权利要求
1.一种同步固碳脱氮的方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过氢氧化细菌混合气，富集土壤中氢氧化细菌为主的微生物群体，得到氢氧化细菌富集菌群;
通过硫氧化细菌混合气，富集土壤中硫氧化细菌为主的微生物群体，得到硫氧化细菌富集菌群;
通过甲烷氧化菌混合气，富集土壤中甲烷氧化菌为主的微生物群体，得到甲烷氧化菌富集菌群;
将甲烷氧化菌富集菌群、硫氧化细菌富集菌群和氢氧化细菌富集菌群混合接种于驯化培养基中进行驯化培养，得到复合微生物代谢群;
将复合微生物代谢群接种于含有沼液的驯化培养基中通入沼气进行同步固碳脱氮;
所述氢氧化细菌混合气包括H2、O2和CO2，H2、O2和CO2的体积比为(50~70)：(30~20)：(20~10);
所述硫氧化细菌混合气包括H2，O2，CO2和H2S，H2，O2，CO2和H2S的体积比为(30~50)：(20~30)：(20~30):(20~30);
所述甲烷氧化菌混合气包括CH4和O2，CH4和O2体积比为(50~80)：(50~20)。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，富集氢氧化细菌的土壤包括蓄水稻田表层下方2~10cm土壤和/或畜禽粪便堆肥残渣;
富集硫氧化细菌的土壤包括沼泽地表层下方2~10cm土壤和/或
污水处理厂氧化塘污泥;
富集甲烷氧化菌的土壤包括蓄水稻田表层下方2~10cm土壤和/或污水处理厂氧化塘污泥。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，富集土壤中以氢氧化细菌为主的微生物群体的方法包括：
将土壤中的微生物接种于氢氧化细菌初级种子培养基中通入氢氧化细菌混合气进行培养，至H2消耗50%以上或CO2浓度不再降低，得到氢氧化细菌初级种子液;
将所述氢氧化细菌初级种子液接种于氢氧化细菌次级种子培养基中通入氢氧化细菌混合气进行培养，得到氢氧化细菌富集菌群;
氢氧化细菌初级种子培养基的组成包括：Na2HPO4：2200~2800 mg/L、KH2PO4：500~1500mg/L、(NH4)2SO4：450~500 mg/L、MgCl2：45~60mg/L、CaCl2·2H2O：40~50 mg/L、EDTA二钠：0.2~0.7 mg/L、FeSO4·7H2O：0.1~0.5 mg/L、ZnSO4·7H2O：0.01~0.02 mg/L、MnCl2·4H2O：0.002~0.003 mg/L、H3BO3：0.01~0.04 mg/L、CoCl2·6H2O：0.01~0.02 mg/L、CuCl2·2H2O：0.001~0.01 mg/L、NiCl2·6H2O：0.002~0.004 mg/L、Na2MoO4·2H2O：0.001~0.003 mg/L;
氢氧化细菌次级种子培养基的组成在氢氧化细菌初级种子培养基的基础上还包括：葡萄糖1%~3%，酵母粉0.6%~2%和酪蛋白胨1.5%~3.2%。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，富集土壤中以硫氧化细菌为主的微生物群体的方法包括：
将土壤中的微生物接种于硫氧化细菌初级种子培养基中通入硫氧化细菌混合气进行培养，至H2S浓度不再降低，得到硫氧化细菌初级种子液;
将所述硫氧化细菌初级种子液接种于硫氧化细菌次级种子培养基中通入硫氧化细菌混合气进行培养，得到硫氧化细菌富集菌群;
硫氧化细菌初级种子培养基的组成包括：酚红：0.001~0.003 g/L、1,4-哌嗪二乙磺酸：4.5~8.5 g/L、氯化钠：10~25.000 g/L、七水合硫酸镁：1.1~2.9 g/L、氯化钾：0.1~1 g/L、氯化铵：0.015~0.3 g/L、五水合硫代硫酸钠：1.5~3.2 g/L、二水合氯化钙：0.05~0.2 g/L、六水合氯化镁：2.5~4.5 g/L、磷酸氢二钾：0.05~0.15 g/L、六水合硫酸亚铁铵：0.001~0.002g/L、微量元素溶液：1 mL/L和维生素溶液：10 mL/L;
硫氧化细菌次级种子培养基的组成在硫氧化细菌初级种子培养基的基础上还包括：葡萄糖1%~3%，酵母粉0.6%~2%和酪蛋白胨1.5%~3.2%。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，富集土壤中以甲烷氧化菌为主的微生物群体的方法包括：
将土壤中的微生物接种于甲烷氧化菌初级种子培养基中通入甲烷氧化菌混合气进行培养，培养至CH4浓度不再降低，得到甲烷氧化菌初级种子液;
将所述甲烷氧化菌初级种子液接种于甲烷氧化菌次级种子培养基中通入甲烷氧化菌混合气进行培养，得到甲烷氧化菌富集菌群;
甲烷氧化菌初级种子培养基的组成包括：KNO3：100~200 mg/L、KH2PO4：100~200mg/L、MgSO4·7H2O：25~55 mg/L、CaCl2·2H2O：5~20 mg/L、EDTA：2~5 mg/L、CuCl2·5H2O：0.05~0.1mg/L、FeSO4·7H2O：1~2 mg/L、ZnSO4·7H2O：0.1~0.2 mg/L、NiCl2·6H2O：0.008~0.02 mg/L、CoCl2·6H2O：0.1~0.2 mg/L和Na2MoO4：0.01~0.03 mg/L;
甲烷氧化菌次级种子培养基的组成在甲烷氧化菌初级种子培养基的基础上还包括：葡萄糖1%~3%，酵母粉0.6%~2%和酪蛋白胨1.5%~3.2%。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，进行驯化培养时通入混合气;所述混合气的组成为H2，O2，CO2，CH4和H2S;所述H2，O2，CO2，CH4和H2S的体积比为(0.1~1)：(10~20)：(15~25)：(50~60)：(0.1~0.3)。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，每1L驯化培养基的组成包括：
0.5~1.00 g MgSO4·7H2O、1.00~2.5 g KNO3、0.15~0.3 g KH2PO4、0.2~0.45 g Na2HPO4、0.1~0.15 g CaCl2·2H2O和1 mL微量元素溶液。
8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述驯化培养连续传代3~4次;所述驯化培养基中还包括Na2S和氯化铵;第一次驯化培养时驯化培养基中Na2S的质量浓度为1~2mg/L，氯化铵的质量浓度为100~300mg/L;每次传代培养时，驯化培养基中Na2S和氯化铵的质量浓度为前一次培养时Na2S和氯化铵的质量浓度的1.5~2倍。
9.权利要求1~8任一项所述方法在沼液和/或沼气资源化利用中的应用。
10.权利要求1~8任一项所述方法在制备蛋白中的应用。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于
固废资源化利用技术领域，具体涉及一种同步固碳脱氮的方法和应用。
背景技术
[0002]目前，厌氧消化是有机废物处理最重要的方法之一。厌氧消化是一种通过微生物在无氧条件下分解有机物质产生沼气的过程。沼气的主要成分是甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)，其中甲烷约占50%~75%，二氧化碳约占25%~50%，其余为少量的其他气体，如氢气(H2)、硫化氢(H2S)和微量的氮气和氧气。作为一种可再生的生物能源，沼气的高效利用可代替部分化石能源的使用，有利于温室气体的减排。然而，由于沼气含有大量二氧化碳、微量的硫化氢及其他气体杂质，在满足气体管网的传输要求之前，需要对其进行净化。传统的沼气利用方式，如发电和燃料替代，再次排放大量二氧化碳，并且盈利能力有限。此外，厌氧消化产生的沼液通常采用药物降解后作为污水排放，有些沼液如畜禽粪便的厌氧消化沼液中含有大量的氨氮未被有效降解或利用。适当回收氨氮可以有效减少氨的挥发和氮氧化物的排放，避免对大气环境的污染，此外，沼液中的氨氮还可以通过技术处理转化为其他高附加值的化学品，如碳酸氢铵，用于工业或农业氮肥。因此，探索高效的沼气沼液综合利用方式迫在眉睫。
[0003]利用厌氧消化产品生产微生物蛋白(MP)将成为解决上述问题的一种有前景的方法。微生物蛋白是指通过微生物生产高蛋白含量的食品和饲料。由于大多数微生物对环境(如沼气和消化液)具有较强的适应能力，因此它们在生产MP的同时也能净化污染物，这为废物回收和生物碳捕集提供了一条新兴途径。与传统的蛋白生产模式(如大豆种植)相比，MP生产所需的土地资源更少，更有利于人类健康和生态系统。此外，MP的蛋白质含量通常在30%~70%之间，具体取决于微生物种类和环境。这将缓解因人口过度增长而引发的全球食品危机，并满足某些地区对高蛋白消费的需求。沼气中的甲烷和二氧化碳可以被微生物转化为MP，这是一种碳封存过程，可以有效避免二氧化碳排放。微生物能够有效利用消化液中剩余的营养物质并对其进行净化，以满足排放要求。近年来，细菌生产MP逐渐被广泛报道，因其快速的生长速率和化学结构中丰富的蛋白质含量，具备生产大量MP的能力。甲烷营养细菌如氢氧化细菌或甲烷氧化菌可能是适合的细菌，不仅可以填补蛋白质缺口，还能够利用甲烷和二氧化碳，解决因人口增长带来的固体废物问题。两种细菌均需要有氧环境进行代谢，氢氧化细菌通常需要氢气和二氧化碳作为初始发酵原料，甲烷氧化菌则以甲烷为主要碳源，两者同时需要一定的氮源生产微生物蛋白。研究表明，甲烷营养细菌的蛋白质含量高于真菌和酵母，同时其细胞壁的可消化性也优于藻类。
