单相与两相厌氧工艺发酵特性及微生物生态机理比较研究

发布时间：2016-10-28 22:13

  本文关键词：单相与两相厌氧工艺发酵特性及微生物生态机理比较研究，由笔耕文化传播整理发布。

《中国农业大学》 2015年

单相与两相厌氧工艺发酵特性及微生物生态机理比较研究

任济伟  

【摘要】：两相厌氧工艺是人为将厌氧发酵过程中产酸相和产甲烷相分离,产酸相和产甲烷相的分离是优化了两者的各自功能,还是阻碍了两者的协同关系,尚存争议。针对这个问题,本研究以纤维质物料、易降解物料及含硫酸盐废水三种物料为对象,开展在不同HRT、OLR及pH的条件下单相和两相厌氧工艺的比较研究,记录两种工艺的产沼气效果、能量产出效率和系统稳定性,监测运行过程中功能菌群(细菌和产甲烷菌)的动态,系统分析和评价单相和两相厌氧工艺的机理及优劣性。主要结果如下： (1)纤维质物料(玉米秸秆),在不同运行条件下,两相厌氧工艺(Ra+Rm)的产甲烷率和能量产出都远高于单相工艺(Rs)的,分别高7.25%-32%和7.7%-32%；产酸相(Ra)促进木质纤维素的降解转化,实现稳定的产氢气产酸的作用；Ra、Rm及Rs主要细菌菌群为Bacteroidetes、 Firmicutes及Proteobacteria, Ra的菌群种类多样性远少于Rm和Rs的,发酵产酸菌主要为Prevotellaceae, Rm中菌群多样性高于Rs,两者主要菌群丰度不同；Rm的产甲烷菌基因总浓度远高于(Rs)的,两者主要产甲烷菌为甲烷微菌和甲烷杆菌。 (2)易降解类物料(木薯渣),在HRT(30d)时,单相厌氧工艺(Rs)的产甲烷率和能量产出比两相工艺(Ra+Rm)分别高3.8%和3%,在HRT(15d)+pH时,Ra+Rm的产甲烷率和能量产出比Rs的高8.6%和9.2%;两相工艺的运行更稳定,发酵周期更短,但C损失较高；在不同运行阶段,Ra、 Rm及Rs中主要细菌菌群为Bacteroidetes、 Firmicutes及Proteobacteria, Ra中菌群多样性少于Rm和Rs的,发酵产酸菌主要是Prevotella和Lactobacillus; Rm和Rs中菌群多样性差异较小,但各菌群丰度不同,Rm中Syntrophomonas、 Syntrophobacter和Desulfovibrio丰度高于Rs的；在HRT(30d)时,Rs中产甲烷菌基因浓度远高于Rm的；而在HRT(15d)+pH时,Rm的则高于Rs的；Rm和Rs优势产甲烷菌为甲烷微菌和甲烷杆菌,Rm的甲烷八叠球菌和甲烷鬃毛菌的基因浓度高于Rs的。 (3)含硫酸盐废水,不同COD/SO4-2比例条件下,多相工艺(FABR)的产沼气效率、COD和SO4-2的去除效果等都优于单相(AF)的,比例越低,优势越明显；FABR相分离特征明显,前三隔室承担COD和SO4-2去除,后面隔室承担甲烷产出。FABR细菌菌群多样性优于AF,主要菌群是Proteobacteria、 Bacteroidetes及Firmicutes,硫酸还原菌为Desulfovibrio和Desulforhabdus-Syntrophobacter; FABR和AF的优势产甲烷菌为甲烷微菌和甲烷鬃毛菌,FABR的产甲烷菌基因总浓度高于AF的,而且沿隔室逐渐升高。 综上所述,在不同物料性质、HRT、 OLR及pH的条件下,单相和两相厌氧工艺的运行效果存在差异。纤维质类物料,不管运行条件如何变化,两相工艺的产甲烷率和能量产出都高于单相工艺,产酸相对纤维素和半纤维素的降解起重要作用。易降解类物料,在长HRT条件下,单相工艺具有优势,而短HRT条件下,两相工艺运行效果更为突出。多相工艺处理含硫酸盐废水的效果(产气率和S04-2去除)远高于单相工艺的。

【关键词】：
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703;X172
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 蒋永荣;周亶;容翠娟;邓秀梅;周若梅;覃梅连;黄清辉;;高效硫酸盐还原菌的分离及特性研究[J];环境科学与技术;2009年11期

