利用餐厨垃圾厌氧发酵液为底物的PHA生产工艺研究
发布时间：2022-02-14 19:41
餐厨垃圾富含有机质,是具有较高利用价值的废弃物资源。我国目前主要采用厌氧发酵法处理餐厨垃圾,产生沼气利用,但在此过程中产生的厌氧发酵废液处理难度较大、可能污染环境。餐厨垃圾厌氧发酵液中含有丰富的碳源,可通过特定微生物的作用合成为聚羟基脂肪酸酯（PHA）—一种可降解生物塑料的原料,在消减污染的同时还可实现资源循环利用。本研究以河北省某典型餐厨垃圾处理厂为对象,在系统研究其厌氧发酵液微生物多样性的基础上,选择PHA中主要研究应用类型PHB和PHV为分析对象,筛选可以高效合成PHA的微生物菌株,对微生物合成PHA的发酵条件和技术参数进行了优化,为餐厨垃圾厌氧发酵液处理和资源化利用提供参考。主要研究结果如下:1.餐厨垃圾发酵液的理化性质及高通量Miseq测序分析表明:发酵液中的微生物群落结构受环境因素影响明显,影响程度较大的为pH值和氨氮含量,含油量和总糖含量对菌落结构的影响较稳定,全盐量和COD浓度次之。厌氧消化、沼渣脱水样品中的微生物组成和相对丰度较高,而初始油水分离样品中的微生物群落种类和丰度相对较低。不同季节样品中的优势菌门、属相似,但相对丰度发生明显变化;各工艺单元中,主要优势菌门有...
【文章来源】：北京林业大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?两类ＰＨＡ的结构式；ａ，?ＰＨＢ；?ｂ，ＰＨＤ??
??结合样品的理化指标（表２．１、２．２）和群落组成（表２．３、图２．３）对各工艺单元??样品中的微生物群落特征变化进行分析，结果发现，ＣＯＤ和氨氮含量与微生物群落??的联系较密切。ＣＯＤ含量在３个工艺单元中逐渐降低，说明微生物对于有机物的利??用率逐渐升高，物种多样性和丰度逐步提高；随着ＣＯＤ含量的降低，放线菌门的平??均丰度在沼渣脱水单元中得到升高，这与杨小丽等（杨小丽等，２０１３）的研宄结果一??致，产生此现象的原因可能是沼液处理后期的Ｓ３、ＳＳ３处于有氧环境，放线菌门为好??氧异养菌，在与硝化细菌、氨氧化细菌对氧的竞争中处于优势，促进了有机物的转化，??使ＣＯＤ的去除效果提高。氨氮含量在油脂分离单元中最低，Ｓ２、ＳＳ２处于厌氧消化??的主要阶段
??时（图２．５－ｂ），ＳＳ１内的优势物种无变化。??餐厨垃圾进入发酵罐后为严格厌氧环境，其携带的细菌不适应发酵罐内的环境，??发酵体系中发酵性细菌逐渐取代原料中原有的细菌，随着沼气发酵过程的进行，餐厨??垃圾中原有的细菌菌群己经发生变化。Ｓ２厌氧发酵体系内微生物明显区别于其它２??组样品。Ｓ２在纲分类水平上的优势物种有梭菌纲（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉａ）、厌氧绳菌纲??（Ａｎａｅｒｏｌｉｎｅａｅ）；目分类水平上有厌氧绳菌目（Ａｎａｅｒｏｌｉｎｅａｌｅｓ）、嗜热厌氧杆菌目??（Ｔｈｅｒｍｏａｎａｅｒｏｂａｃｔｅｒａｌｅｓ）、梭菌目（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉａｔｅｓ）；科分类水平上有互营单胞菌科??（Ｓｙｎｔｒｏｐｈｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ）、Ｃａｌｄｉｃｏｐｒｏｂａｃｔｅｒａｃｅａｅ、厌氧绳菌科（Ａｎａｅｒｏｌｉｎｅａｃｅａｅ）；属??水平上则有互营单胞菌属、厌氧绳菌科分类下??的未命名属。ＳＳ２在纲分类水平上的优势物种较５月样品新增了?Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉａ；目分类??水平上Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔａｌｅｓ取代了?５月样品中的厌氧绳菌目；科分类水平上的互营单胞菌科??和５月样品相同、其余变为紫单胞菌科（Ｐｏｒｐｈｙｒｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ）、Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔａｃｅａｅ、??Ｆａｍｉｌｙ＿ＩＩＩ科；属水平上除互营单胞菌属和嗜热厌氧杆菌与５月样品相同
【参考文献】：
期刊论文
[1]餐厨垃圾中的不同组分厌氧消化特性研究[J]. 刘德江,侯凤兰,李瑜,马芳,陈宗轶. 中国沼气. 2018(06)
[2]餐厨垃圾厌氧消化影响因素分析[J]. 廖晓聪,高用贵,孙伟伟,王智,王干. 环境卫生工程. 2018(05)
[3]葡萄糖和甘油的酸化发酵方式探究[J]. 杨瑾,殷智,郑寅. 基因组学与应用生物学. 2018(09)
[4]以餐厨垃圾水解酸化液为碳源合成PHA研究[J]. 王攀,邱银权,陈锡腾,潘柔杏,任连海. 环境工程. 2018(06)
[5]利用餐厨垃圾水解酸化液合成PHA——耐盐菌的筛选及其产PHA特性[J]. 王攀,邱银权,陈锡腾,任连海. 环境工程. 2018(04)
[6]氨氮对反硝化型甲烷厌氧氧化细菌的影响机理研究[J]. 楼菊青,李佳萍,王析镭. 环境科学学报. 2018(08)
[7]高蛋白含量餐厨垃圾水解真菌的筛选和应用[J]. 郝杰威,何再华,周长芳,田兴军. 环境工程学报. 2018(01)
[8]脂肪酶对餐厨垃圾厌氧产气的影响[J]. 梁晶晶,苏辉. 环境工程学报. 2017(12)
[9]废水同步脱硫脱氮关键工艺参数及微生物群落结构的研究[J]. 曾勇,周俊,闫志英,张雪英,董泰丽,袁月祥,李东,李志东,刘晓风,曹沁,肖莉凡,刘文文. 环境科学学报. 2018(01)
[10]高效反硝化细菌的快速培养及群落结构多样性分析[J]. 孟婷,杨宏. 环境科学. 2017(09)
博士论文
[1]糖耐康干预自发性2型糖尿病ZDF大鼠胰岛素抵抗及机制研究[D]. 吴莉娟.成都中医药大学 2017
[2]基于动态间歇排水瞬时补料的活性污泥合成PHA新工艺研究[D]. 郭子瑞.哈尔滨工业大学 2016
[3]浓香型白酒窖泥中梭菌群落多样性与窖泥质量关联性研究[D]. 胡晓龙.江南大学 2015
[4]嗜热菌强化剩余污泥水解及短链脂肪酸积累规律研究[D]. 杨春雪.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]NAD（H）激酶调控聚-3-羟基丁酸酯的生物合成机制研究[D]. 张洁.北京化工大学 2016
[2]餐厨垃圾沼液发酵微生物制取生物聚酯的初步研究[D]. 唐昊.北京林业大学 2015
[3]餐厨垃圾单相厌氧反应器微生物群落多样性及其演替研究[D]. 谢影.重庆大学 2013
[4]产聚-β-羟基丁酸菌株筛选及发酵和提取工艺研究[D]. 董夏梦.浙江师范大学 2012
[5]混合菌群合成聚羟基烷酸最佳工艺条件研究[D]. 田婷.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3625154
【文章来源】：北京林业大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?两类ＰＨＡ的结构式；ａ，?ＰＨＢ；?ｂ，ＰＨＤ??
