牛糞秸稈混合產(chǎn)沼氣的菌種鑒定及發(fā)酵條件的研究

【摘要】：我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史悠久,農(nóng)產(chǎn)品種類多,產(chǎn)量高,為社會(huì)提供大量食物補(bǔ)給的同時(shí)也帶來(lái)很多農(nóng)業(yè)廢棄物,給國(guó)家?guī)?lái)很多亟待解決的社會(huì)問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題。利用農(nóng)業(yè)廢棄物進(jìn)行沼氣生產(chǎn),不但可以使農(nóng)業(yè)廢棄物變廢為寶,創(chuàng)造可再生能源,將這一生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化成化石能源,提供一定的經(jīng)濟(jì)效益,而且可以使農(nóng)業(yè)廢棄物得到妥善的處理,解決農(nóng)業(yè)廢棄物處理不當(dāng)帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題。本研究以牛糞、秸稈作為研究對(duì)象,進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷氣體,對(duì)沼液中的產(chǎn)甲烷相關(guān)菌種進(jìn)行篩分。以沼液作為篩分產(chǎn)甲烷相關(guān)菌種的來(lái)源,根據(jù)產(chǎn)甲烷菌特有的輔酶FM420在波長(zhǎng)為420 nm的光下,可見(jiàn)藍(lán)綠色熒光,進(jìn)行產(chǎn)甲烷相關(guān)菌種的篩分。利用Hungate厭氧技術(shù),對(duì)發(fā)酵沼液中的產(chǎn)甲烷微生物進(jìn)行分離培養(yǎng)和純化培養(yǎng),最終獲得2株產(chǎn)甲烷菌Lin1和Lin3。通過(guò)形態(tài)特征觀察,生理生化特性研究及遺傳學(xué)特性研究對(duì)分離出的產(chǎn)甲烷菌Lin1和Lin3進(jìn)行分類地位的確定。本研究的試驗(yàn)結(jié)果是,分離到的產(chǎn)甲烷菌Lin1為球狀菌,在固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)12~15 d可見(jiàn)邊緣整齊,透明的單菌落。可耐受的鹽度范圍為0~5%Na Cl(w/v)(最適Na Cl濃度為0%);生長(zhǎng)溫度范圍為20~40°C(最適35°C);生長(zhǎng)p H范圍6.0~9.0(最適p H 8.0);基于16S r RNA基因序列的系統(tǒng)發(fā)育分析表明菌株Lin1與熒光甲烷球菌(Methanomassiliicoccus luminyensis)在進(jìn)化關(guān)系上屬于同一分支內(nèi)。產(chǎn)甲烷菌Lin3是桿狀菌,在固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)12~15 d可見(jiàn)邊緣整齊,透明的單菌落,可耐受的鹽度范圍為0%~5%Na Cl(w/v)(最適Na Cl濃度為0%);生長(zhǎng)溫度范圍為20~40°C(最適35°C),生長(zhǎng)p H范圍6.0~9.0(最適p H 7.5),基于16S r RNA基因序列的系統(tǒng)發(fā)育分析表明,Lin3與彎曲甲烷桿菌(Methanobacterium curvum)在進(jìn)化關(guān)系上屬于同一分支內(nèi)。以兩相厭氧反應(yīng)器作為本試驗(yàn)的發(fā)酵裝置,牛糞、秸稈為混合發(fā)酵底物,在中溫37°C下,進(jìn)行沼氣發(fā)酵。對(duì)發(fā)酵的一系列理化條件進(jìn)行優(yōu)化,包括原料預(yù)處理方式,發(fā)酵起始p H值,底物濃度,底物的原料混合比例,添加產(chǎn)甲烷菌菌液等發(fā)酵條件,通過(guò)比較厭氧發(fā)酵體系所產(chǎn)生的甲烷含量,確定最優(yōu)的發(fā)酵條件。本研究得出的結(jié)果是,在37°C的發(fā)酵溫度下,將起始p H值設(shè)為7.0,原料以微生物降解為預(yù)處理方式,底物濃度設(shè)為15%、底物中牛糞和秸稈的混合比例設(shè)為1.5:1,為本試驗(yàn)的最優(yōu)發(fā)酵條件。分別將分離得到的熒光甲烷球菌(M.luminyensis)菌液和彎曲甲烷桿菌(M.curvum)菌液作為接種物,添加到以牛糞、秸稈為發(fā)酵原料的沼氣發(fā)酵體系內(nèi),結(jié)果為發(fā)酵體系內(nèi)添加產(chǎn)甲烷菌菌液的產(chǎn)甲烷量明顯高于發(fā)酵體系內(nèi)不添加接種物的產(chǎn)甲烷量。 【關(guān)鍵詞】：牛糞 秸稈 厭氧發(fā)酵 產(chǎn)甲烷菌
