代谢调控因子对厌氧体系产沼气的影响

【摘要】：“生物沼气”拥有可再生、绿色无污染的逐渐成为人们关注的替代能源之一。因此本文通过以有机污水为厌氧发酵原料,以活性污泥作为发酵接种物,研究了关键调控因子对厌氧发酵产沼气的影响；并对分离纯化得到的甲烷菌的部分生理生化特性进行了研究。研究表明： 1)厌氧体系分别添加0.5 g/L苹果酸盐、1.0 g/L柠檬酸盐、0.2 g/La-酮戊二酸盐、0.1g/L乙二酸盐、1.2 g/L琥珀酸盐以及在含有0.05 g/L乳酸盐的有机污水中添加0.3 g/L的味精最适于产气,分别比对照产气提高40.2%、47.4%、23%、35.9%、16.1%和48.8%。同时发现：添加代谢调控因子可使细胞干重比不添加是明显提高,在最适添加浓度条件下苹果酸盐、柠檬酸盐、a-酮戊二酸盐、乙二酸盐、琥珀酸盐以及在含有0.05 g/L乳酸盐和0.3 g/L味精体系中TS(总固形物含量)比对照分别提高了15.2%、28.2%、11.1%、11.2%、4.4%和12.5%,而且沼气对所消耗挥发性脂肪酸的得率系数比对照也有显著提高,分别提高了35.4%、47.2%、20.1%、31.6%、7.0%和43.4%；沼气的对比生成速率也分别提高了22.4%、19.5%、10.7%、22.3%、10.9%和31.7%。这说明代谢调控因子的添加促进了菌群的生长和提高了菌群的甲烷合成能力,从而提高厌氧发酵产沼气的产气效率。 2)通过甲烷菌在厌氧发酵体系的纯培养,发现分别添加0.5 g/L苹果酸盐、1.0 g/L柠檬酸盐以及同时添加0.3 g/L味精和0.05 g/L乳酸盐能有效的提高甲烷菌的沼气产量,分别提高了47.6%、39.7%和54%。 3)以含0.05 g/L乳酸盐的有机污水作为培养基质,通过响应面分析法对促发剂苹果酸盐(X1)、柠檬酸盐(X2)、味精三单因素进行优化(X3),得到最佳促发剂配方为：苹果酸盐的添加量为0.52 g/L,柠檬酸盐的添加量为1.06 g/L,味精的添加量为0.33 g/L。得到回归方程为：Y=435.6667+5.5X1+4.875X2+7.875X3-24.333333X12+0.25X1X2+1.25X1X3-22.58333X22+2X2X3-19.58333X32。厌氧发酵最大产气量理论推导值为435.67mL。在优化条件下进行了5次平行验证试验,平均总产气量为453.82mL与理论值的相对误差为4.16% 4)采用Hungate厌氧操作技术,以乙酸钠作为碳源和能源进行滚管培养,分离得到甲烷菌S-1。在滚管中形成的菌落为白色、不透明、相对规则圆形、周围光滑,堆状聚集,在液体培养中的单细胞或者多细胞显现为细小球形,在荧光显微镜下观察该菌落都有蓝绿色荧光。其最适生长pH值为7.0,最适生长温度为37℃。 【关键词】：产气量 代谢调控因子 响应面 甲烷菌
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第1章 引言9-17
• 1.1 选题背景9
• 1.2 甲烷菌概述9-10
• 1.3 甲烷菌代谢的研究10-13
• 1.4 沼气发酵的国内外研究和发展现状13-15
• 1.5 论文研究的目的和意义15
• 1.5.1 研究目的15
• 1.5.2 研究意义15
• 1.6 论文研究的主要内容15-17
• 第2章 调控因子对有机污水厌氧发酵产沼气的影响17-40
• 2.1 材料与方法17-20
• 2.1.1 材料17-19
• 2.1.2 方法19-20
• 2.2 结果与分析20-38
• 2.2.1 苹果酸盐对有机污水发酵产沼气的影响20-23
• 2.2.2 柠檬酸盐对有机污水发酵产沼气的影响23-26
• 2.2.3 α-酮戊二酸盐对有机污水发酵产沼气的影响26-29
• 2.2.4 乙二酸盐对有机污水发酵产沼气的影响29-32
• 2.2.5 琥珀酸盐对有机污水发酵产沼气的影响32-35
• 2.2.6 同时添加味精和乳酸盐对有机污水发酵产沼气的影响35-38
• 2.3 小结38-40
• 第3章 甲烷菌的筛选及产沼气最适培养条件的研究40-46
• 3.1 材料与方法40-42
• 3.1.1 材料40-41
• 3.1.2 方法41-42
• 3.2 结果与分析42-45
• 3.2.1 甲烷菌的分离培养42-43
• 3.2.2 不同起始pH值对产气量的影响43-44
• 3.2.3 不同发酵温度对产气量的影响44-45
• 3.3 小结45-46
• 第4章 厌氧发酵促发剂的响应面优化46-57
• 4.1 材料与方法46-47
• 4.1.1 材料46-47
• 4.1.2 方法47
• 4.2 结果与分析47-55
• 4.3 结论55-57
• 第5章 总结与展望57-59
• 5.1 结论57-58
• 5.2 特色与特点58
• 5.3 展望58-59
• 参考文献59-62
• 致谢62-63
• 附录63

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