的方法， 包括如下步骤： 1)制备希瓦氏菌 菌液； 2)将预处理后的导电载体浸泡在添加0.5M～1.5M乳糖后的步骤1)所得希瓦氏菌菌液 中， 从而在导电载体表面形成希瓦氏菌电活性 生物膜。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 步骤1)中， 将希瓦氏菌菌种接种至液体培 养基中培 养， 得到希瓦氏菌 菌液； 所述液体培 养基由蛋白胨、 NaCl、 酵母 浸粉和去离 子水配制而成； 每100 μg希瓦氏菌(活菌数1 ×105～4×105个/ μg)至10 0ml所述液体培 养基中； 所述培养的温度为28 ‑32℃， 时间为0.8 ‑1.5天； 所得希瓦氏菌 菌液的液体OD6 00保持在0.3 6以上。 3.根据权利要求1或2所述的方法， 其特征在于： 步骤2)中， 所述导电载体为导电碳布、 碳毡和碳刷中的任一种； 所述预处 理包括裁 剪、 清洗和酸浸泡处 理； 所述清洗的操作为： 将裁剪后的导电载体在乙醇和丙酮的混合溶液中浸泡并超声波处 理， 取出风干， 即可； 其中， 所述混合溶 液中乙醇和丙酮的体积比为1： 1； 所述酸浸泡的操作为： 将导电载体先浸泡在0.5～1.5M硝酸溶液1 ‑3h； 再浸泡在0.5M～ 1.5M硫酸溶液1‑3h， 取出烘干， 即可； 所述酸浸泡的温度为3 0±2℃。 4.根据权利要求1 ‑3中任一项所述的方法， 其特征在于： 步骤2)中， 所述将预处理后的 导电载体在希瓦氏菌菌液的浸泡可进行多次， 具体可为2 ‑3次， 每次浸泡的时间为1d， 每次 浸泡后均进行风干操作； 所述浸泡温度为3 0±2℃。 所述希瓦氏菌 菌液的pH在6.5 ±0.5范围内。 5.由权利要求1 ‑4中任一项所述方法制得的表面形成有希瓦氏菌电活性生物膜的导电 载体在厨余垃圾厌氧处 理中的应用。 6.一种厨余垃圾厌氧处理的方法， 包括如下步骤： 将通过权利要求1 ‑4中任一项所述方 法制得的表面形成有希瓦氏菌电活性生物膜的导电载体投加进厨余垃圾厌氧 处理装置， 进 行厨余垃圾厌氧消化处 理即可， 其中， 在运行初期定期投加希瓦氏菌 菌液。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于： 所述方法中， 将啤酒废水处理厂中的厌氧 颗粒污泥和牛粪混合均匀作为接种污泥， 污泥与牛粪的质量比为3:1～5:1； 所述导电载体投加进厌氧处理装置， 导电载体与所述厌氧颗粒污泥的质量比为4～5： 100。 8.根据权利要求6或7所述的方法， 其特征在于： 所述希瓦氏菌菌液在运行初期每3d投 加1/1000厌氧处理装置体积的量， 所述投加重复进行多次， 具体可为2 ～3次。 9.根据权利要求6 ‑8中任一项所述的方法， 其特征在于： 所述厌氧消化处理在pH＝7.0 ±1.0， 温度为3 0℃～35℃下进行。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115125166 A 2一种利用导电载体形成希瓦氏菌电活性生物 膜强化厨余垃圾 厌氧处理的方 法 技术领域 [0001]本发明具体涉及一种利用导电载体形成希瓦氏菌电活性生物膜强化厨余垃圾厌   氧处理的方法， 属于有机废物处 理与资源化 技术领域。 背景技术 [0002]作为生活垃圾中主要组成部分的厨余垃圾含有大量有机物， 回收利用价值高。 每   日产生的厨余垃圾的处理问题日益突出的同时， 也带来了巨大的市场， 厨余垃圾资源  化和 无害化方面成为各 方关注焦点。 [0003]目前我国处理厨余垃圾的主要手段是湿式厌氧消化技术。 厌氧消化技术与物理、   化学方法相比， 具有装置成本低、 无二次污染、 有效回收利用资源等优势。 厌 氧消化 厨余垃 圾过程中， 厨余垃圾中的有机组分经微生物的水解发酵作用分解成小分子的有  机酸、 醇等 物质， 再经过产氢产乙酸过程将这些小分子酸、 醇分解成乙酸、 氢气和CO2， 最后在乙酸营 养型甲烷菌的作用下将乙酸转化为甲烷和CO2， 在氢营养型甲烷菌的作  用下将氢气和CO2转 化为甲烷和水。 然而， 厨余垃圾成分 复杂且易酸化， 水解 发酵过 程速率快， 高负荷运行时产 甲烷过程不能及时消化降解 厨余垃圾产生的挥发酸， 进而  出现挥发酸积累的现象， 抑制产 甲烷菌活性， 影响厨余垃圾的高效处理。 投加强碱调  节pH是处理酸积累问题的常用手段， 能够提供厌 氧体系内的产甲烷适宜的生长环境，  但增加了厨余垃圾处理成本， 同时长期投 加强碱会导 致体系盐度提升， 也会影响微 生 物的生长， 不利于体系的长期稳定运行。 发明内容 [0004]本发明提出一种希瓦氏菌耦合 导电载体的方法及其在处 理厨余垃圾中的应用。 [0005]本发明的创新点在于向厌氧装置投加表面形成希瓦氏菌电活性生物膜的导电载   体， 希瓦氏菌电活性生物膜形成在导电载体表面， 便于固定和利用希瓦氏菌及其分泌  出的 黄素， 同时更容易在该希瓦氏菌电活性生物膜上富集电活性发酵菌和可以直接接  受电子 产甲烷的电活性产甲烷菌， 电活性生物膜作为微生物之间电子传递的介质提高  厌氧消化 的电子传递速率强化厨余垃圾厌氧消化效果。 [0006]本发明能够 通过利用希瓦氏菌将有机物发酵产酸分解成小分子物质， 并且分泌出   的黄素能够特异性强化电活性产甲烷菌的产甲烷过程， 导电载体固定黄素和希瓦氏菌  进 一步促进表面微生物传递电子的速率和保证一定量浓度的黄素， 维持高负荷厨余垃  圾厌 氧消化处 理时水解发酵和产甲烷过程的动态 平衡， 同时避免了 黄素的流失或 持续 添加。 [0007]为了达到上述目的， 本发明提供一种在导电载体表面形成希瓦氏菌电活性生物膜   的方法。 [0008]本发明所提供的在 导电载体表面形成希瓦氏菌电活性生物膜的方法， 包括如下步   骤： [0009]1)制备希瓦氏菌 菌液；说　明　书 1/5 页 3 CN 115125166 A 3