??结合样品的理化指标（表２．１、２．２）和群落组成（表２．３、图２．３）对各工艺单元??样品中的微生物群落特征变化进行分析，结果发现，ＣＯＤ和氨氮含量与微生物群落??的联系较密切。ＣＯＤ含量在３个工艺单元中逐渐降低，说明微生物对于有机物的利??用率逐渐升高，物种多样性和丰度逐步提高；随着ＣＯＤ含量的降低，放线菌门的平??均丰度在沼渣脱水单元中得到升高，这与杨小丽等（杨小丽等，２０１３）的研宄结果一??致，产生此现象的原因可能是沼液处理后期的Ｓ３、ＳＳ３处于有氧环境，放线菌门为好??氧异养菌，在与硝化细菌、氨氧化细菌对氧的竞争中处于优势，促进了有机物的转化，??使ＣＯＤ的去除效果提高。氨氮含量在油脂分离单元中最低，Ｓ２、ＳＳ２处于厌氧消化??的主要阶段
??时（图２．５－ｂ），ＳＳ１内的优势物种无变化。??餐厨垃圾进入发酵罐后为严格厌氧环境，其携带的细菌不适应发酵罐内的环境，??发酵体系中发酵性细菌逐渐取代原料中原有的细菌，随着沼气发酵过程的进行，餐厨??垃圾中原有的细菌菌群己经发生变化。Ｓ２厌氧发酵体系内微生物明显区别于其它２??组样品。Ｓ２在纲分类水平上的优势物种有梭菌纲（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉａ）、厌氧绳菌纲??（Ａｎａｅｒｏｌｉｎｅａｅ）；目分类水平上有厌氧绳菌目（Ａｎａｅｒｏｌｉｎｅａｌｅｓ）、嗜热厌氧杆菌目??（Ｔｈｅｒｍｏａｎａｅｒｏｂａｃｔｅｒａｌｅｓ）、梭菌目（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉａｔｅｓ）；科分类水平上有互营单胞菌科??（Ｓｙｎｔｒｏｐｈｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ）、Ｃａｌｄｉｃｏｐｒｏｂａｃｔｅｒａｃｅａｅ、厌氧绳菌科（Ａｎａｅｒｏｌｉｎｅａｃｅａｅ）；属??水平上则有互营单胞菌属、厌氧绳菌科分类下??的未命名属。ＳＳ２在纲分类水平上的优势物种较５月样品新增了?Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉａ；目分类??水平上Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔａｌｅｓ取代了?５月样品中的厌氧绳菌目；科分类水平上的互营单胞菌科??和５月样品相同、其余变为紫单胞菌科（Ｐｏｒｐｈｙｒｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ）、Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔａｃｅａｅ、??Ｆａｍｉｌｙ＿ＩＩＩ科；属水平上除互营单胞菌属和嗜热厌氧杆菌与５月样品相同
【参考文献】：
期刊论文
[1]餐厨垃圾中的不同组分厌氧消化特性研究[J]. 刘德江,侯凤兰,李瑜,马芳,陈宗轶. 中国沼气. 2018(06)
[2]餐厨垃圾厌氧消化影响因素分析[J]. 廖晓聪,高用贵,孙伟伟,王智,王干. 环境卫生工程. 2018(05)
[3]葡萄糖和甘油的酸化发酵方式探究[J]. 杨瑾,殷智,郑寅. 基因组学与应用生物学. 2018(09)
[4]以餐厨垃圾水解酸化液为碳源合成PHA研究[J]. 王攀,邱银权,陈锡腾,潘柔杏,任连海. 环境工程. 2018(06)
[5]利用餐厨垃圾水解酸化液合成PHA——耐盐菌的筛选及其产PHA特性[J]. 王攀,邱银权,陈锡腾,任连海. 环境工程. 2018(04)
[6]氨氮对反硝化型甲烷厌氧氧化细菌的影响机理研究[J]. 楼菊青,李佳萍,王析镭. 环境科学学报. 2018(08)
[7]高蛋白含量餐厨垃圾水解真菌的筛选和应用[J]. 郝杰威,何再华,周长芳,田兴军. 环境工程学报. 2018(01)
[8]脂肪酶对餐厨垃圾厌氧产气的影响[J]. 梁晶晶,苏辉. 环境工程学报. 2017(12)
[9]废水同步脱硫脱氮关键工艺参数及微生物群落结构的研究[J]. 曾勇,周俊,闫志英,张雪英,董泰丽,袁月祥,李东,李志东,刘晓风,曹沁,肖莉凡,刘文文. 环境科学学报. 2018(01)
[10]高效反硝化细菌的快速培养及群落结构多样性分析[J]. 孟婷,杨宏. 环境科学. 2017(09)
博士论文
[1]糖耐康干预自发性2型糖尿病ZDF大鼠胰岛素抵抗及机制研究[D]. 吴莉娟.成都中医药大学 2017
[2]基于动态间歇排水瞬时补料的活性污泥合成PHA新工艺研究[D]. 郭子瑞.哈尔滨工业大学 2016
[3]浓香型白酒窖泥中梭菌群落多样性与窖泥质量关联性研究[D]. 胡晓龙.江南大学 2015
[4]嗜热菌强化剩余污泥水解及短链脂肪酸积累规律研究[D]. 杨春雪.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]NAD（H）激酶调控聚-3-羟基丁酸酯的生物合成机制研究[D]. 张洁.北京化工大学 2016
[2]餐厨垃圾沼液发酵微生物制取生物聚酯的初步研究[D]. 唐昊.北京林业大学 2015
[3]餐厨垃圾单相厌氧反应器微生物群落多样性及其演替研究[D]. 谢影.重庆大学 2013
[4]产聚-β-羟基丁酸菌株筛选及发酵和提取工艺研究[D]. 董夏梦.浙江师范大学 2012
[5]混合菌群合成聚羟基烷酸最佳工艺条件研究[D]. 田婷.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3625154
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