本文選題：沼氣發(fā)酵復(fù)合菌系 + 兩段式厭氧發(fā)酵�。� 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：厭氧發(fā)酵技術(shù)是農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物資源化處理的有效途徑。目前,利用有機(jī)廢棄物厭氧消化產(chǎn)甲烷技術(shù)已得到部分地區(qū)應(yīng)用和推廣,但是關(guān)于厭氧發(fā)酵微生物的研究較少,且受溫度的影響,厭氧發(fā)酵工藝的產(chǎn)氣效能及運行穩(wěn)定性還有待進(jìn)一步提高。因此,本研究篩選了高效穩(wěn)定的沼氣發(fā)酵復(fù)合菌系,且對其培養(yǎng)條件進(jìn)行優(yōu)化,同時針對沼氣發(fā)酵復(fù)合菌系的厭氧發(fā)酵特點考察其在兩段式厭氧發(fā)酵過程中的產(chǎn)氣效能及對溫度變化的響應(yīng)關(guān)系,并通過高通量測序技術(shù)對微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性進(jìn)行分析,從而為農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物兩段式厭氧消化工藝的高效產(chǎn)氣及穩(wěn)定運行提供生物學(xué)依據(jù)。通過連續(xù)傳代培養(yǎng),獲得一組高效產(chǎn)氣的沼氣發(fā)酵復(fù)合菌系,利用單因素和正交實驗對沼氣發(fā)酵復(fù)合菌系的培養(yǎng)條件進(jìn)行優(yōu)化,最終確定沼氣發(fā)酵復(fù)合菌系的最優(yōu)培養(yǎng)條件為:底物濃度(TS)為12%,C/N為27:1,p H為7.0。沼氣發(fā)酵復(fù)合菌系兩段式厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷特性的研究表明,接種沼氣發(fā)酵復(fù)合菌系對產(chǎn)酸相產(chǎn)氣效率無顯著影響,但可有效提高系統(tǒng)的產(chǎn)酸發(fā)酵速率,且復(fù)合菌系對有機(jī)物代謝分解能力受溫度變化的影響,隨著溫度的降低,產(chǎn)酸相的s COD濃度和VFA濃度均逐漸下降。而接種沼氣發(fā)酵復(fù)合菌系可有效提高產(chǎn)甲烷相的產(chǎn)氣效能,與對照組相比,周期累積產(chǎn)氣量提高了51.2%,達(dá)到產(chǎn)氣穩(wěn)定期的時間縮短了10d。在產(chǎn)甲烷相梯度降溫發(fā)酵過程中,復(fù)合菌系的沼氣產(chǎn)量、容積產(chǎn)氣率和TS產(chǎn)氣率均呈下降趨勢,且產(chǎn)氣量隨溫度的降低擾動更加劇烈。在30°C穩(wěn)定運行期產(chǎn)氣量高達(dá)3900m L/d,在25°C、23°C、20°C各溫度梯度穩(wěn)定運行期產(chǎn)氣量分別降低了33.6%、47.2%和69.4%。通過Miseq高通量測序?qū)啥问絽捬醢l(fā)酵系統(tǒng)的微生物群落結(jié)構(gòu)分析表明,產(chǎn)酸相35°C穩(wěn)定運行期和產(chǎn)甲烷相30°C穩(wěn)定運行期微生物多樣性與其他溫度時期相比均相對較高。產(chǎn)酸相35°C、30°C和25°C穩(wěn)定運行期的優(yōu)勢菌群為梭菌綱(Clostridia)和擬桿菌綱(Bacteroidia);20°C時的優(yōu)勢菌群為芽孢桿菌綱(Bacilli)和γ-變形菌綱(Gammaproteobacteria)。產(chǎn)甲烷相梯度降溫發(fā)酵過程中,在30°C和25°C條件下,細(xì)菌類群相對豐度較高,但無絕對優(yōu)勢菌群;在23°C穩(wěn)定運行期芽孢桿菌綱(Bacilli)和γ-變形菌綱(Gammaproteobacteria)成為優(yōu)勢菌群;而20°C穩(wěn)定運行期優(yōu)勢菌群則轉(zhuǎn)變?yōu)閿M桿菌綱(Bacteroidia)和梭菌綱(Clostridia)。產(chǎn)甲烷相不同溫度穩(wěn)定運行期的產(chǎn)甲烷菌群主要為廣古菌門(Euryarchaeota)和未確定分類地位的古菌,未確定分類地位和代謝功能的古菌占很大比例。由微生物群落結(jié)構(gòu)與溫度變化的響應(yīng)關(guān)系研究可知,產(chǎn)酸相在中溫條件下群落結(jié)構(gòu)多樣性較高,由Clostridium sp.、Unclassified Sybergistaceae和Unclassified Bacteroidales構(gòu)成主要的功能微生物類群。產(chǎn)甲烷相在中溫條件下由Unclassified Chloroflexi、Unclassified Anerolineaceae和Proteiniclasticumsp.構(gòu)成主要的產(chǎn)酸發(fā)酵功能菌群,由Uncultured euryarchaeote和Uncultured archaeon構(gòu)成主要的產(chǎn)甲烷功能菌群。但是,產(chǎn)甲烷相的微生物群落結(jié)構(gòu)受低溫擾動的影響更為突出,當(dāng)溫度降至20°C時微生物群落結(jié)構(gòu)組成及菌種豐度均發(fā)生突出變化,因此對產(chǎn)甲烷相的產(chǎn)氣效能及運行穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著影響。
[Abstract]:The anaerobic fermentation technology has been applied and popularized in some parts of the anaerobic fermentation process . The results show that the production efficiency and the running stability of the anaerobic fermentation process are reduced by 51.2 % and 47.2 % and 69.4 % respectively . The microbial community structure of methane - producing phase is dominated by Unclassified Chloroflexi , Unclassified Anerolineaceae and Proteiniclasticumsp .

【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S216.4;S182

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 華彬彬;分解木質(zhì)纖維素復(fù)合菌系的形成機(jī)理及應(yīng)用[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

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2 楊朝勇;典型固體廢棄物混合厭氧發(fā)酵比例優(yōu)化及機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

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本文編號：1789149