2 李清雪;李龙和;王欣;范超;;COD/SO_4~(2-)值对厌氧处理高浓度硫酸盐废水的影响[J];中国给水排水;2007年13期

3 王爱杰,王丽燕,任南琪,杜大仲;硫酸盐废水生物处理工艺研究进展[J];哈尔滨工业大学学报;2004年11期

4 蒋永荣;胡明成;李学军;农以宁;邓秀梅;容翠娟;周若梅;韦添尹;;ABR处理硫酸盐有机废水的相分离特性研究[J];环境科学;2010年07期

5 程序;梁近光;郑恒受;朱万斌;;中国“产业沼气”的开发及其应用前景[J];农业工程学报;2010年05期

6 朱瑾;叶小梅;常志州;许智;杜静;;不同因素对秸秆两相厌氧消化的影响[J];农业工程学报;2011年S1期

7 薛秀玲;李孟迪;;浊度仪法快速测定水体中硫酸盐含量[J];环境工程学报;2013年04期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 乔华军;蒋文化;姜涛;马三剑;;UASB工艺处理秸秆乙醇废水的厌氧研究[J];安徽化工;2010年06期

2 周宇昭;蒋文化;张晔;戴庆武;马三剑;;UASB反应器处理制药废水的实验研究[J];安徽化工;2011年02期

3 左秀锦;巩潇;曹建明;苏荣梅;王永波;;有机固体废弃物厌氧发酵处理的研究进展[J];安徽农业科学;2008年21期

4 欧阳峰;张丹;张鹏;;Fenton氧化预处理天然气净化检修废水的研究[J];安徽农业科学;2009年03期

5 张一波;邹华;;富马酸废水厌氧处理试验研究[J];安徽农业科学;2009年04期

6 李娟红;张贵清;刘忻;蒋京东;马三剑;;UASB反应器处理马铃薯加工废水的研究[J];安徽农业科学;2009年07期

7 王志刚;浦跃武;;升流式厌氧污泥床工艺处理木薯酒精废水研究[J];安徽农业科学;2010年31期

8 刘琼;;抗生素废水中氮的转化特性研究[J];安徽农业科学;2011年11期

9 孔德芳;邵玉敏;陈涛;王惠英;宋宏杰;;水解酸化-改良UASB最佳运行参数研究[J];安徽农业科学;2012年07期

10 韩志刚;陈贤文;张冲;王敦煌;杨树洪;;红泥塑料沼气工程在水葫芦治理上的中试研究——古田县水口镇朝天桥红泥塑料水葫芦处理示范沼气工程[J];阳光能源;2010年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张庆国;杨书运;吴朝;李鉴清;朱雅莉;;沿巢湖地区沼气能源规模化生产利用模式的探讨及生态效益分析[A];安徽新能源技术创新与产业发展博士科技论坛论文集[C];2010年

2 黄益平;夏伟;邹鑫;刘毅;徐景富;刘爽;;EGSB反应器中毒后快速恢复活性[A];中国化工学会2011年年会暨第四届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛论文集[C];2011年

3 马丽卫;翟海瑞;王倩;张利娟;杨劲松;;乳制品公司废水处理的研究进展[A];管产学研助推食品安全重庆高峰论坛——2011年中国农业工程学会农产品加工及贮藏工程分会学术年会暨全国食品科学与工程博士生学术论坛论文集[C];2011年

4 苑建伟;邱凌;刘娟娟;杨鹏;;IC厌氧反应器在废水处理中的应用[A];沼气产业化发展研讨会论文选编[C];2005年

5 解庆林;李丽芳;李亚伟;;微氧厌氧生物脱硫技术实验研究[A];中国环境保护优秀论文集（2005）（下册）[C];2005年

6 吴满昌;孙可伟;李如燕;;城市有机生活垃圾高温干式厌氧消化工艺[A];四川省农村固体废弃物循环再生利用[C];2006年

7 黄益平;古共伟;叶易春;夏伟;徐景富;杨勇;刘毅;邹鑫;;酒精废水的甲烷化应用[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集（下）[C];2009年

8 左剑恶;邢薇;孙寓姣;;利用分子生物技术对厌氧颗粒污泥中微生物种群结构的研究[A];中国农村能源行业协会第四届全国会员代表大会新农村、新能源、新产业论坛生物质开发与利用青年学术研讨会论文集[C];2006年

9 赵希锦;田庆华;王维;杨斌中;;S-诱抗素生产废水处理工艺改进研究[A];2012中国环境科学学会学术年会论文集（第二卷）[C];2012年

10 陆冬;李振华;雷长发;;餐厨垃圾处理厂沼气资源化利用方式探讨[A];全国排水委员会2012年年会论文集[C];2012年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 陈小光;超高效螺旋式厌氧反应器三相流动特性的研究[D];浙江大学;2011年

2 谢斌飞;淀粉/纤维素类生物质发酵联产氢气和甲烷的机理研究[D];浙江大学;2009年

3 蔡友华;嗜热厌氧杆菌工程菌（Δldh）的构建及其廉价生物质乙醇发酵的研究[D];华南理工大学;2011年

4 李淼;湖南城郊型新农村规划理论体系的构建与实证研究[D];湖南农业大学;2011年

5 李贺;折流板管状空气阴极微生物燃料电池构建及产电特性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