[0004]然而，报道表明沼气中的H2S会显著抑制甲烷营养菌的生长。H2S是一种弱酸，能够轻易透过膜并抑制多种过程，例如通过与细胞色素C氧化酶结合来抑制需氧呼吸。如何高效利用甲烷营养菌代谢沼气或沼液中的甲烷、二氧化碳以及N、P营养物质，达到同步固碳脱氮的目的，仍然面临着较大的挑战。
发明内容
[0005]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种同步固碳脱氮的方法，能高效利用甲烷营养菌代谢沼气或沼液中的甲烷、二氧化碳以及N、P营养物质，达到同步固碳脱氮的目的。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种同步固碳脱氮的方法，包括以下步骤：
通过氢氧化细菌混合气，富集土壤中氢氧化细菌为主的微生物群体，得到氢氧化细菌富集菌群;
通过硫氧化细菌混合气，富集土壤中硫氧化细菌为主的微生物群体，得到硫氧化细菌富集菌群;
通过甲烷氧化菌混合气，富集土壤中甲烷氧化菌为主的微生物群体，得到甲烷氧化菌富集菌群;
将所述甲烷氧化菌富集菌群、所述硫氧化细菌富集菌群和所述氢氧化细菌富集菌群混合接种于驯化培养基中进行驯化培养，得到复合微生物代谢群;
将所述复合微生物代谢群接种于含有沼液的驯化培养基中通入沼气进行同步固碳脱氮;
所述氢氧化细菌混合气包括H2、O2和CO2，H2、O2和CO2的体积比为(50~70)：(30~20)：(20~10);
所述硫氧化细菌混合气包括H2，O2，CO2和H2S，H2，O2，CO2和H2S的体积比为(30~50)：(20~30)：(20~30):(20~30);
所述甲烷氧化菌混合气包括CH4和O2，CH4和O2体积比为(50~80)：(50~20)。
[0007]优选的，富集氢氧化细菌的土壤包括蓄水稻田表层下方2~10cm土壤和/或畜禽粪便堆肥残渣;
富集硫氧化细菌的土壤包括沼泽地表层下方2~10cm土壤和/或污水处理厂氧化塘污泥;
富集甲烷氧化菌的土壤包括蓄水稻田表层下方2~10cm土壤和/或污水处理厂氧化塘污泥。
[0008]优选的，富集土壤中以氢氧化细菌为主的微生物群体的方法包括：
将土壤中的微生物接种于氢氧化细菌初级种子培养基中通入氢氧化细菌混合气进行培养，至H2消耗50%以上或CO2浓度不再降低，得到氢氧化细菌初级种子液;
将所述氢氧化细菌初级种子液接种于氢氧化细菌次级种子培养基中通入氢氧化细菌混合气进行培养，得到氢氧化细菌富集菌群;
所述氢氧化细菌初级种子培养基的组成包括：Na2HPO4：2200~2800 mg/L、KH2PO4：500~1500 mg/L、(NH4)2SO4：450~500 mg/L、MgCl2：45~60mg/L、CaCl2·2H2O：40~50 mg/L、EDTA二钠：0.2~0.7 mg/L、FeSO4·7H2O：0.1~0.5 mg/L、ZnSO4·7H2O：0.01~0.02 mg/L、MnCl2·4H2O：0.002~0.003 mg/L、H3BO3：0.01~0.04 mg/L、CoCl2·6H2O：0.01~0.02 mg/L、CuCl2·2H2O：0.001~0.01 mg/L、NiCl2·6H2O：0.002~0.004 mg/L、Na2MoO4·2H2O：0.001~0.003 mg/L;
氢氧化细菌次级种子培养基的组成在氢氧化细菌初级种子培养基的基础上还包括：葡萄糖1%~3%，酵母粉0.6%~2%和酪蛋白胨1.5%~3.2%。
[0009]优选的，富集土壤中以硫氧化细菌为主的微生物群体的方法包括：
将土壤中的微生物接种于硫氧化细菌初级种子培养基中通入硫氧化细菌混合气进行培养，至H2S浓度不再降低，得到硫氧化细菌初级种子液;
将所述硫氧化细菌初级种子液接种于硫氧化细菌次级种子培养基中通入硫氧化细菌混合气进行培养，得到硫氧化细菌富集菌群;
所述硫氧化细菌初级种子培养基的组成包括：酚红：0.001~0.003 g/L、1,4-哌嗪二乙磺酸：4.5~8.5 g/L、氯化钠：10~25.000 g/L、七水合硫酸镁：1.1~2.9 g/L、氯化钾：0.1~1 g/L、氯化铵：0.015~0.3 g/L、五水合硫代硫酸钠：1.5~3.2 g/L、二水合氯化钙：0.05~0.2 g/L、六水合氯化镁：2.5~4.5 g/L、磷酸氢二钾：0.05~0.15 g/L、六水合硫酸亚铁铵：0.001~0.002 g/L、微量元素溶液：1 mL/L和维生素溶液：10 mL/L;
硫氧化细菌次级种子培养基的组成在硫氧化细菌初级种子培养基的基础上还包括：葡萄糖1%~3%，酵母粉0.6%~2%和酪蛋白胨1.5%~3.2%。
[0010]优选的，富集土壤中以甲烷氧化菌为主的微生物群体的方法包括：
将土壤中的微生物接种于甲烷氧化菌初级种子培养基中通入甲烷氧化菌混合气进行培养，培养至CH4浓度不再降低，得到甲烷氧化菌初级种子液;
将所述甲烷氧化菌初级种子液接种于甲烷氧化菌次级种子培养基中通入甲烷氧化菌混合气进行培养，得到甲烷氧化菌富集菌群;
所述甲烷氧化菌初级种子培养基的组成包括：KNO3：100~200 mg/L、KH2PO4：100~200mg/L、MgSO4·7H2O：25~55 mg/L、CaCl2·2H2O：5~20 mg/L、EDTA：2~5 mg/L、CuCl2·5H2O：0.05~0.1 mg/L、FeSO4·7H2O：1~2 mg/L、ZnSO4·7H2O：0.1~0.2 mg/L、NiCl2·6H2O：0.008~0.02 mg/L、CoCl2·6H2O：0.1~0.2 mg/L和Na2MoO4：0.01~0.03 mg/L;
甲烷氧化菌次级种子培养基的组成在甲烷氧化菌初级种子培养基的基础上还包括：葡萄糖1%~3%，酵母粉0.6%~2%和酪蛋白胨1.5%~3.2%。
[0011]优选的，进行驯化培养时通入混合气;所述混合气的组成为H2，O2，CO2，CH4和H2S;所述H2，O2，CO2，CH4和H2S的体积比为(0.1~1)：(10~20)：(15~25)：(50~60)：(0.1~0.3)。
[0012]优选的，每1L驯化培养基的组成包括：
0.5~1.00 g MgSO4·7H2O、1.00~2.5 g KNO3、0.15~0.3 g KH2PO4、0.2~0.45 gNa2HPO4、0.1~0.15 g CaCl2·2H2O和1 mL微量元素溶液。
[0013]优选的，所述驯化培养连续传代3~4次;所述驯化培养基中还包括Na2S和氯化铵;第一次驯化培养时驯化培养基中Na2S的质量浓度为1~2mg/L，氯化铵的质量浓度为100~300mg/L;每次传代培养时，驯化培养基中Na2S和氯化铵的质量浓度为前一次培养时Na2S和氯化铵的质量浓度的1.5~2倍。
[0014]本发明提供了上述技术方案所述方法在沼液和/或沼气资源化利用中的应用。
[0015]本发明提供了上述技术方案所述方法在制备蛋白中的应用。
[0016]本发明的有益效果：
本发明提供了一种同步固碳脱氮的方法，包括以下步骤：通过氢氧化细菌混合气，富集土壤中氢氧化细菌为主的微生物群体，得到氢氧化细菌富集菌群;通过硫氧化细菌混合气，富集土壤中硫氧化细菌为主的微生物群体，得到硫氧化细菌富集菌群;通过甲烷氧化菌混合气，富集土壤中甲烷氧化菌为主的微生物群体，得到甲烷氧化菌富集菌群;将甲烷氧化菌富集菌群、硫氧化细菌富集菌群和氢氧化细菌富集菌群混合接种于驯化培养基中进行驯化培养，得到复合微生物代谢群;将复合微生物代谢群接种于含有沼液的驯化培养基中通入沼气进行同步固碳脱氮;所述氢氧化细菌混合气包括H2、O2和CO2，H2、O2和CO2的体积比为(50~70)：(30~20)：(20~10);所述硫氧化细菌混合气包括H2，O2，CO2和H2S，H2，O2，CO2和H2S的体积比为(30~50)：(20~30)：(20~30):(20~30);所述甲烷氧化菌混合气包括CH4和O2，CH4和O2体积比为(50~80)：(50~20)。本发明所述方法通过富集筛选以甲烷氧化细菌为主的多种微生物群体共存的复合微生物代谢群以构成协同代谢系统。所述协同代谢系统具有H2S耐受性，能代谢沼气中的甲烷、二氧化碳以及沼液中的N、P营养物质，达到同步固碳脱氮的目的。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为实施例1中S3步骤中第三轮次培养细菌生长情况图;
图2为实施例1中S4步骤中细胞干重和蛋白含量的检测结果图。
具体实施方式
[0019]本发明提供了一种同步固碳脱氮的方法，包括以下步骤：
通过氢氧化细菌混合气，富集土壤中氢氧化细菌为主的微生物群体，得到氢氧化细菌富集菌群;
通过硫氧化细菌混合气，富集土壤中硫氧化细菌为主的微生物群体，得到硫氧化细菌富集菌群;
通过甲烷氧化菌混合气，富集土壤中甲烷氧化菌为主的微生物群体，得到甲烷氧化菌富集菌群;
将甲烷氧化菌富集菌群、硫氧化细菌富集菌群和氢氧化细菌富集菌群混合接种于驯化培养基中进行驯化培养，得到复合微生物代谢群;
将复合微生物代谢群接种于含有沼液的驯化培养基中通入沼气进行同步固碳脱氮;
所述氢氧化细菌混合气包括H2、O2和CO2，H2、O2和CO2的体积比为(50~70)：(30~20)：(20~10);
所述硫氧化细菌混合气包括H2，O2，CO2和H2S，H2，O2，CO2和H2S的体积比为(30~50)：(20~30)：(20~30):(20~30);
