餐厨垃圾固态厌氧消化过程内源性抑制效应研究
发布时间：2021-10-24 18:28
随着城市化进程的加速和居民生活消费水平的提高，餐厨垃圾的产量与日俱增，对其进行高效安全的处置日益成为人们关注的焦点。传统处置方式单纯追求减量化，忽视废弃物的能源化和资源化利用，存在诸多问题，如二次污染、生物安全等，其处置形式的简单粗放性已无法适应社会发展的需求。厌氧消化处理技术具有二次污染率低、生物安全性强以及资源化能源化效率高等优势，已成为餐厨垃圾高效处置的研究热点。固态厌氧消化具有处理效率高、出料量少、废弃物资源化程度高等优势，然而其物料混合程度低及体系传质效果差的特点容易导致代谢产物局部过量累积而形成严重的反馈抑制。作为餐厨垃圾主要成分的代谢产物，挥发性脂肪酸（VFA）和氨氮对厌氧消化活性的抑制作用尤为明显。本论文以固态厌氧消化反应器启动运行数据为基础，确定VFA和氨氮为内源性抑制餐厨垃圾厌氧消化过程的主要因素；对两个抑制因素单独设置浓度梯度实验，通过考察厌氧消化效能、主要代谢产物和特征活性物质浓度等指标的变化解析抑制效应对厌氧消化途径变化的影响，采用PCR-DGGE技术从分子生态学角度揭示抑制效应影响微生物群落结构及其活性的原因；并提出通过控制氨氮浓度缓解VFA抑制，提高餐厨垃...
【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】：93 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 概述
1.1.1 餐厨垃圾基本特性
1.1.2 餐厨垃圾厌氧消化特性
1.2 国内外研究现状
1.2.1 餐厨垃圾厌氧消化过程的主要影响因素研究
1.2.2 餐厨垃圾厌氧消化工艺研究进展
1.2.3 餐厨垃圾厌氧消化微生物群落分析概况
1.3 本论文主要研究内容
1.3.1 立体依据和研究意义
1.3.2 本论文主要研究内容
第二章 餐厨垃圾固态厌氧消化反应器启动运行研究
2.1 前言
2.2 材料与方法
2.2.1 餐厨垃圾与接种污泥
2.2.2 实验装置及流程
2.2.3 分析方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 反应器启动阶段产气累积及产甲烷活性变化
2.3.2 反应器启动阶段主要水解产物浓度变化
2.3.3 反应器启动阶段特征活性物质表征性变化
2.4 本章小结
第三章 内源挥发性脂肪酸抑制餐厨垃圾厌氧消化活性研究
3.1 前言
3.2 材料与方法
3.2.1 实验设计
3.2.2 反应装置
3.2.3 分析方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 不同物料负荷下餐厨垃圾厌氧消化产沼气分析
3.3.2 不同物料负荷条件下反应体系 VFA 累积情况分析
3.3.3 物料负荷变化对微生物胞外多聚物含量及成分影响
3.3.4 相关辅酶在 VFA 抑制厌氧消化过程的变化
3.4 本章小结
第四章 VFA 积累对厌氧消化体系微生物群落演替影响研究
4.1 前言
4.2 样品采集
4.3 主要试剂及仪器
4.3.1 主要仪器及设备
4.3.2 主要试剂
4.4 实验步骤
4.4.1 提取污泥 DNA
4.4.2 琼脂糖凝胶电泳
4.4.3 细菌、古菌基因片段的 PCR 扩增
4.4.4 DGGE
4.5 结果与讨论
4.5.1 不同物料负荷条件下微生物群落结构的变化
4.5.2 不同物料负荷条件下微生物群落数据化分析
4.5.3 克隆测序结果及分析
4.6 本章小结
第五章 氨氮浓度对餐厨垃圾厌氧消化过程抑制效应研究
5.1 前言
5.2 实验设计
5.3 测定及分析方法
5.3.1 TS 和 VS 的测定采用重量法
5.3.2 氨氮的测定采用水杨酸法
5.3.3 有机酸的测定
5.3.4 乙酰辅酶 A 和辅酶 F420测定
5.3.5 TOC 的测定
5.3.6 产气速率拟合采用 Gauss 方程
5.4 结果与分析
5.4.1 不同氨氮浓度条件下沼气累积情况分析
5.4.2 不同氨氮浓度条件下有机碳去除情况
5.4.3 氨氮浓度变化对反应体系挥发性脂肪酸积累的影响
5.4.4 氨氮浓度变化对微生物胞外多聚物（EPS）含量及成分影响
5.4.5 相关辅酶在氨氮抑制厌氧消化过程的变化
