甘蔗糖蜜是制糖廠制糖過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品之一,具有COD含量高、成分復(fù)雜、含有膠體雜質(zhì)多和干物質(zhì)濃度大等特點。糖蜜中所含的可發(fā)酵糖含量可達到30%～50%,是良好的發(fā)酵原料。在如今全球面臨能源危機的背景下,沼氣作為一種能通過厭氧發(fā)酵而得到的可再生能源,具有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＳ捎趶V西區(qū)內(nèi)的糖蜜生產(chǎn)量大且需求量小,可利用糖蜜進行厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的探索研究,但目前鮮有相關(guān)方面的報道。本實驗在以往實驗室規(guī)模的的小試實驗基礎(chǔ)上,將甘蔗糖蜜作為底物,利用加入外循環(huán)泵的IC厭氧反應(yīng)器進行中試厭氧發(fā)酵,以探究糖蜜厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的可行性。本實驗分為前期中試發(fā)酵工藝試驗及關(guān)聯(lián)微生物的生物強化小試實驗。利用體積為2.3 m~3的IC反應(yīng)器對糖蜜進行厭氧處理。反應(yīng)器在自然溫度下(20～38℃)進行發(fā)酵,在啟動期過后添加外循環(huán)泵增強發(fā)酵效率。在不添加任何營養(yǎng)元素及緩沖物的條件下,每日進水400 L,水力停留時間時間為5 d,反應(yīng)器負荷最高達到2500 mg/L,啟動期的COD去除率最高,達到了88.00%,沼氣日產(chǎn)量最高達到2.4m~3,產(chǎn)氣率達到0.58 m~3/kgCOD,沼氣中甲烷含量達49.8%。將發(fā)酵各階段采取的活性污泥用富集培養(yǎng)法分離相關(guān)微生物,并進行鑒定。前期得到的污泥樣品按時期(加入外循環(huán)前為A,加入外循環(huán)后為B)分為A1-A4,B1-B5,在三個溫度25℃、30℃、37℃下進行培養(yǎng),分離到三個溫度下微生物菌株。對每個得到的單菌落進行16SrRNA的PCR擴增并測序,得到的序列使用BLAST方法在NCBI網(wǎng)站上進行比對。結(jié)果顯示在A階段污泥中的主要細菌菌群是Leuconostoc(明串珠菌屬)、Acinetobacter(不動桿菌屬)和Bacillus(芽孢桿菌屬),B階段為Lysinibacillus(短小芽孢桿菌屬)和Leuconostoc(明串珠菌屬)。在整個厭氧發(fā)酵過程中均能篩選得到明串珠菌屬。實驗得到的17株菌都可以在糖蜜為唯一碳源的培養(yǎng)基中生長。培養(yǎng)過程中生長狀況最好的A3樣品菌群加入體積為250 mL的發(fā)酵瓶進行生物強化實驗。發(fā)酵瓶實驗同樣使用稀釋糖蜜為發(fā)酵底物進行厭氧發(fā)酵。在馴化期完成后,加入A3樣品菌群進行生物強化,共設(shè)置3個不同菌液量:1%、3%、5%及一個空白對照組,水力停留時間為4天,最高進水負荷為2500 mg/L。實驗發(fā)現(xiàn)菌液量為3%的實驗組處理效果最好,COD去除率最高達84.84%,比對照組和其余兩組實驗組COD去除率高;氨氮最低含量為18 mg/L,VFA含量最低199.9 mg/L,比對照組和其余兩組實驗組都低研究結(jié)果說明糖蜜在中試水平上的實驗可行,具有產(chǎn)業(yè)化的潛力;從中試發(fā)酵得到的污泥樣品中分離得到最多的菌株為Leuconostoc(明串珠菌屬);在250 mL的發(fā)酵瓶中直接添加混合菌群的生物強化的方式對糖蜜厭氧發(fā)酵具有一定的促進作用,為規(guī)模化發(fā)酵糖蜜生產(chǎn)沼氣奠定了理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S216.4;Q93
【部分圖文】：

反應(yīng)器用鋼釘固定于水泥地上，進水管、出水管與沼氣出氣管為ＰＶＣ管，通過三??通或直角ＰＶＣ轉(zhuǎn)接頭進行連接。配套設(shè)施有１噸體積的進水桶、計量泵、１．５ＺＤＫ－２０??自吸清水泵、防腐型氣體流量計等。工藝示意圖如圖２－２�，F(xiàn)場實驗圖見附錄??沼．＼???＾??ｒ?￣??｛?＇?，?Ｊ—氣液分離器??１??集氣管一＿——??升流管—?ｔ層二相分離器??０流管一一－＾?＇??第二反應(yīng)室??、一？＾一一?Ｆ層三相分離器??＞?＜??Ｈ——第一反應(yīng)室??圖２－１?１Ｃ反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖［８９］??Ｆｉｇ．?２－１?Ｉｎｔｅｒｎａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＩＣ?ｒｅａｃｔｏｒ??１５??

反應(yīng)器用鋼釘固定于水泥地上，進水管、出水管與沼氣出氣管為ＰＶＣ管，通過三??通或直角ＰＶＣ轉(zhuǎn)接頭進行連接。配套設(shè)施有１噸體積的進水桶、計量泵、１．５ＺＤＫ－２０??自吸清水泵、防腐型氣體流量計等。工藝示意圖如圖２－２�，F(xiàn)場實驗圖見附錄??沼．＼???＾??ｒ?￣??｛?＇?，?Ｊ—氣液分離器??１??集氣管一＿——??升流管—?ｔ層二相分離器??０流管一一－＾?＇??第二反應(yīng)室??、一？＾一一?Ｆ層三相分離器??＞?＜??Ｈ——第一反應(yīng)室??圖２－１?１Ｃ反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖［８９］??Ｆｉｇ．?２－１?Ｉｎｔｅｒｎａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＩＣ?ｒｅａｃｔｏｒ??１５??

留余空間避免吸入底部污泥。進樣及取樣采用手動注射與抽取的方式，有利于吹散底部??污泥，使污泥與廢水混合均勻，増強去除效率。進樣或采樣完成后用止水夾夾住采樣口。??裝置工藝圖如圖２－３，現(xiàn)場實驗圖見附錄。??采樣口??ｎ?ｎ??｝?ＩＩ?ｋ?止水閥????集氣袋?ｚ??ｍｍ??發(fā)酵瓶??圖２－３發(fā)酵瓶示意圖??Ｆｉｇ．?２－３?Ｔｈｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｌａｂ－ｓｃａｌｅ?ｒｅａｃｔｏｒ??２．?５發(fā)酵瓶實驗??實驗采用厭氧發(fā)酵的方法，每瓶裝入５０?ｍＬ的污泥與１５０?ｍＬ的稀釋糖蜜，共２００?ｍＬ??發(fā)酵體積。每日進出水５０?ｍＬ，水力停留時間為４天。將發(fā)酵瓶置于３７°Ｃ的水浴鍋中保??持發(fā)酵溫度。實驗設(shè)置一個空白對照組與３個實驗組，每組３個平行。３個實驗組分別??在馴化污泥完成后加入菌種培養(yǎng)時生長最好的樣品菌液１％、３％、５％。監(jiān)測出水ｐＨ、??ＣＯＤ、氨氮與ＶＦＡ，比較對照組與添加３個不同濃度菌液的實驗組數(shù)據(jù)，得到生物強化??２１??
【參考文獻】

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本文編號：2839004