所述甲烷氧化菌混合气包括CH4和O2，CH4和O2体积比为(50~80)：(50~20)。
[0020]本发明对富集土壤中以氢氧化细菌为主的微生物群体、富集土壤中以硫氧化细菌为主的微生物群体和富集土壤中以甲烷氧化菌为主的微生物群体的顺序没有特殊限定，可以先进行以氢氧化细菌为主的微生物群体的富集，也可以先进行以硫氧化细菌为主的微生物群体的富集，也可以先进行以甲烷氧化菌为主的微生物群体的富集。
[0021]本发明以下技术方案对混合气、培养基或培养的限定用语对相应的混合气、培养基或培养没有限定作用，仅是为了区分不同的混合气、不同的培养基和不同的培养。
[0022]本发明富集土壤中以氢氧化细菌为主的微生物群体，得到氢氧化细菌富集菌群。在本发明中，所述富集土壤中以氢氧化细菌为主的微生物群体的方法包括：将土壤中的微生物接种于初级种子培养基中通入混合气进行培养，至H2消耗50%以上或CO2浓度不再降低，得到氢氧化细菌初级种子液。在本发明中，所述初级种子培养基为了与后文中其他初级种子培养基区分，称之为第一初级种子培养基或者氢氧化细菌初级种子培养基;所述混合气为了与后文的其他混合气区分，称之为氢氧化细菌第一混合气;所述培养为了区分称之为第一培养。
[0023]在本发明中，所述第一初级种子培养基的组成包括：Na2HPO4：2200~2800 mg/L、KH2PO4：500~1500 mg/L、(NH4)2SO4：450~500 mg/L、MgCl2：45~60mg/L、CaCl2·2H2O：40~50mg/L、EDTA二钠：0.2~0.7 mg/L、FeSO4·7H2O：0.1~0.5 mg/L、ZnSO4·7H2O：0.01~0.02 mg/L、MnCl2·4H2O：0.002~0.003 mg/L、H3BO3：0.01~0.04 mg/L、CoCl2·6H2O：0.01~0.02 mg/L、CuCl2·2H2O：0.001~0.01 mg/L、NiCl2·6H2O：0.002~0.004 mg/L、Na2MoO4·2H2O：0.001~0.003 mg/L。作为本发明可选的实施方式，所述第一初级种子培养基的组成为：Na2HPO4：2800 mg/L、KH2PO4：1000 mg/L、(NH4)2SO4：500 mg/L、MgCl2：53 mg/L、CaCl2·2H2O：50 mg/L、EDTA二钠：0.5 mg/L、FeSO4·7H2O：0.2 mg/L、ZnSO4·7H2O：0.01 mg/L、MnCl2·4H2O：0.003mg/L、H3BO3：0.03 mg/L、CoCl2·6H2O：0.02 mg/L、CuCl2·2H2O：0.001 mg/L、NiCl2·6H2O：0.002 mg/L、Na2MoO4·2H2O：0.003 mg/L。在本发明中，所述第一初级种子培养基的pH可以为6.8~7.4。在本发明中，所述pH优选采用磷酸盐缓冲液进行调节。本发明所述第一初级种子培养基是根据氢氧化细菌的代谢情况提供最佳的培养基。
[0024]在本发明中，所述氢氧化细菌混合气包括H2、O2和CO2;所述H2、O2和CO2的体积比为(50~70)：(30~20)：(20~10)。作为本发明可选的实施方式，所述H2、O2和CO2的体积比可以为50:30:20、50:20:10、50:25:15、60:30:20、60:20:10、60:25:15、70:30:20、70:20:10或70:25:15。在本发明中，所述氢氧化细菌混合气也可以称之为氢氧化细菌第一混合气。在本发明中，所述氢氧化细菌第一混合气能够满足氢氧化细菌的代谢生长需要，有助于富集氢氧化细菌，其中氢氧化细菌以CO2作为碳源，以H2作为电子供体，以O2作为电子受体，进行代谢循环。本发明提供的氢氧化细菌第一混合气的组成比例设置能显著缩短氢氧化细菌富集的时间，如果改变第一混合气气体比例，例如，增加CO2的体积或者增加H2的比例，会显著延长氢氧化细菌的富集时间。
[0025]得到氢氧化细菌初级种子液后，本发明将所述氢氧化细菌初级种子液接种于次级种子培养基中通入氢氧化细菌第一混合气进行培养，得到氢氧化细菌富集菌群。在本发明中，所述培养包括第二培养和亚培养。在本发明中，所述次级种子培养基为了与后文中其他次级种子培养基区分，称之为第一次级种子培养基或氢氧化细菌次级培养基。
[0026]所述第一次级种子培养基的组成以第一初级种子培养基为基础培养基，还包括：葡萄糖1%~3%，酵母粉0.6%~2%和酪蛋白胨1.5%~3.2%。在本发明中，所述第一次级种子培养基的pH可以为6.8~7.4。
[0027]在本发明中，不同的氢氧化细菌可能仅以CO2作为碳源，还可能以培养基中的有机物作为碳源，添加的目的是尽可能的为微生物提供不同形式的碳源和营养物，以尽可能的创造适宜的培养环境。
[0028]在本发明中，所述土壤包括蓄水稻田表层下方2~10cm土壤和/或畜禽粪便堆肥残渣。本发明通过研究发现，所述蓄水稻田表层下方2~10cm土壤和畜禽粪便堆肥残渣富含氢氧化细菌。本发明得到相应的土壤后，优选将所述土壤与水混合，得到土壤水混合物。在本发明中，所述土壤与水的质量体积比可以为(5~10)g：(100~120)mL。作为本发明可选的实施方式，所述土壤与水的质量体积比可以为5g:100mL、10g:100mL、5g:120mL、10g:100mL、8g:100mL、8g:120mL、5g:110mL、8g:110mL或8g:120mL。得到土壤水混合物后，本发明优选将所述土壤水混合物于摇床30℃，120rpm振荡1~2h。振荡完成后，本发明优选将振荡完成的土壤水混合物与所述第一初级种子培养基进行混合完成接种;所述土壤水混合物与所述第一初级种子培养基的体积比为1：(1~2)。接种完成后，本发明得到土壤培养基混合体系。得到土壤培养基混合体系后，本发明优选将所述土壤培养基混合体系用磁力搅拌器在250~450rpm搅拌1~2h。搅拌完成后，本发明将混合后的土壤培养基混合体系置于培养容器中;所述土壤培养基混合体系与培养容器的体积比为1：(5~10)，也可以为1:5、1.1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10。本发明将所述土壤培养基混合体系置于培养容器后，通入第一混合气。本发明通入所述氢氧化细菌第一混合气至充满培养容器。本发明在通入所述氢氧化细菌第一混合气之前，优选先通入氮气，排空原有空气。在排空原有空气后，再通入所述氢氧化细菌第一混合气。通入第一混合气后，本发明进行第一培养。在本发明中，所述第一培养的温度为25~35℃。作为本发明可选的实施方式，所述第一培养的温度可以为25、26、27、28、29、30、31、32、33、34或35℃。在本发明中，所述第一培养的转速可以为150~210rpm。作为本发明可选的实施方式，所述转速可以为150、160、170、180、190、200或210rpm。本发明所述第一培养优选培养至H2消耗50%以上或CO2浓度不再降低，得到氢氧化细菌初级种子液。
[0029]得到氢氧化细菌初级种子液后，本发明将所述氢氧化细菌初级种子液接种于第一次级种子培养基中通入氢氧化细菌第一混合气进行培养，得到氢氧化细菌富集菌群。本发明所述培养包括第二培养和亚培养。
[0030]本发明将所述氢氧化细菌初级种子液接种于第一次级种子培养基时，优选每100~200mL第一次级种子培养基中接种5~10mL氢氧化细菌初级种子液，得到次级培养体系。作为本发明可选的实施方式，所述次级培养体系与其培养容器的体积比可以为1：(5~10)，也可以为1:5、1.1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10。本发明将所述氢氧化细菌初级种子液接种于第一次级种子培养基中后，优选先通入氮气，排空原有空气。在排空原有空气后，再通入所述氢氧化细菌第一混合气至充满培养容器。在本发明中，所述第二培养的温度为25~35℃。作为本发明可选的实施方式，所述第二培养的温度可以为25、26、27、28、29、30、31、32、33、34或35℃。在本发明中，所述第二培养的转速可以为150~210rpm。作为本发明可选的实施方式，所述转速可以为150、160、170、180、190、200或210rpm。本发明第二培养过程中，优选培养至H2消耗50%以上或CO2浓度不再降低，得到第二培养种子液。作为本发明可选的实施方式，所述第二培养的时间短于第一培养的时间。
[0031]第二培养完成后，本发明优选还包括将所述第二培养种子液接种于第一次级种子培养基中进行亚培养。本发明进行亚培养主要是富集菌群，同时使其固碳能力增强并稳定。本发明进行亚培养时，优选每100~200mL第一次级种子培养基中接种5~10mL第二培养种子液，得到亚培养体系。作为本发明可选的实施方式，所述亚培养体系与其培养容器的体积比可以为1：(5~10)，也可以为1:5、1.1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10。本发明在亚培养的过程中，优选每隔2~10d置换一次次级种子培养基和置换氢氧化细菌第一混合气，所述间隔的时间可以为2、3、4、5、6、7、8、9或10d。本发明进行亚培养时优选连续置换培养基和混合气5~10次，可以为5、6、7、8、9或10次;本发明优选在置换培养基的同时置换混合气，每次置换培养基时，培养体系与培养容器的体积比保持不变。本发明在亚培养过程中，连续置换5~10次氢氧化细菌第一混合气后，最后一次培养时优选培养至H2消耗50%以上或CO2浓度不再降低，得到氢氧化细菌富集菌群。
