污泥厌氧消化过程中乙酸累积的微生态机理研究
发布时间：2021-02-07 17:09
污泥厌氧消化过程中会产生许多中间产物,主要是短链有机酸类。其中,乙酸是主要的中间产物之一,也是有机化工行业的重要生产原料。通过厌氧消化,将污泥的有机成分尽可能多地转化成乙酸,再通过耦合系统转化为高附加值生物化学品,不仅可使污泥获得稳定化、无害化处理,而且也可使其中的有机成分得到更好的利用,这是实现资源化再利用的一条新途径。近年来,混合培养生物技术已经成为一个非常有前景的发展方向。与传统纯培养方法通过筛选高效微生物或基因改造的思路不同,混合培养生物技术运用的是生态学的观点,通过选择压力对微生物菌群进行调控。在产酸反应器中,为了取得最佳的产酸效果,产甲烷抑制剂就是一种常用的选择压力。它可以在不影响产酸微生物的同时,使短链有机酸等中间代谢产物不被产甲烷菌消耗。本论文以市政污泥为模式底物,利用环境微生物分子生态学技术,在种群和群落水平上研究了产甲烷抑制状态下污泥厌氧消化过程中碳流方向、确定了菌群结构与乙酸累积之间的关系、阐明了各菌群对乙酸累积的贡献、回答了乙酸的累积是如何通过菌群竞争机制来控制等问题,为污泥厌氧消化制备乙酸奠定了理论基础。主要的研究结果如下:1.建立了同型乙酸菌免培养的快速定量...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
葡萄糖混合酸发酵的生化代谢网络Fig.1-1Bioreactionnetworkproposedforthemixedculturefermentationofglucose产酸阶段的生物群落组成中，尽管有细菌、原生动物和真菌的存在，但是起决定作用的还是细菌
Fig. 1-2 A phylogenetic tree containing representative syntrophic bacterial species随着厌氧分离培养技术的逐步改进，越来越多的SAB得到分离。迄今为止，已有12个属、19个种(亚种)被系统地描述，成为一个独立的系统发育分支（图1-2）。16S rRNA序列分析表明，己知的专性互营菌位于系统发育树上的两个分支。其中一支属于革兰氏阴性的δ-变形菌纲，包括Syntrophus、Syntrophobacter、Desulfoglaeba、Desulfovibrio和Pelobacter等属，与硫酸盐还原菌关系密切。另外一支为低G+C革兰氏阳性菌分支，以Pelotomaculum, Syntrophobotulus. Syntrophomonadaceae ， Syntrophomonas 和Syntrophothermus属为代表,与Clostridium有一定的亲缘关系，但区别于其他的Clostridia。近几年，分子生物学引入进一步推动了产氢产乙酸菌的生理生态学特性研究，详见§1.2.3。1.2.2.2 同型乙酸菌同型乙酸菌(Homoacetogen, HOMA)是一类能够通过厌氧乙酰CoA途径将2分子的CO2还原为乙酸的厌氧微生物
2O （1-2）如图1-3所示，厌氧乙酰CoA途径由两条还原支路组成(甲基支路和羰基支路)。当同型乙酸菌以CO2/H2为底物时，以氢气为能源，利用该代谢途径同化CO2作为碳源。当以葡萄糖为底物时，1分子的葡萄糖通过EMP途径生成2分子乙酸。葡萄糖的C3和C4转化为CO2释放到细胞外，第3分子的乙酸再由外源CO2通过乙酰CoA途径合成。亦即无论在自养还是异养生长方式下，外源的CO2对同型乙酸菌的生长都是必不可少的[75]。1994年，Drake等[76]给出了HOMA的三个判据：(1)能将CO2还原为乙酰辅酶A; (2)在乙酰CoA途径末端接受电子,并与能量的贮存相耦联; (3)固定CO2作为细胞的碳源。根据该定义，乙酰CoA的合成途径是定义同型乙酸菌的关键所在
【参考文献】：
期刊论文
[1]厌氧生境体系中产氢产乙酸细菌的FISH定量解析[J]. 李艳娜,许科伟,堵国成,陈坚,刘和. 微生物学报. 2007(06)
[2]同型乙酸菌研究进展及应用前景[J]. 郭蔚,刘成,邹少兰,张敏华. 应用与环境生物学报. 2006(06)
[3]厌氧颗粒污泥中微生物种群变化的分子生物学解析[J]. 孙寓姣,左剑恶,李建平,鲁颐琼. 中国环境科学. 2006(02)
