接种物对玉米秸厌氧消化启动性能影响及其微生物特性研究

发布时间：2020-08-14 16:42

【摘要】：在大中型沼气工程的启动阶段,加入适量且优质的厌氧活性微生物作为接种物可以增加厌氧消化的降解速率,缩短启动时间,提高沼气产量,实现工程的高效、稳定运行,因此研究工程启动阶段的接种物类型及过程中厌氧微生物的特性具有重要意义。本实验对猪粪沼液与实验室玉米秸沼液作接种物时在不同接种量条件下对玉米秸厌氧消化性能的影响,以及厌氧体系中微生物群落结构与演替情况进行研究,实验内容与结果如下:1.研究了接种物对玉米秸批式厌氧消化性能的影响,设置六组接种量梯度。发现在相同的接种量条件下,猪粪沼液较玉米秸沼液的产气高峰提前,最高累积产气量较玉米秸沼液提高了 17.4%。猪粪沼液作接种物时的物质去除率效果也较玉米秸沼液有明显提升。而接种量在一定范围内的增加,可以提前产气高峰,提高原料的日产气量与厌氧消化效率。2.研究了接种物对玉米秸序批式厌氧消化启动性能的影响,比较了两类接种物分别在三组不同接种量梯度下的序批厌氧消化启动性能。结果表明:对同一接种物,接种量的增长能够提高启动阶段的产气量和产甲烷量,但对甲烷含量影响不显著,在第一个HRT时接种量对产气性能与物质转化率无明显影响。相较于玉米秸沼液,猪粪沼液作接种物可以更快地达到产气、产甲烷高峰,对酸化阶段持续时间更短,启动前期积累的VFAs的转化更为迅速,并在启动阶段有更高的TS、VS和纤维素去除率。3.采用PCR-DGGE技术分析接种物在序批式厌氧消化启动期间微生物群落结构演替规律,发现驯化前后优势微生物种类差异性不大,但丰度差异性较大。系统中的厚壁菌门(Firmicutes)、梭菌属(Clostridiales)两个类型的细菌在厌氧消化系统中一直占主导地位,但也出现了拟杆菌门(Bacteroidetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)等更加适应厌氧消化体系的细菌。4.在微生物水平的研究中,使用高通量测序方法对比了启动初期与末期体系中的厌氧微生物群落结构特性。结果表明,两类接种物在厌氧消化过程中细菌与古菌的菌群分布与丰度均存在明显的差异。细菌与古菌群落的丰富度、多样性和均匀度在猪粪沼液组中均增高,而在玉米秸沼液组中降低。而在菌群分布上,拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)一直是体系内细菌的优势菌群,甲烷八叠球菌(Methanosarcina)和甲烷杆菌属(Methanobacterium)则是所有体系中的优势产甲烷古菌。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X712;S216.4
【图文】：

系保持适宜的ｐＨ环境条件；（６）不产甲烷细菌为产甲烷细菌协助境”的环境条件，也因此而导致了产甲烷菌的缓慢进化。逡逑烷菌在厌氧条件下，能够通过甲烷的生物合成以形成维持细胞生存所甲烷菌中存在原核与真核细胞所共有的代谢途径：糖酵解途径（ＥＭＰ（ＴＣＡ）、氨基酸和核苷酸代谢，但部分代谢所需的酶在产甲烷菌中甲烷菌属于自养型生物，具有许多无机物进入细胞所需的通道蛋白，用环境中的化学能。产甲烷菌还具有将乳酸、六碳三羧酸、六碳二羧细胞体内的转运蛋白。此外，产甲烷菌可以吸收环境中的Ｓ０４２？，通过最终形成Ｈ２Ｓ。产甲烷菌所具有的独特代谢过程即为甲烷的生物合成用，这类古菌仅能通过甲烷生物合成的方式提供生长代谢所需的能量径的不同，主要分为三种（如图１－２）邋［２９］：乙酸发酵、二氧化碳还原。在进行甲烷生物合成时，产甲烷菌能够经由电子呼吸链以促进跨膜成，而细胞膜内外化学梯度的产生推动了邋ＣＨ４的形成，并驱动细胞内的成邋ＡＴＰ［３３］。逡逑Ｃ０３逡逑

北京化工大学硕士学位论文也不相同，而ＤＧＧＥ技术正是利用这种差异来区分不同基因１－３，是用一对特异性引物扩增从样品中提取出的核酸，获得１６ＳｒＤＮＡ产物，进而在混合了梯度变性剂的聚丙烯酞胺凝胶过程中，ＤＮＡ达到对应的变性甲酞胺浓度时，结构中的双链ＤＮＡ分子的泳动速率改变，得以分离逡逑

技术路线图

【参考文献】

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本文编号：2793283