[0032]本发明通过上述方法得到的氢氧化细菌富集菌群能高效利用氢气和二氧化碳：氢氧化细菌能够以氢气(H2)为电子供体，二氧化碳(CO2)为碳源，通过光合作用或化能合成作用生成有机物。本发明通过特定的培养基和气体条件富集的氢氧化细菌具有较高的氢气和二氧化碳利用能力，能够有效转化这些气体为生物量。所述氢氧化细菌富集菌群能提高碳固定效率：氢氧化细菌在利用氢气和二氧化碳进行代谢的过程中，能够将大量的碳固定为生物量，生成微生物蛋白等有用物质。这有助于提高整个系统的碳固定效率，减少二氧化碳的排放，降低温室效应。所述氢氧化细菌富集菌群能增强系统稳定性：氢氧化细菌在复合微生物代谢群中发挥重要作用，能够与其他微生物群体协同作用，增强整个系统的稳定性和抗干扰能力。例如，在同步固碳脱氮过程中，氢氧化细菌可以与甲烷氧化菌和硫氧化细菌共同作用，提高系统的耐受性和适应性。所述氢氧化细菌富集菌群能促进资源循环利用：氢氧化细菌能够利用沼气中的氢气和二氧化碳，实现资源的循环利用，这不仅减少了对化石能源的依赖，还提高了资源的利用效率，符合循环经济的发展理念。
[0033]本发明富集土壤中以硫氧化细菌为主的微生物群体，得到硫氧化细菌富集菌群方法包括：将土壤中的微生物接种于硫氧化细菌初级种子培养基中通入硫氧化细菌第一混合气进行第一培养，至H2S浓度不再降低，得到硫氧化细菌初级种子液。在本发明中，所述硫氧化细菌初级种子培养基也可称之为第二初级种子培养基。
[0034]在本发明中，所述第二初级种子培养基的组成包括：酚红：0.001~0.003 g/L、1,4-哌嗪二乙磺酸：4.5~8.5 g/L、氯化钠：10~25.000 g/L、七水合硫酸镁：1.1~2.9 g/L、氯化钾：0.1~1 g/L、氯化铵：0.015~0.3 g/L、五水合硫代硫酸钠：1.5~3.2 g/L、二水合氯化钙：0.05~0.2 g/L、六水合氯化镁：2.5~4.5 g/L、磷酸氢二钾：0.05~0.15 g/L、六水合硫酸亚铁铵：0.001~0.002 g/L、微量元素溶液：1 mL/L和维生素溶液：10 mL/L。所述第二初级种子培养基的pH可以为6.8~7.4。在本发明中，所述pH优选采用磷酸盐缓冲液进行调节。作为本发明可选的实施方式，所述第二初级种子培养基的组成为：酚红：0.003 g/L、1,4-哌嗪二乙磺酸：6.500 g/L、氯化钠：25.000 g/L、七水合硫酸镁：2.700 g/L、氯化钾：0.500 g/L、氯化铵：0.250 g/L、五水合硫代硫酸钠：2.480 g/L、二水合氯化钙：0.140 g/L、六水合氯化镁：4.300 g/L、磷酸氢二钾：0.140 g/L、六水合硫酸亚铁铵：0.002 g/L、微量元素溶液：1 mL/L和维生素溶液：10 mL/L。
[0035]在本发明中，每升微量元素溶液包括：MgSO4·7H2O 1.00~3.00g、MnSO4·H2O 0.1~1g、NaCl 0.5~1.00g、FeSO4·7H2O 0.10~0.20g、CoSO4·7H2O 0.15~0.2g、CaCl2·2H2O 0.10~0.2g、ZnSO4·7H2O 0.15~0.18g、CuSO4·5H2O 0.01~0.02g、AlK(SO4)2·12H2O 0.01~0.02g、H3BO30.01~0.02g、Na2MoO4·2H2O 0.01~0.05g、NiCl2·6H2O 0.01~0.05g、Na2SeO3·5H2O 0.01~0.50mg和Na2WO4·2H2O 0.02~0.40mg。作为本发明可选的实施方式，每升微量元素溶液的组成为：MgSO4·7H2O 2.00g、MnSO4·H2O 0.5g、NaCl 0.8g、FeSO4·7H2O 0.15g、CoSO4·7H2O 0.18g、CaCl2·2H2O 0.15g、ZnSO4·7H2O 0.16g、CuSO4·5H2O 0.015g、AlK(SO4)2·12H2O 0.015g、H3BO30.015g、Na2MoO4·2H2O 0.03g、NiCl2·6H2O 0.03g、Na2SeO3·5H2O 0.2mg和Na2WO4·2H2O 0.2mg。
[0036]在本发明中，所述维生素溶液包括：维生素B71~2mg/L、叶酸1~2mg/L、盐酸吡哆醇5~10mg/L、维生素B12.5~5.5mg/L、核黄素2~5mg/L、维生素B31.5~6mg/L、维生素B52.5~5.5mg/L、维生素B120.1~0.2mg/L、对氨基苯甲酸2~5mg/L和(DL)-α-硫辛酸2~5mg/L。作为本发明可选的实施方式，所述维生素溶液的组成为：维生素B71.5mg/L、叶酸1.5mg/L、盐酸吡哆醇8mg/L、维生素B14mg/L、核黄素4mg/L、维生素B34mg/L、维生素B54mg/L、维生素B120.15mg/L、对氨基苯甲酸4mg/L和(DL)-α-硫辛酸4mg/L。在本发明中，所述第二初级种子培养基是根据硫氧化细菌的代谢情况提供最佳的培养基。
[0037]所述硫氧化细菌混合气包括H2，O2，CO2和H2S;所述H2，O2，CO2和H2S的体积比为(30~50)：(20~30)：(20~30):(20~30)。作为本发明可选的实施方式，所述H2，O2，CO2和H2S的体积比可以为30:20:20:20、30:30:30:30、50:20:20:20、50:30:30:30、30:20:30:20、30:20:30:30、50:20:30:20或50:20:30:30。在本发明中，所述硫氧化细菌混合气也可以称之为硫氧化细菌第一混合气。本发明提供的硫氧化细菌第一混合气的组成比例设置能显著缩短硫氧化细菌富集的时间，如果改变第一混合气气体比例，会显著延长硫氧化细菌的富集时间。
[0038]得到硫氧化细菌初级种子液后，本发明将所述硫氧化细菌初级种子液接种于硫氧化细菌次级种子培养基中通入硫氧化细菌第一混合气进行培养，得到硫氧化细菌富集菌群。在本发明中，所述硫氧化细菌次级种子培养基可以称之为第二次级种子培养基。在本发明中，所述培养包括第二培养和亚培养。
[0039]在本发明中，所述第二次级种子培养基的组成以第二初级种子培养基为基础培养基，还包括：葡萄糖1%~3%，酵母粉0.6%~2%和酪蛋白胨1.5%~3.2%。所述第二次级种子培养基的pH可以为6.8~7.4。
[0040]本发明富集硫氧化细菌为主的微生物群体的过程中，硫氧化细菌以H2S作为电子供体，O2作为电子受体，CO2作为碳源进行代谢循环。培养基中的成分提供了必要的营养物质和缓冲体系，维持pH稳定，进而有利于硫氧化细菌生长。所述硫氧化细菌富集过程中，较高的H2S比例(20%~30%)确保了硫氧化细菌有足够的电子供体进行代谢，H2、O2和CO2的比例则满足其呼吸和碳固定的需求。本发明富集硫氧化细菌为主的微生物群体时，培养基的pH值调节在6.8~7.4之间，适合硫氧化细菌的生长。本发明通过通入混合气并排空原有空气，创造了一个适合硫氧化细菌生长的微氧环境，进而有利于富集氧化细菌为主的微生物群体。
[0041]在本发明中，所述土壤包括沼泽地表层下方2~10cm土壤和/或污水处理厂氧化塘污泥。本发明通过研究发现，所述沼泽地表层下方2~10cm土壤和/或污水处理厂氧化塘污泥富含硫氧化细菌。本发明得到相应的土壤后，优选将所述土壤与水混合，得到土壤水混合物。在本发明中，所述土壤与水的质量体积比可以为(5~10)g：(100~120)mL。作为本发明可选的实施方式，所述土壤与水的质量体积比可以为5g:100mL、10g:100mL、5g:120mL、10g:100mL、8g:100mL、8g:120mL、5g:110mL、8g:110mL或8g:120mL。得到土壤水混合物后，本发明优选将所述土壤水混合物于摇床30℃，120rpm振荡1~2h。振荡完成后，本发明优选将振荡完成的土壤水混合物与所述第二初级种子培养基进行混合完成接种;所述土壤水混合物与所述第二初级种子培养基的体积比为1：(1~2)。接种完成后，本发明得到土壤培养基混合体系。得到土壤培养基混合体系后，本发明优选将所述土壤培养基混合体系用磁力搅拌器在250~450rpm搅拌1~2h。搅拌完成后，本发明将混合后的土壤培养基混合体系置于培养容器中;所述土壤培养基混合体系与培养容器的体积比为1：(5~10)，也可以为1:5、1.1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10。本发明将所述土壤培养基混合体系置于培养容器后，通入硫氧化细菌第一混合气。本发明通入所述硫氧化细菌第一混合气至充满培养容器。本发明在通入所述硫氧化细菌第一混合气之前，优选先通入氮气，排空原有空气，在排空原有空气后，再通入所述硫氧化细菌第一混合气。通入第一混合气后，本发明进行第一培养。在本发明中，所述第一培养的温度为25~35℃。作为本发明可选的实施方式，所述第一培养的温度可以为25、26、27、28、29、30、31、32、33、34或35℃。在本发明中，所述第一培养的转速可以为150~210rpm。作为本发明可选的实施方式，所述转速可以为150、160、170、180、190、200或210rpm。本发明所述第一培养优选培养至H2S浓度不再降低，得到硫氧化细菌初级种子液。
[0042]得到硫氧化细菌初级种子液后，本发明将所述硫氧化细菌初级种子液接种于第二次级种子培养基中通入硫氧化细菌第一混合气进行第二培养和亚培养，得到硫氧化细菌富集菌群。