5.5 本章小结
第六章 氨氮浓度对厌氧消化过程微生物群落结构及功能影响
6.1 样品采集
6.2 主要试剂与仪器
6.3 实验步骤与方法
6.4 结果与讨论
6.4.1 水解酸化细菌群落结构演替分析
6.4.2 产甲烷古菌群落结构演替分析
6.4.3 克隆测序结果及分析
6.5 本章小结
第七章 氨氮缓解 VFA 抑制餐厨垃圾固态厌氧消化过程的原位调控研究
7.1 前言
7.2 实验材料与方法
7.2.1 实验设计
7.2.2 实验装置
7.2.3 餐厨垃圾与接种污泥
7.2.4 分析方法
7.3 结果与讨论
7.3.1 不同氨氮浓度条件下产气分析
7.3.2 不同氨氮浓度条件下含碳有机化合物变化情况
7.3.3 不同氨氮浓度条件下反应体系 pH 值及游离氨变化情况
7.4 本章小结
主要结论与展望
主要结论
展望
论文创新点
致谢
参考文献
附录 作者在攻读博士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]餐厨垃圾处理与资源化技术进展[J]. 陈锷,顾向阳. 环境研究与监测. 2012(03)
[2]梯度负荷下果蔬垃圾厌氧消化性能及微生物群落结构的研究[J]. 史宏伟,邹德勋,左剑恶,刘研萍,朱保宁,李秀金,毛菁菁. 环境科学学报. 2012(01)
[3]不同温度猪粪厌氧发酵甲烷产量和产能实验[J]. 魏荣荣,成官文,罗介均,梁凌,朱宗强,徐珊,韦文渊. 农机化研究. 2010(04)
[4]餐厨垃圾特性及其厌氧消化性能研究[J]. 李荣平,葛亚军,王奎升,李秀金,庞云芝. 可再生能源. 2010(01)
[5]PCR-DGGE技术在细菌多样性研究中的条件优化[J]. 江云飞,蔡柏岩. 生物技术. 2009(05)
[6]pH调控对厨余物厌氧发酵产沼气的影响[J]. 赵明星,严群,阮文权,邹华,徐岩. 生物加工过程. 2008(04)
[7]有机固体废物干法厌氧发酵技术研究综述[J]. 叶小梅,常志州. 生态与农村环境学报. 2008(02)
[8]PCR-DGGE技术对城市餐厨垃圾堆肥中细菌种群结构分析[J]. 刘有胜,杨朝晖,曾光明,肖勇,杨恋,徐峥勇. 环境科学学报. 2007(07)
[9]DNA提取方法对活性污泥微生物多样性PCR-DGGE检测的影响[J]. 李鹏,毕学军,汝少国. 安全与环境学报. 2007(02)
[10]PCR-DGGE法用于活性污泥系统中微生物群落结构变化的解析[J]. 刘新春,吴成强,张昱,杨敏,李红岩. 生态学报. 2005(04)
博士论文
[1]厌氧菌群发酵制氢的定向强化及其机制解析[D]. 黄振兴.江南大学 2013
本文编号：3455765
【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】：93 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 概述
1.1.1 餐厨垃圾基本特性
1.1.2 餐厨垃圾厌氧消化特性
1.2 国内外研究现状
1.2.1 餐厨垃圾厌氧消化过程的主要影响因素研究
1.2.2 餐厨垃圾厌氧消化工艺研究进展
1.2.3 餐厨垃圾厌氧消化微生物群落分析概况
1.3 本论文主要研究内容
1.3.1 立体依据和研究意义
1.3.2 本论文主要研究内容
第二章 餐厨垃圾固态厌氧消化反应器启动运行研究
2.1 前言
2.2 材料与方法
2.2.1 餐厨垃圾与接种污泥
2.2.2 实验装置及流程
2.2.3 分析方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 反应器启动阶段产气累积及产甲烷活性变化
2.3.2 反应器启动阶段主要水解产物浓度变化
2.3.3 反应器启动阶段特征活性物质表征性变化
2.4 本章小结
第三章 内源挥发性脂肪酸抑制餐厨垃圾厌氧消化活性研究
3.1 前言
3.2 材料与方法
3.2.1 实验设计
3.2.2 反应装置
3.2.3 分析方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 不同物料负荷下餐厨垃圾厌氧消化产沼气分析
3.3.2 不同物料负荷条件下反应体系 VFA 累积情况分析
