產(chǎn)纖維素酶復(fù)合菌在秸稈沼氣厭氧發(fā)酵應(yīng)用中的研究

【摘要】：沼氣是一種潔凈的生物質(zhì)能源,是微生物在厭氧條件下將農(nóng)作物或禽畜糞便中的有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷氣體。農(nóng)作物秸稈中含有大量的有機物質(zhì),通過干發(fā)酵工藝不但可以減少焚燒帶來的污染,更可以作為固體有機物得到有效利用,這樣不但可以減少固體廢棄物焚燒或丟棄帶來的環(huán)境污染,又可解決當(dāng)今所面臨的能源危機。由于秸稈中的纖維素類物質(zhì)不易被直接微生物利用,限制了發(fā)酵速率和甲烷產(chǎn)氣率,所以發(fā)酵前需對秸稈進(jìn)行預(yù)處理以促進(jìn)水解過程。通過使用復(fù)合菌群預(yù)處理秸稈可完善纖維素酶體系,起到促進(jìn)水解的目的。 本文中以公主嶺市農(nóng)村秸稈為原料,通過以秸稈纖維素為唯一碳源的培養(yǎng)基,自秸稈腐熟物中馴化選育得來一組產(chǎn)纖維素酶復(fù)合菌群,測定此菌群的產(chǎn)酶能力,經(jīng)過18代傳代培養(yǎng)得到一組對秸稈纖維素分解能力較強的復(fù)合菌群,該復(fù)合菌群酶解纖維素可達(dá)1092U/g干曲,在pH6-7的范圍內(nèi)均能良好產(chǎn)酶。 使用固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基研究該復(fù)合菌群的產(chǎn)酶條件,通過實驗得出其最佳產(chǎn)酶條件為：固態(tài)曲的接種量為0.5%,培養(yǎng)溫度30℃,初始pH為6.5,作用時間60h,最適宜氮源為尿素。 實驗室自行研制一個壓力式小型模擬發(fā)酵罐,使用預(yù)處理后的秸稈進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)沼氣實驗,并通過正交試驗優(yōu)化預(yù)處理最佳條件為初始pH6.5,菌劑接種量0.2%,溫度35℃,處理時間72h,測得此時產(chǎn)氣量最大,為0.8m3,其中預(yù)處理菌種接種量,處理時間和溫度是主要影響因子。 使用該復(fù)合菌以及馴化的活性污泥在實驗室自行設(shè)計的厭氧發(fā)酵罐中擴大生產(chǎn)沼氣,通過對碳氮比,接種量,溫度,pH,接種時間,有機負(fù)荷等的研究,最后取溫度,有機負(fù)荷率,接種量和接種時間為正交試驗影響因素,進(jìn)行正交試驗,并通過效應(yīng)圖得出結(jié)論：發(fā)酵過程中溫度的變化對產(chǎn)氣量的影響是隨著溫度的的增加呈上升趨勢的,在溫度為40℃時,產(chǎn)氣量最高；同樣,接種時間對秸稈干發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響也是隨著溫度的升高逐漸升高；而接種量和處理時間超過某一范圍則會成下降趨勢。所以溫度為40℃,有機負(fù)荷率為45g/L,接種量為35%,接種時間為48h后產(chǎn)氣量達(dá)到169.5L 過使用PBA培養(yǎng)基和剛果紅鑒別培養(yǎng)基對該復(fù)合菌群的菌種組成及其相互關(guān)系進(jìn)行初步研究,,從復(fù)合菌群中分離出5株菌,說明該復(fù)合菌群中至少有5種可培養(yǎng)菌種,其中有2、3、4號菌株具有產(chǎn)纖維素酶的能力,2號與4號菌間存在協(xié)同作用,他們都與3號菌間存在競爭作用。 使用固態(tài)培養(yǎng)基將復(fù)合菌群進(jìn)行傳代培養(yǎng),得知該復(fù)合菌在連續(xù)培養(yǎng)15代時菌種組成及纖維素酶活均能保持一定的穩(wěn)定性；將該復(fù)合菌群置于自然環(huán)境中,產(chǎn)酶能力并未產(chǎn)生明顯變化。 【關(guān)鍵詞】：纖維素 復(fù)合菌群 秸稈 沼氣
【學(xué)位授予單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：S216.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 文獻(xiàn)綜述11-22