[0043]本发明将所述硫氧化细菌初级种子液接种于第二次级种子培养基时，优选将5~10mL硫氧化细菌初级种子液接种于100~200mL第二次级种子培养基中，得到次级培养体系。作为本发明可选的实施方式，所述次级培养体系与其培养容器的体积比可以为1：(5~10)，也可以为1:5、1.1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10。本发明将所述硫氧化细菌初级种子液接种于第二次级种子培养基中后，优选先通入氮气，排空原有空气。在排空原有空气后，再通入所述硫氧化细菌第一混合气至充满培养容器。在本发明中，所述第二培养的温度为25~35℃。作为本发明可选的实施方式，所述第二培养的温度可以为25、26、27、28、29、30、31、32、33、34或35℃。在本发明中，所述第二培养的转速可以为150~210rpm。作为本发明可选的实施方式，所述转速可以为150、160、170、180、190、200或210rpm。本发明第二培养过程中，优选培养至H2S浓度不再降低，得到第二培养种子液。作为本发明可选的实施方式，所述第二培养的时间短于第一培养的时间。
[0044]第二培养完成后，本发明优选还包括将所述第二培养种子液接种于第二次级种子培养基中进行亚培养。本发明进行亚培养主要是富集细菌，同时使其硫氧化能力增强并稳定。本发明进行亚培养时，优选将5~10mL第二培养种子液接种于100~200mL第二次级种子培养基中，得到亚培养体系。作为本发明可选的实施方式，所述亚培养体系与其培养容器的体积比可以为1：(5~10)，也可以为1:5、1.1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10。本发明在亚培养的过程中，优选每隔2~10d置换硫氧化细菌第一混合气;所述间隔的时间可以为2、3、4、5、6、7、8、9或10d。本发明进行亚培养时优选连续置换培养基和混合气5~10次，可以为5、6、7、8、9或10次;本发明优选在置换培养基的同时置换混合气，每次置换培养基时，培养体系与培养容器的体积比保持不变。本发明在亚培养过程中，连续置换5~10次硫氧化细菌第一混合气后，最后一次培养时优选培养至H2S浓度不再降低，得到硫氧化细菌富集菌群。
[0045]本发明通过特定的培养基和气体条件富集的硫氧化细菌具有较高的硫化氢降解能力，能够以硫化氢(H2S)为电子供体，通过氧化硫化氢生成硫酸盐等物质，从而有效降低环境中的硫化氢浓度，能够在较短时间内处理大量的硫化氢气体。所述硫氧化细菌富集菌群耐受性强：富集的硫氧化细菌能够在特定的培养条件下生长良好，具有较强的耐受性。所述硫氧化细菌富集菌群能减少环境污染：硫化氢是一种有毒有害气体，具有强烈的臭味，对环境和人体健康造成危害。硫氧化细菌通过降解硫化氢，能够有效减少其在环境中的浓度，降低对大气和水体的污染，保护生态环境。所述硫氧化细菌富集菌群的协同作用：硫氧化细菌与其他微生物群体(如甲烷氧化菌和氢氧化细菌)共同构成复合微生物代谢群，能够发挥协同作用。例如，在同步固碳脱氮过程中，硫氧化细菌可以与甲烷氧化菌和氢氧化细菌共同作用，提高整个系统的代谢效率和稳定性，实现多种污染物的同步去除。
[0046]本发明富集土壤中以甲烷氧化菌为主的微生物群体的方法包括：将土壤中的微生物接种于甲烷氧化菌初级种子培养基中通入甲烷氧化菌第一混合气进行第一培养，培养至CH4浓度不再降低，得到甲烷氧化菌初级种子液。在本发明中，所述甲烷氧化菌初级种子培养基也可称之为第三初级种子培养基。
[0047]在本发明中，所述第三初级种子培养基的组成包括：KNO3：100~200 mg/L、KH2PO4：100~200mg/L、MgSO4·7H2O：25~55 mg/L、CaCl2·2H2O：5~20 mg/L、EDTA：2~5 mg/L、CuCl2·5H2O：0.05~0.1 mg/L、FeSO4·7H2O：1~2 mg/L、ZnSO4·7H2O：0.1~0.2 mg/L、NiCl2·6H2O：0.008~0.02 mg/L、CoCl2·6H2O：0.1~0.2 mg/L和Na2MoO4：0.01~0.03 mg/L。所述第三初级种子培养基的pH可以为6.8~7.4。在本发明中，所述pH优选采用磷酸盐缓冲液进行调节。作为本发明可选的实施方式，所述第三初级种子培养基的组成为：KNO3：100 mg/L、KH2PO4：100mg/L、MgSO4·7H2O：50 mg/L、CaCl2·2H2O：10 mg/L、EDTA：5 mg/L、CuCl2·5H2O：0.1 mg/L、FeSO4·7H2O：2 mg/L、ZnSO4·7H2O：0.1 mg/L、NiCl2·6H2O：0.02 mg/L、CoCl2·6H2O：0.2mg/L和Na2MoO4：0.03 mg/L。在本发明中，所述第三初级种子培养基是根据甲烷氧化菌的代谢情况提供最佳的培养基。
[0048]在本发明中，所述甲烷氧化菌混合气包括CH4和O2;所述CH4和O2体积比为(50~80)：(50~20)，可以为(50~75):(50~25)，也可以为50：50、75:25、80:20或60:40。在本发明中，所述甲烷氧化菌混合气也可以称之为甲烷氧化菌第一混合气。在本发明中，所述甲烷氧化菌第一混合气能够满足甲烷氧化菌的代谢生长需要，其中，甲烷氧化菌的代谢以甲烷为碳源进行代谢循环。本发明提供的甲烷氧化菌第一混合气的组成比例设置能显著缩短甲烷氧化菌富集的时间，如果改变第一混合气气体比例，例如，增加CH4的体积或者增加O2的比例，会显著延长甲烷氧化菌的富集时间。
[0049]得到甲烷氧化菌初级种子液后，本发明将所述甲烷氧化菌初级种子液接种于甲烷氧化菌次级种子培养基中通入甲烷氧化菌第一混合气进行培养，得到甲烷氧化菌富集菌群。在本发明中，所述甲烷氧化菌次级种子培养基也可称之为第三次级种子培养基。所述培养包括第二培养和亚培养。
[0050]在本发明中，所述第三次级种子培养基以第三初级种子培养基为基础培养基，还包括：葡萄糖1%~3%，酵母粉0.6%~2%和酪蛋白胨1.5%~3.2%。所述第三次级种子培养基的pH可以为6.8~7.4。
[0051]本发明富集土壤中以甲烷氧化菌为主的微生物群体的过程中，甲烷氧化菌以CH4作为碳源和电子供体，O2作为电子受体进行代谢循环。混合气中较高的CH4比例(50%~85%)确保了甲烷氧化菌有足够的碳源和电子供体进行代谢，而O2的比例则满足其呼吸需求，通过通入混合气并排空原有空气，创造了一个适合甲烷氧化菌生长的微氧环境。本发明用于富集土壤中以甲烷氧化菌为主的微生物群体的培养基含有KNO3、KH2PO4、MgSO4·7H2O、CaCl2·2H2O、EDTA、CuCl2·5H2O、FeSO4·7H2O等成分，这些成分提供了甲烷氧化菌所需的营养物质和缓冲体系，培养基的pH值调节在6.8~7.4之间，适合甲烷氧化菌的生长。
[0052]在本发明中，所述土壤包括：蓄水稻田表层下方2~10cm土壤和/或污水处理厂氧化塘污泥。本发明通过研究发现，所述蓄水稻田表层下方2~10cm土壤和/或污水处理厂氧化塘污泥收集到的土壤富含甲烷氧化菌。本发明得到相应的土壤后，优选将所述土壤与水混合，得到土壤水混合物。在本发明中，所述土壤与水的质量体积比可以为(5~10)g：(100~120)mL。作为本发明可选的实施方式，所述土壤与水的质量体积比可以为5g:100mL、10g:100mL、5g:120mL、10g:100mL、8g:100mL、8g:120mL、5g:110mL、8g:110mL或8g:120mL。得到土壤水混合物后，本发明优选将所述土壤水混合物于摇床30℃，120rpm振荡1~2h。振荡完成后，本发明优选将振荡完成的土壤水混合物与所述第三初级种子培养基进行混合;所述土壤水混合物与所述第三初级种子培养基的体积比为1：(1~2)。混合完成后，本发明得到土壤培养基混合体系。得到土壤培养基混合体系后，本发明优选将所述土壤培养基混合体系用磁力搅拌器在250~450rpm搅拌1~2h。搅拌完成后，本发明将混合后的土壤培养基混合体系置于培养容器中;所述土壤培养基混合体系与培养容器的体积比为1：(5~10)，也可以为1:5、1.1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10。本发明将所述土壤培养基混合体系置于培养容器后，通入第一混合气。本发明通入所述甲烷氧化菌第一混合气之前，优选先通入氮气，排空原有空气。在排空原有空气后，再通入所述甲烷氧化菌第一混合气。在本发明中，所述第一培养的温度为25~35℃。作为本发明可选的实施方式，所述第一培养的温度可以为25、26、27、28、29、30、31、32、33、34或35℃。在本发明中，所述第一培养的转速可以为150~210rpm。作为本发明可选的实施方式，所述转速可以为150、160、170、180、190、200或210rpm。本发明所述第一培养优选培养至CH4浓度不再降低，得到甲烷氧化菌初级种子液。
[0053]得到甲烷氧化菌初级种子液后，本发明将所述甲烷氧化菌初级种子液接种于第三次级种子培养基中，通入甲烷氧化菌第一混合气进行第二培养和亚培养，得到甲烷氧化菌富集菌群。
