低温对沼气菌群产气能力的影响以及产甲烷菌的分离

【摘要】： 沼气发酵过程是一个由多种微生物联合,交替作用的复杂生化过程。在发酵过程中,不产甲烷细菌和产甲烷菌之间,相互依赖,又互相制约,在发酵过程中处于平衡状态。产甲烷菌是沼气发酵微生物的核心,同时也是自然界碳素循环中厌氧生物链的最后一个成员。甲烷的生物合成是沼气发酵过程的关键步骤,分离鉴定越冬沼气池中占优势的产甲烷菌及研究产甲烷菌群落结构的演替变化,将有利于更好的了解北方冬季条件下产甲烷菌群的活动。这对于有效地控制发酵过程,了解发酵进行的阶段,优化发酵条件,提高产气效率,具有十分重要的意义。 国内对沼气池中产甲烷菌的研究由来已久,但是对低温条件下沼气池中产甲烷菌的研究却不多见。本论文就厌氧发酵过程中产沼气微生物菌群在不同的低温条件下产气能力及厌氧发酵过程中微生物菌群的变化进行了研究,以便为在低温条件下沼气的可控性发酵提供参考依据。并通过传统的Hungate厌氧技术从越冬沼气池中分离出产甲烷菌并进行了初步的鉴定。试验结果表明: 1、通过对比不同温度条件下厌氧发酵的试验发现,在10-30℃温度范围内,产甲烷菌的产气能力随着温度的降低而减小;并且其日产气量的最高峰也随之往后推迟;而且温度在15℃以下时不适宜产甲烷菌的生长。 2、通过对沼气发酵液的pH值测定及其上清液中微生物种类的观察,可以得出,沼气发酵菌群适宜生长的pH值在7.0-8.0之间;并且在沼气发酵过程中,微生物菌群的变化也比较明显,初期以球菌占优势,后期则转为杆菌类为优势菌。 3、通过改进的Hungate厌氧技术从越冬沼气池中分离出一株产甲烷菌。该菌株呈球状,革兰氏染色为阴性,不运动,常单个或成对出现;不形成芽孢,菌落圆形,边缘完整,表面光滑,不透明,淡黄色,在紫外荧光显微镜下,发出蓝绿色荧光。 4、该菌株能利用甲酸钠作为碳源,不能利用甲醇、乙酸钠、三甲胺、丙醇等。该菌株的生长条件温和,在20℃-50℃范围内均可生长,其最适的温度范围为25℃-35℃;其能在pH 5.5-8.0范围内生长产气,最适pH范围为6.0-7.0,高于8.0或低于5.5均不能产气。 【关键词】：沼气发酵 产甲烷菌 产气特性 群落变化 生物学特性
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 文献综述9-28
• 1.1 沼气发酵9-11
• 1.1.1 沼气发酵微生物9
• 1.1.2 沼气发酵过程9-10
• 1.1.3 影响沼气发酵的主要因素10-11
• 1.2 低温微生物学国内外研究概况11-14
• 1.2.1 国外低温微生物学的研究概况11-12
• 1.2.2 国内低温微生物学的研究概况12-14
• 1.3 产甲烷菌的生物学特征14-20
• 1.3.1 对O_2 的极端敏感性14-15
• 1.3.2 生长繁殖困难15-16
• 1.3.3 培养分离比较困难16
• 1.3.4 独特的产甲烷菌辅酶16-18
• 1.3.5 产甲烷菌都属于古细菌18
• 1.3.6 特殊的细胞壁结构18-20
• 1.4 产甲烷菌的生态学及厌氧消化器中的产甲烷菌群20-26
• 1.4.1 产甲烷菌的自然生境21-22
• 1.4.2 厌氧消化器中的产甲烷菌群22-23
• 1.4.3 产甲烷菌在厌氧消化中的种群关系23-26
• 1.5 产甲烷菌研究的意义26-27
• 1.6 本论文的研究意义及主要工作27-28
• 第二章 不同温度对沼气菌群产气能力的影响及菌群变化的研究28-37
• 2.1 引言28
• 2.2 材料与方法28-31
• 2.2.1 试验装置与主要仪器、试剂28-29
• 2.2.2 活性样品污泥的采集与富集培养基及CH4 的测定29-30
• 2.2.3 试验方法及试验设计30-31
• 2.3 结果与讨论31-37
• 2.3.1 不同发酵温度对沼气发酵过程中产气量的影响31-33
• 2.3.2 不同发酵温度条件下厌氧发酵液pH 值的变化33-34
• 2.3.3 沼气发酵液中微生物的观察34-35
• 2.3.4 讨论35-37
• 第三章 一株球形产甲烷菌的分离及其生理生化特征的研究37-44
• 3.1 引言37
• 3.2 材料与方法37-41
• 3.2.1 试验材料与仪器37
• 3.2.2 样品采集与富集培养37-38
• 3.2.3 产甲烷菌的分离纯化培养与菌种纯度检验38-40
• 3.2.4 菌体观察及部分生理生化特性的测试40-41
• 3.3 结果与讨论41-44
• 3.3.1 产甲烷菌的富集与分离41
• 3.3.2 菌株的表观及部分生理生化特征41-43
• 3.3.3 讨论43-44
• 第四章 结论44-45
• 参考文献45-50
• 致谢50-51
• 作者简历51

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