CN105087441A - 一种复合菌群及其在合成气发酵产醇中的应用 - Google Patents
一种复合菌群及其在合成气发酵产醇中的应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及发酵工程领域，尤其涉及一种复合菌群及其在合成气发酵产醇中的应用。本发明提供的菌群稳定性高，产醇效率高，连续发酵30天未见杂菌污染现象产生。将其用于合成气生物发酵，能够稳定、大量的产生乙醇，发酵液中乙醇浓度可达17.2g/L，发酵产物中乙醇的质量分数可达92％。
Description
技术领域
本发明涉及发酵工程领域，尤其涉及一种复合菌群及其在合成气发酵产醇中的应用。
背景技术
目前，能源分布不均和结构单一已成为制约我国可持续发展的瓶颈之一，如何将能量密度低的能源转化成能量密度高且易于储存运输的能源的问题亟待解决。合成气是木质纤维素等生物质部分氧化和高温分解所产生的混合气体，它的主要成分为CO和H2，还包括少量的CO2、CH4、H2S和NOX等。合成气能量密度较低且不易存储运输，一般可通过Fischer-Tropsch合成技术生成有用的化学品，如乙酸，乙醇等，与合成气相比，液态的有用化学品(如乙酸，乙醇，丁酸，丁醇等)具有能量密度高，便于储存和运输等优点。
但是由于面临反应物复杂，催化剂中毒等问题，Fischer-Tropsch合成技术发展相对缓慢。相比之下，合成气生物发酵生成液态的有用化学品更具有吸引力(诸如不需复杂预处理，常温反应，不需要贵重金属等催化剂的参与等优点)，还较好避免了因氮气成份过高影响合成气后续利用问题，是一种经济环保的生物质利用方法。
厌氧微生物中的梭状芽孢杆菌类能够以H2、CO作为电子供体，以CO2为电子受体，在自养条件下实现生长并产生如乙酸、乙醇以及2,3-丁二醇等代谢物，因此极具工业应用潜力。Clostridium(梭状芽孢杆菌)是目前筛选到的，能够用于合成气发酵的优秀菌种。但是由于Clostridium对厌氧环境的要求较为严格且极易受到杂菌的污染，而一旦菌种受到杂菌污染，产物的纯度和产率就会受到影响，严重时，菌种全部死亡无法获得产物。因此，该菌株对发酵环境的要求也较高，在发酵过程中不仅必须保证发酵装置中氧气含量保持在极低的水平，且需注意在发酵过程中不引入杂菌。如此苛刻的条件在大规模的工业化生产的过程中很难实现。
因此，应进一步解决Clostridium易受污染、对厌氧环境要求苛刻的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种复合菌群及其在合成气发酵产醇中的应用。本发明提供的复合菌群与单一Clostridium菌株相比耐受性更好，更加稳定。将该菌群用于合成气发酵产生乙醇的效率较高、纯度较大。
本发明提供的复合菌群，包括Clostridium、Thermoanaerobacterium、Lactobacillus和Thermoanaerobacter。
Clostridium(梭状芽孢杆菌)、Lactobacillus(乳酸杆菌属)、Thermoanaerobacterium(嗜热厌氧杆菌)、Thermoanaerobacter(嗜热厌氧杆菌)皆为厌氧细菌。其中Clostridium能够在厌氧条件下，将以H2、CO为主要成分的合成气发酵产生乙醇。实验表明，采用本发明提供菌株发酵所得乙醇在培养液中的浓度可达17.2g/L，分离后检测表明，产物中乙醇的纯度达92％。并且，该菌群与单一Clostridium菌株相比耐受性更好，不易受到杂菌的污染，产醇能力更加稳定。
在本发明的实施例中，Clostridium、Thermoanaerobacterium、Lactobacillus和Thermoanaerobacter的数量比为(86～87)：(2～3)：(0.8～1.0)：(0.1～0.2)。
本发明提供的复合菌群中各菌种的数量百分比为：
Clostridium86％～87％；
Thermoanaerobacterium2％～3％；
Lactobacillus0.8％～1.0％；
Thermoanaerobacter0.1％～0.2％。