[0054]本发明将所述甲烷氧化菌初级种子液接种于第三次级种子培养基时，优选将5~10mL甲烷氧化菌初级种子液接种于100~200mL第三次级种子培养基中，得到次级培养体系。作为本发明可选的实施方式，所述次级培养体系与其培养容器的体积比可以为1：(5~10)，也可以为1:5、1.1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10。本发明将所述甲烷氧化菌初级种子液接种于第三次级种子培养基中后，优选先通入氮气，排空原有空气。在排空原有空气后，再通入所述甲烷氧化菌第一混合气至充满培养容器。在本发明中，所述第二培养的温度为25~35℃。作为本发明可选的实施方式，所述第二培养的温度可以为25、26、27、28、29、30、31、32、33、34或35℃。在本发明中，所述第二培养的转速可以为150~210rpm。作为本发明可选的实施方式，所述转速可以为150、160、170、180、190、200或210rpm。本发明第二培养过程中，优选培养至CH4浓度不再降低，得到第二培养种子液。作为本发明可选的实施方式，所述第二培养的时间短于低于培养的时间。
[0055]第二培养完成后，本发明优选还包括将所述第二培养种子液接种于第三次级种子培养基中进行亚培养。本发明进行亚培养主要是富集细菌，同时使其甲烷氧化能力增强并稳定。本发明进行亚培养时，优选将5~10mL第二培养种子液接种于100~200mL第三次级种子培养基中，得到亚培养体系。作为本发明可选的实施方式，所述亚培养体系与其培养容器的体积比可以为1：(5~10)，也可以为1:5、1.1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10。本发明在亚培养的过程中，优选每隔2~10d置换一次次级种子培养基和置换甲烷氧化菌第一混合气;所述间隔的时间可以为2、3、4、5、6、7、8、9或10d。本发明进行杨培养时优选连续置换培养基和混合气5~10次，可以为5、6、7、8、9或10次;本发明优选在置换培养基的同时置换混合气，每次置换培养基时，培养体系与培养容器的体积比保持不变。本发明在亚培养过程中，连续置换5~10次甲烷氧化菌第一混合气后，最后一次培养时优选培养至CH4浓度不再降低，得到甲烷氧化菌富集菌群。
[0056]在本发明中，通过特定的培养基和气体条件富集的甲烷氧化菌具有较高的甲烷降解能力，能够在较短时间内处理大量的甲烷气体，通过氧化甲烷生成二氧化碳和水。所述甲烷氧化菌富集菌群适应性强：富集的甲烷氧化菌能够在特定的培养条件下生长良好，具有较强的适应性。所述甲烷氧化菌富集菌群能促进固碳作用：甲烷氧化菌在降解甲烷的过程中，能够将部分碳固定为生物量，生成微生物蛋白等有用物质，不仅有助于减少温室气体的排放，还能实现碳资源的有效利用，符合可持续发展的要求。所述甲烷氧化菌富集菌群具有协同作用：甲烷氧化菌与其他微生物群体(如氢氧化细菌和硫氧化细菌)共同构成复合微生物代谢群，能够发挥协同作用。例如，在同步固碳脱氮过程中，甲烷氧化菌可以与硫氧化细菌和氢氧化细菌共同作用，提高整个系统的代谢效率和稳定性。
[0057]本发明通过上述培养基、气体组成和培养条件等的优化设计，能够有效地富集氢氧化细菌、硫氧化细菌和甲烷氧化菌。每种微生物群体的富集过程都基于其特定的代谢需求和环境条件，通过精确控制培养基成分和气体比例，确保了目标微生物群体的高效富集和活性维持。这些优化条件不仅提高了微生物的富集效率，还为后续的同步固碳脱氮过程提供了稳定的微生物代谢群。
[0058]分别得到甲烷氧化菌富集菌群、硫氧化细菌富集菌群和氢氧化细菌富集菌群后，本发明将所述甲烷氧化菌富集菌群、所述硫氧化细菌富集菌群和所述氢氧化细菌富集菌群混合接种于驯化培养基中进行驯化培养，得到复合微生物代谢群。
[0059]在本发明中，进行驯化培养时通入第三混合气;所述第三混合气的组成为H2，O2，CO2，CH4和H2S;所述H2，O2，CO2，CH4和H2S的体积比为(0.1~1)：(10~20)：(15~25)：(50~60)：(0.1~0.3)。本发明所述第三混合气最接近沼气的真实组成，是为了进一步驯化混合菌系在真实沼气下的生存和消化能力。
[0060]在本发明中，每1L驯化培养基的组成包括：0.5~1.00g MgSO4·7H2O、1.00~2.5gKNO3、0.15~0.3g KH2PO4、0.2~0.45g Na2HPO4、0.1~0.15g CaCl2·2H2O和1mL微量元素溶液。作为本发明可选的实施方式，每1L驯化培养基的组成为：1.00g MgSO4·7H2O、1.00g KNO3、0.27g KH2PO4、0.28g Na2HPO4、0.13g CaCl2·2H2O和1 mL微量元素溶液。在本发明中，每1L微量元素溶液的组成包括1.00g EDTA-2Na、0.50g FeSO4·7H2O、0.07g ZnSO4·7H2O、0.03gMnCl2·4H2O、0.30g H3BO3、0.60g CoCl2·6H2O、0.02g NiCl2·6H2O、0.03g Na2MoO4·2H2O和0.01g CuCl2·H2O。在本发明中，所述驯化培养基为基础硝酸盐矿物培养基，加入营养元素，能够同时满足甲烷氧化菌富集菌群、硫氧化细菌富集菌群和氢氧化细菌富集菌群的代谢需求。
[0061]本发明将所述甲烷氧化菌富集菌群、所述硫氧化细菌富集菌群和所述氢氧化细菌富集菌群混合接种于驯化培养基时，优选分别将相应的富集菌群分别以5%~25%(v)的接种比混合在驯化培养基中;所述培养瓶内驯化培养基的体积为10%~25%(v)。本发明接种完成后，得到富集菌群培养基混合体系。得到富集菌群培养基混合体系后，本发明将所述富集菌群培养基混合体系中通入第三混合气至充满培养瓶。本发明在通入第三混合气之前优选先通入氮气，排空原有空气。在排空原有空气后，再通入第三混合气。本发明所述驯化培养的温度可以为28~35℃;所述驯化培养过程中优选间歇振荡;所述振荡的转速可以为120~280rpm;所述间歇振荡时15~30min静止，10~20min振荡。本发明所述驯化培养优选在摇床中进行。本发明所述驯化培养过程中优选每1~2日置换新的驯化培养基和新的第三混合气。本发明每次置换新的驯化培养基时优选使培养瓶内驯化培养基为10%~25%(v)。本发明置换新的驯化培养基进行传代培养时，优选将原培养体系中的菌液的40%~60%(v)，也可以为50%接种到新的驯化培养基中。在本发明中，所述驯化培养连续传代3~4次;所述驯化培养基中还包括Na2S和氯化铵;第一次驯化培养时驯化培养基中Na2S的质量浓度为1~2mg/L，氯化铵的质量浓度为100~300mg/L;每次传代培养时，驯化培养基中Na2S和氯化铵的质量浓度为前一次培养时Na2S和氯化铵的质量浓度的1.5~2倍。本发明优选在每次传代时，每2~4h测定一次OD600值，监测混合菌的生长情况。本发明在驯化培养基中添加Na2S和氯化铵，主要是提高驯化培养混合菌群的H2S耐受能力和氨氮降解能力。
[0062]驯化培养完成后，本发明得到复合微生物代谢群。
[0063]得到复合微生物代谢群后，本发明优选将所述复合微生物代谢群接种于含有沼液的驯化培养基中通入沼气进行同步固碳脱氮。
[0064]本发明对所述沼液的组成和来源没有特殊限定，采用本领域常规沼液均可。为验证效果，本发明使用的沼液为实验室模拟的沼液;所述沼液的组成包括：乙酸：1.5~2.5 g/L，丙酸：0.5~1.0 g/L，丁酸：0.2~0.5 g/L，葡萄糖：0.1~0.3 g/L，铵盐(NH4Cl)：0.3~0.5 g/L，磷酸二氢钾(KH2PO4)：0.05~0.1 g/L，氯化钾(KCl)：0.05~0.1 g/L，硫酸钠(Na2SO4)：0.02~0.05 g/L，
氯化铁(FeCl3)：0.001~0.005 g/L，硫酸镁(MgSO4·7H2O)：0.01~0.02 g/L，氯化钙(CaCl2)：0.01~0.02/L，以水为溶剂。在本发明中，所述沼液的添加量为培养容器的10%~20%(v/v);所述驯化培养基的添加量为培养容器的10%~25%。在本发明中，将所述复合微生物代谢群接种于含有沼液的驯化培养基时，复合微生物代谢群的接种量为含有沼液的驯化培养基体积的20%~50%。接种完成后，本发明得到微生物代谢群沼液混合体系。本发明将所述微生物代谢群沼液混合体系中通入沼气。本发明对所述沼气的组成的来源没有特殊限定，采用本领域常规沼气均可。为验证效果，本发明使用上述技术方案所述第三混合气作为沼气。本发明在通入第三混合气之前，优选先通入氮气，排空原有气体，然后再通入第三混合气，至第三混合气充满培养容器。本发明进行同步固碳脱氮的温度可以为28~35℃，也可以为28、29、30、31、32、33、34或35℃;所述同步固碳脱氮过程中优选间歇振荡;所述振荡的转速可以为120~280rpm;所述间歇振荡时15~30min静置，10~20min振荡。本发明所述同步固碳脱氮优选在摇床中进行;所述同步固碳脱氮的时间可以为12~35d。本发明所述同步固碳脱氮过程中优选每1~2日置换第三混合气。本发明在此过程中每隔1~2日更换一次第三混合气的目的是：复合微生物代谢群能够高效利用H2，CO2，CH4和H2S等气体，如不及时更换会降低复合微生物代谢期的生长速率，进而降低同步固碳脱氮过程中蛋白的产量。
[0065]本发明通过所述同步固碳脱氮过程能够使富集得到的复合微生物代谢群高效利用沼气中的甲烷和二氧化碳以及沼液中的氮、磷等营养物质，生成微生物蛋白。
[0066]本发明同步固碳脱氮完成后，优选将发酵产物在10000~12000rpm下离心10~30min，倒去上清液;将离心的产物用磷酸盐缓冲液清洗后再次离心，重复1~3次;经过多次离心洗涤后的发酵产物在103~110℃下烘烤20~30h，得到微生物蛋白。
[0067]本发明提供了上述技术方案所述方法在沼液和/或沼气资源化利用中的应用。