6 郑国臣;CSTR和ABR处理有机废水产氢产甲烷特征与效能[D];哈尔滨工业大学;2010年

7 池勇志;微波结合碱解预处理改善剩余污泥厌氧消化效能的研究[D];天津大学;2010年

8 吴正松;城镇生活垃圾与污水厂污泥一体化处理技术研究[D];重庆大学;2011年

9 叶小梅;水葫芦厌氧发酵特性及工艺技术研究[D];南京农业大学;2011年

10 赵玲;生物预处理玉米秸秆厌氧干发酵特性及沼渣基质利用的研究[D];沈阳农业大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 武少伟;铁锰硅对凤眼莲生物质结构的影响[D];华中农业大学;2010年

2 沈小华;生产性IC反应器的启动及“酸化”研究[D];郑州大学;2010年

3 牛娜;林可霉素废水处理工艺及启动研究[D];郑州大学;2010年

4 任军俊;同步除硫脱氮除磷微生物筛选及对矿区废水处理实验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

5 李冰;海绵铁过滤—水解酸化—膜生物反应器组合工艺处理印染废水的研究[D];中国海洋大学;2010年

6 孙润超;维生素C行业清洁生产分析及废水厌氧启动研究[D];河南工业大学;2010年

7 李永华;紫外诱变纤维素分解菌降解木薯渣的研究[D];河南工业大学;2010年

8 虞伟权;预处理技术在大型污水处理厂COD减排中的效能研究[D];浙江大学;2010年

9 唐雅琴;红假单胞菌产氢的应用基础研究[D];昆明理工大学;2009年

10 李永灿;餐厨垃圾厌氧发酵过程酶学表征[D];江南大学;2010年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李亚新,储江林,池勇志;无色硫细菌氧化SRB还原硫酸盐产物硫化氢生成单质硫[J];城市环境与城市生态;2002年05期

2 孔淑琼;张宏涛;;SRB处理硫酸盐废水的静态试验研究[J];长江大学学报(自科版)理工卷;2006年01期

3 林杰;快速、精确测定硫酸根含量新方法[J];纯碱工业;2004年04期

4 赵丹,任南琪,王爱杰;pH、ORP制约的产酸相发酵类型及顶级群落[J];重庆环境科学;2003年02期

5 宋柳霆;刘丛强;王中良;梁莉莉;;贵州红枫湖硫酸盐来源及循环过程的硫同位素地球化学研究[J];地球化学;2008年06期

6 冯颖,康勇,张忠国;含重金属离子酸性废水的厌氧生物处理[J];环境科学与技术;2004年06期

7 陈效;孙立苹;徐盈;杨方星;;硫酸盐还原菌的分离和生理特性研究[J];环境科学与技术;2006年09期

8 姚永进,洪水皆;荧光法测定微量硫酸盐的研究[J];干旱环境监测;1992年01期

9 姚传忠,张克强,季民,阎怀国,雷英春;排硫硫杆菌生物强化处理含硫废水[J];中国给水排水;2004年02期

10 李清雪;李龙和;王欣;范超;;COD/SO_4~(2-)值对厌氧处理高浓度硫酸盐废水的影响[J];中国给水排水;2007年13期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 万雪松;硫酸盐转化菌的分离筛选与生长特性研究[D];四川大学;2003年

2 陈文花;市政污泥厌氧发酵产氢的试验研究[D];福建师范大学;2007年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 刘德啟 ,张景伟,夏志新;不完全厌氧工艺池体设计与控制(Ⅱ)[J];信阳师范学院学报(自然科学版);1999年02期

2 崔清洁;赵大传;倪寿清;朱艳秋;于乐锋;;应用于糖果生产废水处理的两段厌氧工艺研究[J];山东大学学报(理学版);2007年05期

3 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 张萍;冼萍;韦旭;冯晶;李畅;;聚硫橡胶废水厌氧工艺处理的试验研究[A];2007中国环境科学学会学术年会优秀论文集（上卷）[C];2007年

2 倪寿清;崔清洁;;两阶段连续厌氧工艺处理糖果废水的研究[A];中国化学会第八届水处理化学大会暨学术研讨会论文集[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 任济伟;单相与两相厌氧工艺发酵特性及微生物生态机理比较研究[D];中国农业大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 章育铭;两相厌氧工艺处理高浓度中药废水启动及运行调控研究[D];哈尔滨工业大学;2006年

2 荣江秀;ABR+AF厌氧工艺处理列车集便废水[D];天津大学;2012年

3 韩锋;两相厌氧工艺处理赖氨酸废水的研究[D];江南大学;2010年

4 赵金;两相厌氧工艺处理甲醇废水的生产性试验研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

5 毛羽;几种厌氧工艺处理沤麻废水的实验研究[D];云南师范大学;2005年

6 高飞;水解—外循环厌氧工艺处理甲醇废水的生产性试验研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

7 王丹妹;三阶段两相厌氧工艺处理皂素废水的研究[D];武汉工程大学;2006年

  本文关键词：单相与两相厌氧工艺发酵特性及微生物生态机理比较研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：157191