产纤维素酶复合菌在秸秆沼气厌氧发酵应用中的研究

发布时间：2020-07-15 11:12

【摘要】：沼气是一种洁净的生物质能源,是微生物在厌氧条件下将农作物或禽畜粪便中的有机质转化为甲烷气体。农作物秸秆中含有大量的有机物质,通过干发酵工艺不但可以减少焚烧带来的污染,更可以作为固体有机物得到有效利用,这样不但可以减少固体废弃物焚烧或丢弃带来的环境污染,又可解决当今所面临的能源危机。由于秸秆中的纤维素类物质不易被直接微生物利用,限制了发酵速率和甲烷产气率,所以发酵前需对秸秆进行预处理以促进水解过程。通过使用复合菌群预处理秸秆可完善纤维素酶体系,起到促进水解的目的。本文中以公主岭市农村秸秆为原料,通过以秸秆纤维素为唯一碳源的培养基,自秸秆腐熟物中驯化选育得来一组产纤维素酶复合菌群,测定此菌群的产酶能力,经过18代传代培养得到一组对秸秆纤维素分解能力较强的复合菌群,该复合菌群酶解纤维素可达1092U/g干曲,在pH6-7的范围内均能良好产酶。使用固态发酵培养基研究该复合菌群的产酶条件,通过实验得出其最佳产酶条件为：固态曲的接种量为0.5%,培养温度30℃,初始pH为6.5,作用时间60h,最适宜氮源为尿素。实验室自行研制一个压力式小型模拟发酵罐,使用预处理后的秸秆进行发酵产沼气实验,并通过正交试验优化预处理最佳条件为初始pH6.5,菌剂接种量0.2%,温度35℃,处理时间72h,测得此时产气量最大,为0.8m3,其中预处理菌种接种量,处理时间和温度是主要影响因子。使用该复合菌以及驯化的活性污泥在实验室自行设计的厌氧发酵罐中扩大生产沼气,通过对碳氮比,接种量,温度,pH,接种时间,有机负荷等的研究,最后取温度,有机负荷率,接种量和接种时间为正交试验影响因素,进行正交试验,并通过效应图得出结论：发酵过程中温度的变化对产气量的影响是随着温度的的增加呈上升趋势的,在温度为40℃时,产气量最高；同样,接种时间对秸秆干发酵产气量的影响也是随着温度的升高逐渐升高；而接种量和处理时间超过某一范围则会成下降趋势。所以温度为40℃,有机负荷率为45g/L,接种量为35%,接种时间为48h后产气量达到169.5L 过使用PBA培养基和刚果红鉴别培养基对该复合菌群的菌种组成及其相互关系进行初步研究,,从复合菌群中分离出5株菌,说明该复合菌群中至少有5种可培养菌种,其中有2、3、4号菌株具有产纤维素酶的能力,2号与4号菌间存在协同作用,他们都与3号菌间存在竞争作用。使用固态培养基将复合菌群进行传代培养,得知该复合菌在连续培养15代时菌种组成及纤维素酶活均能保持一定的稳定性；将该复合菌群置于自然环境中,产酶能力并未产生明显变化。
【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S216.4

【参考文献】