[0068]为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
[0069]实施例1
一种同步固碳脱氮的方法，步骤如下：
S1：分别在不同的取样地点采集不同的土壤，分别在不同的种子培养基中通入第一混合气进行初级富集培养：
土样采取自蓄水稻田表层下方2~10cm土壤、畜禽粪便堆肥残渣、沼泽地表层下方2~10cm土壤以及污水处理厂氧化塘污泥中。其中，蓄水稻田表层下方2~10cm土壤取自北京顺义区某稻田;畜禽粪便堆肥残渣取自农庄堆肥场地;沼泽地表层下方2~10cm土壤取自河边沼泽地;污水处理厂氧化塘污泥取自北京市小红门污水处理厂。
[0070]选择这四种土壤的原因为对于硫化物氧化菌(简称为硫氧化细菌)容易在沼泽地表层下方2~10cm土壤和/或污水处理厂氧化塘污泥中富集到，同样氢氧化细菌容易在蓄水稻田表层下方2~10cm土壤和/或畜禽粪便堆肥残渣中富集到，甲烷氧化菌容易在蓄水稻田表层下方2~10cm土壤和/或污水处理厂氧化塘污泥中富集到。
[0071]初级种子液培养基的对应关系：
对于①氢氧化细菌富集对应的土壤为：蓄水稻田表层下方2~10cm土壤和畜禽粪便堆肥残渣，该土壤对应的培养基为第一初级种子培养基，第一初级种子培养基组成为：Na2HPO4：2800 mg/L、KH2PO4：1000 mg/L、(NH4)2SO4：500 mg/L、MgCl2：53 mg/L、CaCl2·2H2O：50 mg/L、EDTA二钠：0.5 mg/L、FeSO4·7H2O：0.2 mg/L、ZnSO4·7H2O：0.01 mg/L、MnCl2·4H2O：0.003 mg/L、H3BO3：0.03 mg/L、CoCl2·6H2O：0.02 mg/L、CuCl2·2H2O：0.001 mg/L、NiCl2·6H2O：0.002 mg/L、Na2MoO4·2H2O：0.003 mg/L。
[0072]对于②硫氧化细菌富集对应的土壤为：沼泽地表层下方2~10cm土壤和污水处理厂氧化塘污泥，该土壤对应的培养基为第二初级种子培养基，第二初级种子培养基组成为：酚红：0.003g/L、1,4-哌嗪二乙磺酸：6.500g/L、氯化钠：25.000g/L、七水合硫酸镁：2.700g/L、氯化钾：0.500g/L、氯化铵：0.250g/L、五水合硫代硫酸钠：2.480g/L、二水合氯化钙：0.140g/L、六水合氯化镁：4.300g/L、磷酸氢二钾：0.140g/L、六水合硫酸亚铁铵：0.002g/L、微量元素溶液：1mL/L、维生素溶液：10mL/L。微量元素溶液的组成为：MgSO4·7H2O 2.00g/L、MnSO4·H2O 0.5g/L、NaCl 0.8g/L、FeSO4·7H2O 0.15g/L、CoSO4·7H2O 0.18g/L、CaCl2·2H2O 0.15g/L、ZnSO4·7H2O 0.16g/L、CuSO4·5H2O 0.015g/L、AlK(SO4)2·12H2O 0.015g/L、H3BO30.015g/L、Na2MoO4·2H2O 0.03g/L、NiCl2·6H2O 0.03g/L、Na2SeO3·5H2O 0.2mg/L和Na2WO4·2H2O 0.2mg/L。维生素溶液的组成为：维生素B71.5mg/L、叶酸1.5mg/L、盐酸吡哆醇8mg/L、维生素B14mg/L、核黄素4mg/L、维生素B34mg/L、维生素B54mg/L、维生素B120.15mg/L、对氨基苯甲酸4mg/L和(DL)-α-硫辛酸4mg/L。
[0073]对于③甲烷氧化菌富集对应的土壤为：蓄水稻田表层下方2~10cm土壤和污水处理厂氧化塘污泥，该土壤对应的培养基为第三初级种子培养基，第三初级种子培养基组成为：KNO3：100 mg/L、KH2PO4：100 mg/L、MgSO4·7H2O：50 mg/L、CaCl2·2H2O：10 mg/L、EDTA：5mg/L、CuCl2·5H2O：0.1 mg/L、FeSO4·7H2O：2 mg/L、ZnSO4·7H2O：0.1 mg/L、NiCl2·6H2O：0.02 mg/L、CoCl2·6H2O：0.2 mg/L、Na2MoO4：0.03 mg/L。
[0074]以上培养基均用1L蒸馏水溶解，用磷酸盐缓冲液调节pH至6.8~7.4，在121℃高压灭菌30min。
[0075]氢氧化细菌、硫氧化细菌以及甲烷氧化菌富集过程：分别取对应的土样，然后将相应的土壤分别取10g加入装有120mL灭菌蒸馏水的锥形瓶中，于摇床30℃，120rpm振荡1.5h，分别得到各菌富集的土壤水混合物。
[0076]将锥形瓶中100mL混合均匀的土样(即土壤水混合物)和200mL上述培养基对应混合，用磁力搅拌器在250rpm搅拌1h。
[0077]将混合后的溶液100mL放入500mL无菌血清瓶，通氮气5min以排空原有空气，随后通入第一混合气至第一混合气充满无菌血清瓶。
[0078]所述第一混合气：
对于上述①氢氧化细菌富集，对应的第一混合气I(为了便于区分称之为氢氧化细菌第一混合气)，组成为H2、O2和CO2，H2：O2：CO2体积比=7：2：1;
对于上述②硫氧化细菌富集，对应的第一混合气II(为了便于区分称之为硫氧化细菌第一混合气)，组成为H2，O2，CO2，H2S，H2：O2：CO2：H2S体积比=3：3：2：2;
对于③甲烷氧化菌富集，对应的第一混合气III(为了便于区分称之为甲烷氧化菌第一混合气)，组成为CH4和O2，CH4：O2体积比=3：1。
[0079]上述各培养体系均通入第一混合气后，菌置于恒温摇床28℃、180rpm培养。
[0080]对于①氢氧化细菌富集，当H2消耗50%以上或CO2浓度不再降低，得到培养液;
对于②硫氧化细菌富集，H2S浓度降低至不再降低，得到培养液;
③甲烷氧化菌富集，CH4浓度降低至不再降低，得到培养液。
[0081]S2：取S1中10mL培养液重新分别加入血清瓶(500mL)，并分别加入对应的次级种子培养基100mL。
[0082]所述次级种子培养基是在相应的初级种子培养基基础上均加入葡萄糖1.5wt.%，酵母粉0.6wt.%，酪蛋白胨1.5wt.%，分别称之为第一次级种子培养基(用于氢氧化细菌富集)，第二次级种子培养基(用于硫氧化细菌富集)和第三次级种子培养基(用于甲烷氧化菌富集)，均用1L蒸馏水溶解，用磷酸盐缓冲液调节pH至6.8~7.4，在121℃高压灭菌30min。
[0083]将培养液加入次级种子培养基后，同样用氮气置换气体，并通入第一混合气，培养条件同S1。
[0084]同样，对于①氢氧化细菌富集，当H2消耗50%以上或CO2浓度不再降低;
对于②硫氧化细菌富集，H2S浓度降低至不再降低;
对于③甲烷氧化菌富集，CH4浓度降低后不再降低;
①、②和③进行至相应的气体不再变化后，分别进行亚培养：取10mL培养液重新加入(100mL)新的对应的次级种子培养基，得到培养体系，然后将培养体系110mL在500mL的血清瓶中进行培养，期间每2天置换一次次级种子培养基和第一混合气，连续置换5次，至最后一次置换第一混合气后，相应的气体体积不变，分别得到氢氧化细菌富集菌群、硫氧化细菌富集菌群和甲烷氧化菌富集菌群。
[0085]S3：向盛有驯化培养基的同一反应器接种不同的次级富集菌群，即接种S2所得氢氧化细菌富集菌群、硫氧化细菌富集菌群和甲烷氧化菌富集菌群，分阶段加入驯化培养介质，通入第三混合气间歇培养：
其中，每1L驯化培养基组成为：1.00 g MgSO4·7H2O，1.00 g KNO3，0.27 g KH2PO4，0.28 g Na2HPO4，0.13 g CaCl2·2H2O、1 mL微量元素。每1L微量元素组成为1.00 g EDTA-2Na，0.50 g FeSO4·7H2O，0.07 g ZnSO4·7H2O，0.03 g MnCl2·4H2O，0.30 g H3BO3，0.60 gCoCl2·6H2O，0.02 g NiCl2·6H2O，0.03 g Na2MoO4·2H2O和0.01 g CuCl2·H2O，驯化培养基中还含有1mg/L的Na2S和100mg/L的氯化铵。培养基和微量元素均用1L蒸馏水溶解，调节pH至6.8至7.2，在121℃高压灭菌30min。
[0086]将S2中分别培养的菌种液(即氢氧化细菌富集菌群、硫氧化细菌富集菌群和甲烷氧化菌富集菌群)均以20%(v)的接种比混合在驯化培养基中，培养瓶内驯化培养基为25%(v)。以氮气置换气体，排空培养瓶中的原有气体，并通入第三混合气充满顶空(即充满整个培养瓶)。放于恒温培养箱，温度28℃，摇床180rpm，间歇模式摇晃，即静止15min，然后摆动20min。每2日置换新的驯化培养基和新气体(新的第三混合气)，每次置换新的驯化培养基时，使培养瓶内驯化培养基为25%(v)，并将原瓶内的菌接种至新瓶内，接种量为将原瓶内的菌液的50%接种于新的驯化培养基中，持续传代3轮次，每次传代时，每4h测定一次OD600值，监测混合菌的生长情况。该过程第三轮次培养细菌生长情况如图1所示。
[0087]第一次驯化培养基内加入1mg/L的Na2S和100mg/L的氯化铵，之后每次传代Na2S和氯化铵添加量均为上一次的1.5倍。
[0088]所述第三混合气，含有H2，O2，CO2，CH4和H2S，组成为H2：O2：CO2：CH4：H2S的体积比为1：10：25：60：0.2。
[0089]S4：向盛有驯化培养基的容器(容器中驯化培养基的体积为25%)通入第三混合气，并加入培养容器10%的沼液对复合微生物代谢群进行培养。