在一些实施例中，本发明提供的复合菌群中各菌种的数量百分比为：
Clostridium86.254％；
Thermoanaerobacterium2.046％；
Lactobacillus0.921％；
Thermoanaerobacter0.107％。
在本发明的实施例中，复合菌群中Clostridium属主要菌种为Clostridiumljungdahlii。Clostridiumljungdahlii在复合菌种中的数量百分比为84.5％。
在本发明的实施例中，复合菌群中还包括Methanosaeta(甲烷丝菌)、Methanobacterium(甲烷杆菌)和Syntrophobacter(互营杆菌)。
在一些实施例中，复合菌群中Methanosaeta、Methanobacterium和Syntrophobacter的数量百分比为：Methanosaeta0.029％；Methanobacterium0.002％；Syntrophobacter0.027％。
实验表明，采用本发明提供的复合菌群能够将以CO和H2为主要成分的合成气发酵产生乙醇，适宜条件下，发酵15天乙醇在培养液中的浓度可达17.2g/L，分离发酵产物其中乙醇的纯度为92％。发酵前，复合菌群中Clostridium的数量百分比为86.254％，复合菌群中Clostridiumljungdahlii的数量百分比为84.5％。采用本发明提供的菌群进行厌氧发酵30天后，镜检和测序分析结果表明，菌群中菌种组成的变化不显著(p<0.05)，说明该菌群在发酵过程中表现非常稳定。
本发明提供的复合菌群在合成气生物发酵中的应用。
在本发明的实施例中，合成气经复合菌群生物发酵产生乙醇。
本发明提供的复合菌群的筛选方法为将厌氧污泥接种于pH值为4.48～4.53的培养基，厌氧条件下35℃～37℃培养50～60天后得到复合菌群；
培养基包括NH4Cl、KH2PO4、Na2SO4、KCl、CaCl2、MgCl2 .6H2O、MnCl2 .4H2O、CoCl2 .2H2O、FeSO4 .7H2O、AlCl3、NaMO4 .2H2O、H3BO3、NiCl2 .6H2O、CuCl2 .2H2O、ZnSO4 .2H2O、EDTA-2Na、生物素、叶酸、维生素B6、核黄素、维生素B1、烟酸、泛酸、维生素B12、对氨基苯甲酸和硫辛酸。
目前，常利用微生物来净化污水，按作用微生物的不同，可分好氧处理和厌氧处理两大类，经厌氧处理产生的污泥即为厌氧污泥。本发明的厌氧污泥采自污水处理厂，经测定，其菌群组成为：Thermoanaerobacterium0.446％；Clostridium0.901％；Methanosaeta70.393％；Methanobacterium7.273％；Methanolinea3.289％；E61.084％；HA731.073％；Syntrophobacter1.029％；Thermoanaerobacter0.011％；Lactobacillus0.002％；其他菌种14.499％。
在本发明的实施例中，培养基中各组分的质量份为：NH4Cl530份；KH2PO4200份；Na2SO450份；KCl50份；CaCl210份；MgCl2 .6H2O70份；MnCl2 .4H2O0.8份；CoCl2 .2H2O1.2份；FeSO4 .7H2O3.2份；AlCl30.5份；NaMO4 .2H2O0.1份；H3BO30.2份；NiCl2 .6H2O0.5份；CuCl2 .2H2O1.1份；ZnSO4 .2H2O3.2份；EDTA-2Na3.0份；生物素2.0份；叶酸2.0份；维生素B610份；核黄素5.0份；维生素B15.0份；烟酸5.0份；泛酸5.0份；维生素B120.1份；对氨基苯甲酸5.0份；硫辛酸5.0份。
在一些实施例中，筛选的培养基的pH值为4.5。
在一些实施例中，培养的温度为35℃。
在一些实施例中，培养的时间为55天。
在本发明的实施例中，厌氧条件由发酵装置提供，发酵装置包括主体反应器(1)、支管反应器(2)、合成气供应装置(3)、培养基供应装置(4)、反应物回收装置(5)和反应体系pH自动调控装置(6)；