3.3.3 物料负荷变化对微生物胞外多聚物含量及成分影响
3.3.4 相关辅酶在 VFA 抑制厌氧消化过程的变化
3.4 本章小结
第四章 VFA 积累对厌氧消化体系微生物群落演替影响研究
4.1 前言
4.2 样品采集
4.3 主要试剂及仪器
4.3.1 主要仪器及设备
4.3.2 主要试剂
4.4 实验步骤
4.4.1 提取污泥 DNA
4.4.2 琼脂糖凝胶电泳
4.4.3 细菌、古菌基因片段的 PCR 扩增
4.4.4 DGGE
4.5 结果与讨论
4.5.1 不同物料负荷条件下微生物群落结构的变化
4.5.2 不同物料负荷条件下微生物群落数据化分析
4.5.3 克隆测序结果及分析
4.6 本章小结
第五章 氨氮浓度对餐厨垃圾厌氧消化过程抑制效应研究
5.1 前言
5.2 实验设计
5.3 测定及分析方法
5.3.1 TS 和 VS 的测定采用重量法
5.3.2 氨氮的测定采用水杨酸法
5.3.3 有机酸的测定
5.3.4 乙酰辅酶 A 和辅酶 F420测定
5.3.5 TOC 的测定
5.3.6 产气速率拟合采用 Gauss 方程
5.4 结果与分析
5.4.1 不同氨氮浓度条件下沼气累积情况分析
5.4.2 不同氨氮浓度条件下有机碳去除情况
5.4.3 氨氮浓度变化对反应体系挥发性脂肪酸积累的影响
5.4.4 氨氮浓度变化对微生物胞外多聚物（EPS）含量及成分影响
5.4.5 相关辅酶在氨氮抑制厌氧消化过程的变化
5.5 本章小结
第六章 氨氮浓度对厌氧消化过程微生物群落结构及功能影响
6.1 样品采集
6.2 主要试剂与仪器
6.3 实验步骤与方法
6.4 结果与讨论
6.4.1 水解酸化细菌群落结构演替分析
6.4.2 产甲烷古菌群落结构演替分析
6.4.3 克隆测序结果及分析
6.5 本章小结
第七章 氨氮缓解 VFA 抑制餐厨垃圾固态厌氧消化过程的原位调控研究
7.1 前言
7.2 实验材料与方法
7.2.1 实验设计
7.2.2 实验装置
7.2.3 餐厨垃圾与接种污泥
7.2.4 分析方法
7.3 结果与讨论
7.3.1 不同氨氮浓度条件下产气分析
7.3.2 不同氨氮浓度条件下含碳有机化合物变化情况
7.3.3 不同氨氮浓度条件下反应体系 pH 值及游离氨变化情况
7.4 本章小结
主要结论与展望
主要结论
展望
论文创新点
致谢
参考文献
附录 作者在攻读博士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]餐厨垃圾处理与资源化技术进展[J]. 陈锷,顾向阳. 环境研究与监测. 2012(03)
[2]梯度负荷下果蔬垃圾厌氧消化性能及微生物群落结构的研究[J]. 史宏伟,邹德勋,左剑恶,刘研萍,朱保宁,李秀金,毛菁菁. 环境科学学报. 2012(01)
[3]不同温度猪粪厌氧发酵甲烷产量和产能实验[J]. 魏荣荣,成官文,罗介均,梁凌,朱宗强,徐珊,韦文渊. 农机化研究. 2010(04)
[4]餐厨垃圾特性及其厌氧消化性能研究[J]. 李荣平,葛亚军,王奎升,李秀金,庞云芝. 可再生能源. 2010(01)
[5]PCR-DGGE技术在细菌多样性研究中的条件优化[J]. 江云飞,蔡柏岩. 生物技术. 2009(05)
[6]pH调控对厨余物厌氧发酵产沼气的影响[J]. 赵明星,严群,阮文权,邹华,徐岩. 生物加工过程. 2008(04)
[7]有机固体废物干法厌氧发酵技术研究综述[J]. 叶小梅,常志州. 生态与农村环境学报. 2008(02)
[8]PCR-DGGE技术对城市餐厨垃圾堆肥中细菌种群结构分析[J]. 刘有胜,杨朝晖,曾光明,肖勇,杨恋,徐峥勇. 环境科学学报. 2007(07)
[9]DNA提取方法对活性污泥微生物多样性PCR-DGGE检测的影响[J]. 李鹏,毕学军,汝少国. 安全与环境学报. 2007(02)
[10]PCR-DGGE法用于活性污泥系统中微生物群落结构变化的解析[J]. 刘新春,吴成强,张昱,杨敏,李红岩. 生态学报. 2005(04)
博士论文
[1]厌氧菌群发酵制氢的定向强化及其机制解析[D]. 黄振兴.江南大学 2013
本文编号：3455765
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3455765.html