[0090]将S3培养基中的菌液(复合微生物代谢群)接种至装有沼液的驯化培养基的培养瓶内，接种比40%(v)。培养时间为20d。培养过程中，培养温度28℃，摇床180rpm，间歇模式摇晃，即静止15min，然后摆动20min。每2日置换新气体(第三混合气)。
[0091]上述沼液为实验室模拟的沼液，组成为：乙酸(醋酸)：1.5 g/L，丙酸：0.5 g/L，丁酸：0.2 g/L，葡萄糖：0.2 g/L，铵盐(NH4Cl)：0.3 g/L，磷酸二氢钾(KH2PO4)：0.05 g/L，氯化钾(KCl)：0.05 g/L，硫酸钠(Na2SO4)：0.02 g/L，氯化铁(FeCl3)：0.002 g/L，硫酸镁(MgSO4·7H2O)：0.01g/L，氯化钙(CaCl2)：0.01g/L，以水为溶剂。
[0092]培养完成后，分离菌体蛋白。其中，培养过程中每隔4天取培养液分离一次菌体，对细胞干重和蛋白含量进行检测。
[0093]所述分离得到蛋白包括以下步骤：将发酵产物在10000rpm下离心10min，倒去上清液;将离心的产物用磷酸盐缓冲液清洗后再次离心，重复3次;经过多次离心洗涤后的发酵产物在105℃下烘烤24h，得到微生物蛋白。
[0094]培养过程中，细胞干重和蛋白含量的检测结果如图2所示。最终的生物质干重(即细胞干重)为495mg/L，生物质中蛋白质含量59.4%。
[0095]实施例2
一种同步固碳脱氮的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：对于①氢氧化细菌富集对应的土壤为蓄水稻田表层下方2~10cm土壤。②硫氧化细菌富集对应的土壤为沼泽地表层下方2~10cm土壤。③甲烷氧化菌富集对应的土壤为蓄水稻田表层下方2~10cm土壤。
[0096]生物质干重为494mg/L，生物质中蛋白质含量51.8%。
[0097]实施例3
一种同步固碳脱氮的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：对于①氢氧化细菌富集对应的土壤为畜禽粪便堆肥残渣收集到的土壤。②硫氧化细菌富集对应的土壤为污水处理厂氧化塘污泥收集到的土壤。③甲烷氧化菌富集对应的土壤为污水处理厂氧化塘污泥收集到的土壤。
[0098]生物质干重为505mg/L，生物质中蛋白质含量50.2%。
[0099]实施例4
一种同步固碳脱氮的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：对于①氢氧化细菌富集对应的土壤为蓄水稻田表层下方2~10cm土壤。②硫氧化细菌富集对应的土壤为污水处理厂氧化塘污泥收集到的土壤。③甲烷氧化菌富集对应的土壤为污水处理厂氧化塘污泥收集到的土壤。
[0100]生物质干重为478mg/L，生物质中蛋白质含量43.5%。
[0101]实施例5
一种同步固碳脱氮的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：对于①氢氧化细菌富集对应的土壤为蓄水稻田表层下方2~10cm土壤。②硫氧化细菌富集对应的土壤为沼泽地表层下方2~10cm土壤。③甲烷氧化菌富集对应的土壤为污水处理厂氧化塘污泥收集到的土壤。
[0102]生物质干重为483mg/L，生物质中蛋白质含量46.8%。
[0103]对比例1
一种同步固碳脱氮的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：未进行氢氧化细菌富集的富集及使用。
[0104]最终的生物质干重(即细胞干重)为358mg/L，生物质中蛋白质含量42.7%。且培养过程中由于甲烷氧化菌的代谢会产生CO2，固碳效应降低。
[0105]对比例2
一种同步固碳脱氮的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：未进行硫氧化细菌富集及使用。培养过程受到沼气中H2S的抑制作用，微生物生长受到严重影响。
[0106]最终的生物质干重(即细胞干重)为215mg/L，生物质中蛋白质含量15.2%。
[0107]对比例3
一种同步固碳脱氮的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：未进行甲烷氧化菌富集及使用。沼气中甲烷未收到充分利用。
[0108]最终的生物质干重(即细胞干重)为362mg/L，生物质中蛋白质含量39.5%。
[0109]实施例6
一种同步固碳脱氮的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：氢氧化细菌第一混合气的组成为H2：O2：CO2体积比=50：30：20。
[0110]最终的生物质干重(即细胞干重)为462mg/L，生物质中蛋白质含量50.6%。
[0111]实施例7
一种同步固碳脱氮的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：氢氧化细菌第一混合气的组成为H2：O2：CO2体积比=60:25:15。
[0112]最终的生物质干重(即细胞干重)为471mg/L，生物质中蛋白质含量51.5%。
[0113]实施例8
一种同步固碳脱氮的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：硫氧化细菌第一混合气组成为H2S，H2：O2：CO2：H2S体积比：30:20:20:20。
[0114]最终的生物质干重(即细胞干重)为427mg/L，生物质中蛋白质含量51.6%。
[0115]实施例9
一种同步固碳脱氮的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：硫氧化细菌第一混合气组成为H2S，H2：O2：CO2：H2S体积比：50:30:30:30。硫化氢初始的比例过高可能会起到反作用，反而降低了硫氧化菌的耐受能力。
[0116]最终的生物质干重(即细胞干重)为401.5mg/L，生物质中蛋白质含量49.5%。
[0117]实施例10
一种同步固碳脱氮的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：硫氧化细菌第一混合气组成为H2S，H2：O2：CO2：H2S体积比：40:25:25:25。
[0118]最终的生物质干重(即细胞干重)为435mg/L，生物质中蛋白质含量50.4%。
[0119]实施例11
一种同步固碳脱氮的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：甲烷氧化菌第一混合气，组成为CH4：O2体积比为50：50。
[0120]最终的生物质干重(即细胞干重)为436mg/L，生物质中蛋白质含量52.8%。
[0121]实施例12
一种同步固碳脱氮的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：甲烷氧化菌第一混合气，组成为CH4：O2体积比为60：40。
[0122]最终的生物质干重(即细胞干重)为485mg/L，生物质中蛋白质含量55.4%。
[0123]实施例13
一种甲烷氧化菌富集的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：所述CH4和O2体积比为80：20。
[0124]对比例4
一种氢氧化细菌富集的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：氢氧化细菌第一混合气的组成为H2：O2：CO2体积比=50:20:30。
[0125]对比例5
一种氢氧化细菌富集的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：氢氧化细菌第一混合气的组成为H2：O2：CO2体积比=75:5:20。
[0126]对比例6
一种硫氧化细菌富集的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：硫氧化细菌第一混合气组成为H2S，H2：O2：CO2：H2S体积比：30:20:20:40。
[0127]对比例7
一种硫氧化细菌富集的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：硫氧化细菌第一混合气组成为H2S，H2：O2：CO2：H2S体积比：50:30:30:10。
[0128]对比例8
一种甲烷氧化菌富集的方法，步骤同实施例1，唯一的区别为：所述CH4和O2体积比为40：60。
[0129]应用例1
实施例1和实施例13与对比例4~8富集功能菌的时间如表1所示。此处的时间为亚培养完成后，得到相应的功能菌富集菌群的时间。
[0130]表1 实施例1和实施例13与对比例4~8富集功能菌的时间
[0131]综上，本发明提供的同步固碳脱氮的方法通过富集筛选以甲烷氧化细菌为主的多种微生物群体共存的复合微生物代谢群以构成协同代谢系统，所述协同代谢系统具有H2S耐受性，能代谢沼气中的甲烷、二氧化碳以及沼液中的N、P营养物质，达到同步固碳脱氮的目的。
[0132]尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
说明书附图(2)
声明：
“同步固碳脱氮的方法和应用” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所
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