所述主体反应器(1)和支管反应器(2)通过第一管道(7)和第二管道(8)连通；所述第一管道上设置培养基供应装置(4)；所述第二管道上设置反应物回收装置(5)和反应体系pH自动调控装置(6)；所述合成气供应装置(3)通过第三管道(9)与主体反应器(1)连通并且通过第四管道(10)与支管反应器(2)连通。
本发明提供的方法从厌氧污泥中筛选复合菌群，其原料来源广泛，对污泥的采集地没有特殊要求。所获得的菌群稳定性好，能够稳定、高效的将合成气发酵生成乙醇。
本发明还提供了一种合成气生物发酵产生乙醇的方法，包括本发明提供的复合菌群与培养基混合，合成气存在条件下，35℃～37℃厌氧发酵；
培养基包括NH4Cl、KH2PO4、Na2SO4、KCl、CaCl2、MgCl2 .6H2O、MnCl2 .4H2O、CoCl2 .2H2O、FeSO4 .7H2O、AlCl3、NaMO4 .2H2O、H3BO3、NiCl2 .6H2O、CuCl2 .2H2O、ZnSO4 .2H2O、EDTA、生物素、叶酸、维生素B6、核黄素、维生素B1、烟酸、泛酸、维生素B12、对氨基苯甲酸和硫辛酸；pH值为4.48～4.53。
在本发明的实施例中，厌氧发酵的温度为35℃。
在本发明的实施例中，厌氧发酵的时间为15天～20天。
在一些实施例中，厌氧发酵的时间为15天。
在本发明的实施例中，合成气包括H2和CO。
在一些实施例中，合成气中CO的体积分数为50％～70％。
在一些实施例中，CO的体积分数为60％。
在本发明的实施例中，合成气的进气压力为0.01Mpa～0.02Mpa。
在本发明的实施例中，厌氧发酵于中空纤维膜进行。
在一些实施例中，中空纤维膜为聚丙烯脱气膜。
厌氧发酵结束后分离去除发酵液，发酵后的菌群与新鲜培养基混合后再次厌氧发酵。
再次发酵的步骤可重复进行。
在本发明的实施例中，厌氧发酵采用的发酵装置主体反应器(1)、支管反应器(2)、合成气供应装置(3)、培养基供应装置(4)、反应物回收装置(5)和反应体系pH自动调控装置(6)；
所述主体反应器(1)和支管反应器(2)通过第一管道(7)和第二管道(8)连通；所述第一管道上设置培养基供应装置(4)；所述第二管道上设置反应物回收装置(5)和反应体系pH自动调控装置(6)；所述合成气供应装置(3)通过第三管道(9)与主体反应器(1)连通并且通过第四管道(10)与支管反应器(2)连通。
在本发明的实施例中，采用本发明提供的发酵装置，发酵与复合菌群的筛选可连续进行。
具体的，将厌氧污泥接种于pH值为4.48～4.53的培养基，厌氧条件下35℃～37℃培养50天～60天后得到复合菌群；分离去除发酵液后，复合菌群与新鲜培养基混合，合成气存在条件下，35℃～37℃厌氧发酵。
本发明提供的发酵装置包括主体反应器(1)、支管反应器(2)、合成气供应装置(3)、培养基供应装置(4)、反应物回收装置(5)和反应体系pH自动调控装置(6)；
所述主体反应器(1)和支管反应器(2)通过第一管道(7)和第二管道(8)连通；所述第一管道上设置培养基供应装置(4)；所述第二管道上设置反应物回收装置(5)和反应体系pH自动调控装置(6)；所述合成气供应装置(3)通过第三管道(9)与主体反应器(1)连通并且通过第四管道(10)与支管反应器(2)连通。
在本发明的实施例中，主体反应器(1)和支管感应器(2)内填充中空纤维膜。
在本发明的实施例中，培养基供应装置不仅用于培养基的供应，还用于发酵液的排空。
现有技术为了提高反应效率，在发酵过程中搅拌或循环的方式通入合成气，该方法易造成菌体的损伤，抑制了微生物的活性，从而降低了发酵效率。本发明提供的发酵装置以中空纤维膜作为反应的载体，是微生物附着在中空纤维膜上形成一层生物层，气体泵入反应器后，菌群能够与合成气充分的接触，避免了搅拌或循环造成的菌体损伤，从而提高了反应的效率。
并且，现有技术中发酵的反应器通常只有一个，对发酵微生物取样进行菌群分析或SEM检测时必须将工具伸入反应器中，容易干扰反应器中的发酵，且容易造成污染。本发明在主体反应器外另设置支管反应器，在反应进行中可随时在支管反应器进行取样分析，观察反应进展，如此便不会影响主体反应器中的发酵，从而降低了发生污染的概率。
