生活垃圾有机组分厌氧降解过程独立性研究

发布时间：2020-05-23 19:11

【摘要】：产气模型被广泛认可并应用于填埋场产甲烷估算研究领域。对垃圾在填埋环境下的降解转化产气规律的认识不足,是制约改善模型计算准确度的关键科学问题之一。垃圾填埋厌氧转化产甲烷过程是一个由多种微生物相互配合共同完成的多底物多相态的复杂过程,垃圾各组分在降解过程中的降解行为是完全可能受到其它组分的干扰和影响的。为了探究生活垃圾主要可降解组分(餐厨垃圾、纸类废物和庭院废物)的厌氧降解过程是否具有独立性,本研究通过对比各单一组分和多组分混合垃圾的产甲烷潜力L_0和降解速率k,进而定量评价组分间是否存在相互干扰以及其对于各单一组分的L_0和k的影响,以分析各组分的相互作用对其各自生物降解行为是否存在干扰和影响。本研究以生活垃圾有机组分为研究对象,采用两种接种物(厌氧污泥和渗滤液),对不同底物(餐厨垃圾、报纸和庭院废物)的单一组分底物以及按比例混合的多组分底物进行中温序批式厌氧降解实验。结果表明:(1)在两种接种物下,餐厨垃圾+报纸、餐厨垃圾+庭院废物以及餐厨垃圾+报纸+庭院废物三个实验组的甲烷产率的计算值数值上均低于实测值,但通过统计学分析,只有在渗滤液为接种物、底物为餐厨垃圾+报纸+庭院废物时二者存在显著性差异。因此,在低固液比条件下的厌氧降解实验中,生活垃圾有机组分厌氧降解甲烷产率的独立性与接种物的来源及性质以及降解的底物组合有关。(2)对餐厨垃圾+报纸、餐厨垃圾+庭院废物以及餐厨垃圾+报纸+庭院废物三个实验组的计算值曲线和实测曲线采用一阶动力学模型拟合所得到的降解速率k值,计算值数值上同样均低于实测值,且在接种物为厌氧污泥时、底物为餐厨垃圾+报纸实验组的降解速率实测值与计算值以及在接种物为渗滤液时各实验组的降解速率实测值与计算值均存在显著性差异。因而可以认为,在低固液比条件下的厌氧降解实验中,混合组分进行厌氧降解实验时组分之间的降解速率可能存在一定的促进作用,但仍与接种物的来源及性质以及降解的底物组合有关。(3)两种接种物下,所有底物样品中的细菌和甲烷菌群落结构分布与接种物来源有关:接种物为厌氧污泥和渗滤液时,样品的细菌群落结构分布均以厚壁菌门和拟杆菌门为主;接种物为厌氧污泥时,样品中的甲烷菌群落结构分布都以氢营养型甲烷粒菌属和乙酸营养型的甲烷鬃菌属为主导甲烷菌,同时还含有氢营养型的甲烷囊菌和混合营养型的甲烷八叠球菌,而接种物为渗滤液时,样品中的甲烷菌群落结构分布都以氢营养型的甲烷囊菌和混合营养型的甲烷八叠球菌主导甲烷菌,这两个实验组呈现完全不同的群落结构分布特征。细菌和甲烷菌群落结构分布与接种物来源有关,接种物会影响厌氧降解的甲烷产率和降解速率。
【图文】：

技术路线图,古菌,厌氧降解,菌种

重庆大学硕士学位论文活垃圾有机组分厌氧降解过程的微生物群落结构与功能分析）采用高通量测序研究两种不同接种物、不同底物组合对厌氧降解系统内落组成和丰度的影响。）对底物为餐厨垃圾+报纸+庭院废物的反应器样本在细菌的纲水平和古菌上 OTU 数量最多的菌种，采用非参数检验的方法进行配对检验，以期检不同菌种的相对丰度是否有显著差别。）对测序结果中的细菌群落在纲水平、古菌群落在属水平进行层次聚类分舍尔精确检验（Fisher’s exact test），对样本间的物种的丰度差异进行比分析可获得物种在样本中的差异显著性。技术路线

示意图,厌氧降解,示意图,废物

气量及气体组成，同时防止反应器内气压超过 1.5×105PaTO 512 型，德国德图公司)测量玻璃瓶顶部空气的相对压强大气压力计(TESTO 622 型，德国德图公司)测量绝对压强；样品，，采用气相色谱仪分析 CO2和 CH4的含量。每次测量定气体成分之后，放空瓶内气体直至压差计度数为零。实验产气量 1%时结束。析测定方法材料性质分析、纸类废物和庭院废物的元素组成采用德国 Elementar 公N 元素分析仪在 CHNS 模式下进行分析。餐厨废物和接种型 pH 计（上海大普）。餐厨废物的蛋白质按照《食品安全国图 2.1 厌氧降解实验示意图Fig.2.1 Photograph of anaerobic digestion test
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X799.3

【参考文献】