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S216.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-27
• 1.1 研究目的與意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究綜述11-26
• 1.2.1 生物質(zhì)能源11-14
• 1.2.2 農(nóng)業(yè)廢棄物資源化14-20
• 1.2.3 牛糞20-21
• 1.2.4 秸稈21
• 1.2.5 沼氣發(fā)酵21-26
• 1.3 存在的問(wèn)題26
• 1.4 課題來(lái)源及主要研究?jī)?nèi)容26-27
• 1.4.1 課題來(lái)源26
• 1.4.2 主要研究?jī)?nèi)容26-27
• 第2章 材料與方法27-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料27-29
• 2.1.1 沼氣發(fā)酵原料來(lái)源27
• 2.1.2 培養(yǎng)基27
• 2.1.3 試劑27-28
• 2.1.4 試劑配制28
• 2.1.5 實(shí)驗(yàn)主要儀器28-29
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法29-35
• 2.2.1 沼氣發(fā)酵條件29-31
• 2.2.2 沼液中產(chǎn)甲烷菌的分離、鑒定及生理生化特征的研究31-33
• 2.2.3 形成實(shí)驗(yàn)室沼氣發(fā)酵技術(shù)33-35
• 第3章 沼氣發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)甲烷菌的分離與鑒定35-47
• 3.1 引言35
• 3.2 沼氣發(fā)酵中產(chǎn)甲烷菌的富集培養(yǎng)35-37
• 3.3 沼氣發(fā)酵中產(chǎn)甲烷菌的分離培養(yǎng)37
• 3.4 沼氣發(fā)酵中產(chǎn)甲烷菌的純化培養(yǎng)37-39
• 3.5 產(chǎn)甲烷菌Lin1、Lin3 的 16S rRNA基因序列鑒定39-43
• 3.6 構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)43-44
• 3.7 產(chǎn)甲烷菌Lin1、Lin3 的生理生化特征研究44-46
• 3.8 本章小結(jié)46-47
• 第4章 沼氣發(fā)酵條件47-55
• 4.1 引言47
• 4.2 發(fā)酵裝置的確定47-48
• 4.3 發(fā)酵底物濃度的確定48-49
• 4.4 底物中原料混合比例的確定49-51
• 4.5 沼氣發(fā)酵的起始pH值的確定51-52
• 4.6 添加產(chǎn)甲烷菌菌液對(duì)沼氣發(fā)酵效率的影響52-54
• 4.7 本章總結(jié)54-55
• 結(jié)論55-57
• 參考文獻(xiàn)57-62
• 致謝62-63
• 附錄63-70

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產(chǎn)甲烷菌的研究進(jìn)展    郝鮮俊;洪堅(jiān)平;高文俊;

產(chǎn)甲烷菌的分離純化培養(yǎng)及其培養(yǎng)基對(duì)于菌株的選擇作用    龐德公;楊紅建;

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電化學(xué)輔助微生物厭氧系統(tǒng)產(chǎn)甲烷性能研究    解明利