在一些实施例中，中空纤维膜为聚丙烯脱气膜。
在一些实施例中，主体反应器内填充250根中空纤维膜；填充率为20％。
在一些实施例中，主体反应器内中空纤维膜的膜丝有效长度为31cm，内径为0.55mm，外径为0.97mm，孔径范围为0.05μ～0.15μm，孔隙率为65％。
在一些实施例中，支管反应器内填充3根中空纤维膜。
在一些实施例中，支管反应器内中空纤维膜的膜丝有效长度为15cm，内径为0.55mm，外径为0.97mm，孔径范围0.05μm-0.15μm，孔隙率65％。
在一些实施例中，支管反应器的外壳为玻璃材质，主体反应器的外壳为塑料外壳。
在一些实施例中，主体反应器的两端设置有法兰(11)。
在一些实施例中，主体反应器和支管反应器的底部设置有进气口(12)。
主体反应器和支管反应器的顶端以环氧树脂封闭，低端设置进气口，从而分别通过管道三和管道四与合成气供应装置连通。
在一些实施例中，第一管道上还设置循环泵(13)。
循环泵用于使装置内的液体循环联动。
在一些实施例中，第三管道上和第四管道上分别设置稳压阀(14)。
在一些实施例中，反应物回收装置上设置有取样口(15)、出气口(16)和出水口(17)。
在一些实施例中，反应物回收装置上还设置有温度计(18)。
温度计用于检测系统的温度，取样口用于收取反应产物，出气口用于测试反应器顶空合成气的成分，出水口用于排出多余培养液，以维持反应器中发酵液总体积的恒定。
在一些实施例中，反应体系pH自动调控装置包括pH探头(19)、pH表头(20)和循环泵(21)。
反应体系pH自动调控装置通过pH探头检测反应体系的pH值，然后将信号传送给pH表头并将pH值显示在pH表头；当反应体系pH值低于4.48，循环泵泵入碱液；当反应体系pH值高于4.53，循环泵泵入酸液。
具体的，本发明提供的合成气生物发酵产生乙醇的方法为，将包含本发明提供的复合菌群的主体反应器(1)与发酵装置连通，注入培养基至出水口，通入合成气，调节气压为0.01Mpa～0.02Mpa，温度为35℃～37℃；反应体系pH自动调控装置(6)调节并维持pH值为4.48～4.53，启动循环泵运行15天～20天。
在一些实施例中，发酵装置运行15天～20天后，通过培养基供应装置将反应器内培养液排空，再次注入新鲜培养基至出水口，通入合成气，调节气压为0.01Mpa～0.02Mpa，温度为35℃～37℃；反应体系pH自动调控装置(6)调节并维持pH值为4.48～4.53，启动循环泵运行15天～20天。
试验表明，采用本发明提供的装置进行发酵或菌种的筛选，能够提高效率，节省时间。且在取样时，不会干扰主体反应器中的发酵，其可以降低污染的风险。采用该装置进行发酵，重复发酵-排空的过程2次，未见污染现象产生。
本发明提供了一种复合菌群及其应用，本发明提供的菌群稳定性高，产醇效率高，连续发酵30天未见杂菌污染现象产生。将其用于合成气生物发酵，能够稳定、大量的产生乙醇，发酵液中乙醇浓度可达17.2g/L，发酵产物中乙醇的质量分数可达92％。
附图说明
图1本发明提供的装置；其中1示主体反应器1；2示支管反应器；3示合成气供应装置；4示培养基供应装置；5示反应物回收装置；6示反应体系pH自动调控装置；7示第一管道；8示第二管道；9示第三管道；10示第四管道；11示法兰；11’示法兰；12示进气口；12’示进气口；13示循环泵；14示稳压阀；14’示稳压阀；15示取样口；16示出气口；17示出水口；18示温度计；19示pH探头；20示pH表头；21示循环泵；22示主体反应器内中空纤维膜；23示支管反应器内中空纤维膜；
图2示实施例2发酵55天后，支管反应器中菌体形态；其中图2-a示放大20000倍观察的菌体；图2-b示放大10000倍观察的菌体；
图3示实施例2～4发酵过程中，培养液中乙醇浓度的变化。
具体实施方式
本发明提供了一种复合菌群及其在合成气发酵产醇中的应用，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明采用的试剂和仪器皆为普通市售品，皆可于市场购得。
本发明用于筛选菌群的厌氧污泥采集自污水处理厂的厌氧发酵池。