[4]微生物分子生态技术:16S rRNA/DNA方法[J]. 张彤,方汉平. 微生物学通报. 2003(02)
博士论文
[1]城市污泥厌氧发酵产酸条件优化及其机理研究[D]. 刘晓玲.江南大学 2008
[2]废水产氢产酸/同型产乙酸耦合系统厌氧发酵产酸工艺及条件优化[D]. 聂艳秋.江南大学 2007
[3]生态因子对硫酸盐还原系统中微生物群落动态影响的表征[D]. 赵阳国.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3022546
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
葡萄糖混合酸发酵的生化代谢网络Fig.1-1Bioreactionnetworkproposedforthemixedculturefermentationofglucose产酸阶段的生物群落组成中，尽管有细菌、原生动物和真菌的存在，但是起决定作用的还是细菌
Fig. 1-2 A phylogenetic tree containing representative syntrophic bacterial species随着厌氧分离培养技术的逐步改进，越来越多的SAB得到分离。迄今为止，已有12个属、19个种(亚种)被系统地描述，成为一个独立的系统发育分支（图1-2）。16S rRNA序列分析表明，己知的专性互营菌位于系统发育树上的两个分支。其中一支属于革兰氏阴性的δ-变形菌纲，包括Syntrophus、Syntrophobacter、Desulfoglaeba、Desulfovibrio和Pelobacter等属，与硫酸盐还原菌关系密切。另外一支为低G+C革兰氏阳性菌分支，以Pelotomaculum, Syntrophobotulus. Syntrophomonadaceae ， Syntrophomonas 和Syntrophothermus属为代表,与Clostridium有一定的亲缘关系，但区别于其他的Clostridia。近几年，分子生物学引入进一步推动了产氢产乙酸菌的生理生态学特性研究，详见§1.2.3。1.2.2.2 同型乙酸菌同型乙酸菌(Homoacetogen, HOMA)是一类能够通过厌氧乙酰CoA途径将2分子的CO2还原为乙酸的厌氧微生物
2O （1-2）如图1-3所示，厌氧乙酰CoA途径由两条还原支路组成(甲基支路和羰基支路)。当同型乙酸菌以CO2/H2为底物时，以氢气为能源，利用该代谢途径同化CO2作为碳源。当以葡萄糖为底物时，1分子的葡萄糖通过EMP途径生成2分子乙酸。葡萄糖的C3和C4转化为CO2释放到细胞外，第3分子的乙酸再由外源CO2通过乙酰CoA途径合成。亦即无论在自养还是异养生长方式下，外源的CO2对同型乙酸菌的生长都是必不可少的[75]。1994年，Drake等[76]给出了HOMA的三个判据：(1)能将CO2还原为乙酰辅酶A; (2)在乙酰CoA途径末端接受电子,并与能量的贮存相耦联; (3)固定CO2作为细胞的碳源。根据该定义，乙酰CoA的合成途径是定义同型乙酸菌的关键所在
【参考文献】：
期刊论文
[1]厌氧生境体系中产氢产乙酸细菌的FISH定量解析[J]. 李艳娜,许科伟,堵国成,陈坚,刘和. 微生物学报. 2007(06)
[2]同型乙酸菌研究进展及应用前景[J]. 郭蔚,刘成,邹少兰,张敏华. 应用与环境生物学报. 2006(06)
[3]厌氧颗粒污泥中微生物种群变化的分子生物学解析[J]. 孙寓姣,左剑恶,李建平,鲁颐琼. 中国环境科学. 2006(02)
[4]微生物分子生态技术:16S rRNA/DNA方法[J]. 张彤,方汉平. 微生物学通报. 2003(02)
博士论文
[1]城市污泥厌氧发酵产酸条件优化及其机理研究[D]. 刘晓玲.江南大学 2008
[2]废水产氢产酸/同型产乙酸耦合系统厌氧发酵产酸工艺及条件优化[D]. 聂艳秋.江南大学 2007
[3]生态因子对硫酸盐还原系统中微生物群落动态影响的表征[D]. 赵阳国.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3022546
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