下面结合实施例，进一步阐述本发明：
实施例1本发明提供的装置
本发明提供的装置如图1，包括：包括主体反应器(1)、支管反应器(2)、合成气供应装置(3)、培养基供应装置(4)、反应物回收装置(5)和反应体系pH自动调控装置(6)；
所述主体反应器(1)和支管反应器(2)通过第一管道(7)和第二管道(8)连通；所述第一管道上设置培养基供应装置(4)；所述第二管道上设置反应物回收装置(5)和反应体系pH自动调控装置(6)；所述合成气供应装置(3)通过第三管道(9)与主体反应器(1)连通并且通过第四管道(10)与支管反应器(2)连通。
为了方便观察发酵情况，支管反应器的外壳为玻璃材质，主体反应器的外壳为塑料外壳。
为了便于安装中空纤维膜，主体反应器的两端设置有法兰(11)。
主体反应器和支管反应器的底部设置有进气口(12)。
主体反应器和支管反应器的顶端以环氧树脂封闭，低端设置进气口，从而分别通过管道三和管道四与合成气供应装置连通。进气口用于合成气的注入，为了调节合成气的压力，在第三管道上和第四管道上分别设置稳压阀(14)。
第一管道上还设置循环泵(13)，循环泵带动发酵液的流动，促进物质出点，使厌氧微生物更好的附着在中空纤维膜上。
反应物回收装置上设置有取样口(15)、出气口(16)和出水口(17)。反应物回收装置上还设置有温度计(18)。
温度计用于检测系统的温度，取样口用于收取反应产物，出气口用于测试反应器顶空合成气的成分，出水口用于排出多余培养液，以维持反应器中发酵液总体积的恒定。
反应体系pH自动调控装置包括pH探头(19)、pH表头(20)和循环泵(21)。
反应体系pH自动调控装置通过pH探头检测反应体系的pH值，然后将信号传送给pH表头并将pH值显示在pH表头；当反应体系pH值低于4.48，循环泵泵入碱液；当反应体系pH值高于4.53，循环泵泵入酸液。
实施例2菌群筛选
本实施例采用的培养基的成分为：NH4Cl530mg/L；KH2PO4200mg/L；Na2SO450mg/L；KCl50mg/L；CaCl210mg/L；MgCl2 .6H2O70mg/L；MnCl2 .4H2O0.8mg/L；CoCl2 .2H2O1.2mg/L；FeSO4 .7H2O3.2mg/L；AlCl30.5mg/L；NaMO4 .2H2O0.1mg/L；H3BO30.2mg/L；NiCl2 .6H2O0.5mg/L；CuCl2 .2H2O1.1mg/L；ZnSO4 .2H2O3.2mg/L；EDTA-2Na3.0mg/L；生物素2.0mg/L；叶酸2.0mg/L；维生素B610mg/L；核黄素5.0mg/L；维生素B15.0mg/L；烟酸5.0mg/L；泛酸5.0mg/L；维生素B120.1mg/L；对氨基苯甲酸5.0mg/L；硫辛酸5.0mg/L。
采用实施例1的装置，将厌氧污泥与培养基混合(污泥与培养基的质量比为5：95)，注入发酵装置使液体位置达到出水口，开启稳压阀调节至气压为0.01MPa～0.02Mpa，打开反应装置中所有组成并关闭出水口，使得接种厌氧微生物逐渐附着生长在中空纤维膜上。期间，反应体系的温度控制在35℃，pH值维持在4.5，顶空气体中H2占比维持在35％以上，运行55天后获得复合菌群。经扫描电子显微镜(SEM)对支管反应器中膜丝进行观察(图2)，厌氧菌群附着生长在中空纤维膜上，形成一层生物膜。菌体呈杆状，形态饱满说明活性皆良好。
经鉴定，厌氧污泥中各菌种的数量百分比为：Thermoanaerobacterium0.446％；Clostridium0.901％；Methanosaeta70.393％；Methanobacterium7.273％；Methanolinea3.289％；E61.084％；HA731.073％；Syntrophobacter1.029％；Thermoanaerobacter0.011％；Lactobacillus0.002％；其他菌种14.499％；
其中，Clostridiumljungdahlii占复合菌群中菌种的数量百分比为0.803％
筛选获得的复合菌群中各菌种的数量百分比为：
Thermoanaerobacterium2.046％，Clostridium86.254％，Methanosaeta0.029％，Methanobacterium0.002％，Methanolinea0.004％，E60.031％，HA730.019％，Syntrophobacter0.027％，Thermoanaerobacter0.107％，Lactobacillus0.921％，其他10.560％；
其中，Clostridiumljungdahlii占复合菌群中菌种的数量百分比为84.5％。
实施例3合成气发酵
本实施例采用的培养基的成分为：NH4Cl530mg/L；KH2PO4200mg/L；Na2SO450mg/L；KCl50mg/L；CaCl210mg/L；MgCl2 .6H2O70mg/L；MnCl2 .4H2O0.8mg/L；CoCl2 .2H2O1.2mg/L；FeSO4 .7H2O3.2mg/L；AlCl30.5mg/L；NaMO4 .2H2O0.1mg/L；H3BO30.2mg/L；NiCl2 .6H2O0.5mg/L；CuCl2 .2H2O1.1mg/L；ZnSO4 .2H2O3.2mg/L；EDTA-2Na3.0mg/L；生物素2.0mg/L；叶酸2.0mg/L；维生素B610mg/L；核黄素5.0mg/L；维生素B15.0mg/L；烟酸5.0mg/L；泛酸5.0mg/L；维生素B120.1mg/L；对氨基苯甲酸5.0mg/L；硫辛酸5.0mg/L。
采用实施例1提供的装置，将实施例2筛选得到的菌群与培养基混合(菌群与培养基的质量比为5：95)，注入发酵装置使液体位置达到出水口，开启稳压阀调节至气压为0.01MPa～0.02Mpa，打开反应装置中所有组成并关闭出水口，使得接种厌氧微生物逐渐附着生长在中空纤维膜上。期间，反应体系的温度控制在35℃，pH值维持在4.5，顶空气体中H2占比维持40％以上，运行15天。
实施例4合成气发酵
本实施例采用的培养基的成分为：NH4Cl530mg/L；KH2PO4200mg/L；Na2SO450mg/L；KCl50mg/L；CaCl210mg/L；MgCl2 .6H2O70mg/L；MnCl2 .4H2O0.8mg/L；CoCl2 .2H2O1.2mg/L；FeSO4 .7H2O3.2mg/L；AlCl30.5mg/L；NaMO4 .2H2O0.1mg/L；H3BO30.2mg/L；NiCl2 .6H2O0.5mg/L；CuCl2 .2H2O1.1mg/L；ZnSO4 .2H2O3.2mg/L；EDTA-2Na3.0mg/L；生物素2.0mg/L；叶酸2.0mg/L；维生素B610mg/L；核黄素5.0mg/L；维生素B15.0mg/L；烟酸5.0mg/L；泛酸5.0mg/L；维生素B120.1mg/L；对氨基苯甲酸5.0mg/L；硫辛酸5.0mg/L。
采用实施例1提供的装置，将实施例3发酵后的发酵液排空，以蒸馏水冲洗装置的反应器，然后注入新鲜的培养液，控制温度为35℃，pH值为4.5，通入合成气(CO：H2＝60:40(v/v))。运行15天。
实施例5
实施例2～4装置运行85天内，每天从取样口取液相样品检测乙醇浓度，并绘制乙醇浓度变化曲线，结果如图3所示。如图可知：
实施例2发酵后，乙醇的最高浓度可达8.7g/L；
实施例3发酵后乙醇在培养液中的最高浓度可达16.1g/L，发酵产物经GC检测，其中主要包括乙醇、乙酸、丁醇和丁酸，其中乙醇的质量分数为65％；
实施例4发酵后，乙醇在培养液中的最高浓度可达17.2g/L，发酵产物经GC检测，其中主要包括乙醇、乙酸、丁醇和丁酸，其中乙醇的质量分数为92％。
另外，实施例3～4发酵30天后，对支管反应器中膜丝进行扫描电子显微镜(SEM)观察并鉴定菌种，此时，Clostridium的数量百分数与发酵前无显著差异(p<0.05)，表明菌群结构没有发生明显的变化，说明本发明提供的菌群能够稳定高效的在适宜条件下发酵产生高纯度的乙醇。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种复合菌群，其特征在于，包括Clostridium、Thermoanaerobacterium、Lactobacillus和Thermoanaerobacter。
2.根据权利要求1所述的复合菌群，其特征在于，所述Clostridium、Thermoanaerobacterium、Lactobacillus和Thermoanaerobacter的数量比为(86～87)：(2～3)：(0.8～1.0)：(0.1～0.2)。
3.根据权利要求1所述的复合菌群，其特征在于，还包括Methanosaeta、Methanobacterium和Syntrophobacter。
4.权利要求1～3任一项所述复合菌群在合成气生物发酵中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述合成气生物发酵产生乙醇。
6.权利要求1～3任一项所述复合菌群的筛选方法，其特征在于，将厌氧污泥接种于pH值为4.48～4.53的培养基，厌氧条件下35℃～37℃培养50天～60天后得到复合菌群；
所述培养基包括NH4Cl、KH2PO4、Na2SO4、KCl、CaCl2、MgCl2·6H2O、MnCl2·4H2O、CoCl2·2H2O、FeSO4·7H2O、AlCl3、NaMO4·2H2O、H3BO3、NiCl2·6H2O、CuCl2·2H2O、ZnSO4·2H2O、EDTA-2Na、生物素、叶酸、维生素B6、核黄素、维生素B1、烟酸、泛酸、维生素B12、对氨基苯甲酸和硫辛酸。
7.根据权利要求6所述的筛选方法，其特征在于，所述厌氧条件由发酵装置提供，所述发酵装置包括主体反应器(1)、支管反应器(2)、合成气供应装置(3)、培养基供应装置(4)、反应物回收装置(5)和反应体系pH自动调控装置(6)；
所述主体反应器(1)和支管反应器(2)通过第一管道(7)和第二管道(8)连通；所述第一管道上设置培养基供应装置(4)；所述第二管道上设置反应物回收装置(5)和反应体系pH自动调控装置(6)；所述合成气供应装置(3)通过第三管道(9)与主体反应器(1)连通并且通过第四管道(10)与支管反应器(2)连通。
8.一种合成气生物发酵产生乙醇的方法，其特征在于，包括将权利要求1～3任一项所述的复合菌群与培养基混合，合成气存在条件下，35℃～37℃厌氧发酵；
所述培养基包括NH4Cl、KH2PO4、Na2SO4、KCl、CaCl2、MgCl2·6H2O、MnCl2·4H2O、CoCl2·2H2O、FeSO4·7H2O、AlCl3、NaMO4·2H2O、H3BO3、NiCl2·6H2O、CuCl2·2H2O、ZnSO4·2H2O、EDTA-2Na、生物素、叶酸、维生素B6、核黄素、维生素B1、烟酸、泛酸、维生素B12、对氨基苯甲酸和硫辛酸；pH值为4.48～4.53。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述厌氧发酵采用的发酵装置包括：主体反应器(1)、支管反应器(2)、合成气供应装置(3)、培养基供应装置(4)、反应物回收装置(5)和反应体系pH自动调控装置(6)；
所述主体反应器(1)和支管反应器(2)通过第一管道(7)和第二管道(8)连通；所述第一管道上设置培养基供应装置(4)；所述第二管道上设置反应物回收装置(5)和反应体系pH自动调控装置(6)；所述合成气供应装置(3)通过第三管道(9)与主体反应器(1)连通并且通过第四管道(10)与支管反应器(2)连通。
10.一种发酵装置，其特征在于，包括主体反应器(1)、支管反应器(2)、合成气供应装置(3)、培养基供应装置(4)、反应物回收装置(5)和反应体系pH自动调控装置(6)；
所述主体反应器(1)和支管反应器(2)通过第一管道(7)和第二管道(8)连通；所述第一管道上设置培养基供应装置(4)；所述第二管道上设置反应物回收装置(5)和反应体系pH自动调控装置(6)；所述合成气供应装置(3)通过第三管道(9)与主体反应器(1)连通并且通过第四管道(10)与支管反应器(2)连通。
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