• 1.1 木質(zhì)纖維素資源及其利用11-14
• 1.1.1 纖維素類資源和利用現(xiàn)狀11
• 1.1.2 纖維素類原料生物質(zhì)預(yù)處理11-14
• 1.2 產(chǎn)纖維素酶的菌種及纖維素酶應(yīng)用14-17
• 1.2.1 纖維素酶的來源及組成14
• 1.2.2 纖維素酶的作用機制14
• 1.2.3 纖維素酶生產(chǎn)工藝14-15
• 1.2.4 纖維素酶應(yīng)用15-17
• 1.3 產(chǎn)纖維素酶微生物17-18
• 1.3.1 產(chǎn)纖維素酶微生物種類17
• 1.3.2 纖維素降解菌混合培養(yǎng)原理17-18
• 1.3.3 混合培養(yǎng)對發(fā)酵產(chǎn)物的影響18
• 1.3.4 分解纖維素的復(fù)合菌群18
• 1.4 秸稈類沼氣發(fā)酵研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4.1 沼氣工程現(xiàn)狀18-19
• 1.4.2 厭氧干發(fā)酵技術(shù)機制19
• 1.4.3 兩相厭氧發(fā)酵19-20
• 1.5 本課題研究的主要內(nèi)容20-22
• 1.5.1 選題依據(jù)和研究意義20-21
• 1.5.2 課題研究內(nèi)容21-22
• 第二章 纖維素分解復(fù)合菌群的篩選馴化22-27
• 2.1 材料與方法22-24
• 2.1.1 實驗材料22
• 2.1.2 培養(yǎng)基22
• 2.1.3 儀器和設(shè)備22-23
• 2.1.4 實驗方法23-24
• 2.2 結(jié)果與分析24-26
• 2.2.1 復(fù)合菌群在選育馴化過程中羧甲基纖維素酶活趨勢24-25
• 2.2.2 復(fù)合菌群在選育馴化過程中pH變化25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第三章 復(fù)合菌群的菌種組成及其穩(wěn)定性27-34
• 3.1 材料與方法27-28
• 3.1.1 實驗材料27
• 3.1.2 主要儀器27
• 3.1.3 實驗方法27-28
• 3.2 結(jié)果與分析28-33
• 3.2.1 復(fù)合菌群菌種中菌種分離純化28-30
• 3.2.2 各菌株利用纖維素特性30
• 3.2.3 產(chǎn)纖維素酶菌間混合培養(yǎng)對纖維素利用的影響30-31
• 3.2.4 連續(xù)傳代培養(yǎng)對復(fù)合菌群穩(wěn)定性的影響31-32
• 3.2.5 連續(xù)傳代培養(yǎng)對復(fù)合菌群產(chǎn)酶能力的影響32
• 3.2.6 環(huán)境因素對復(fù)合菌群的影響32-33
• 3.3 本章小結(jié)33-34
• 第四章 纖維素分解復(fù)合菌群處理秸稈發(fā)酵特性研究34-44
• 4.1 材料與方法34-37
• 4.1.1 實驗材料34
• 4.1.2 培養(yǎng)基34
• 4.1.3 主要試劑34
• 4.1.4 實驗儀器34-35
• 4.1.5 試驗方法35-36
• 4.1.6 測定方法36-37
• 4.2 結(jié)果與分析37-43
• 4.2.1 復(fù)合菌群產(chǎn)酶特性優(yōu)化37-39
• 4.2.2 優(yōu)化預(yù)處理條件對產(chǎn)氣的影響39-41
• 4.2.3 復(fù)合菌群發(fā)酵產(chǎn)氣最佳條件確定41-43
• 4.3 本章小結(jié)43-44
• 第五章 擴大培養(yǎng)產(chǎn)氣實驗44-50
• 5.1 實驗材料和方法44-45
• 5.1.1 實驗材料44
• 5.1.2 實驗方法44-45
• 5.1.3 發(fā)酵罐選擇45
• 5.1.4. 復(fù)合菌群預(yù)處理發(fā)酵秸稈生產(chǎn)沼氣實驗45
• 5.2 結(jié)果分析45-49
• 5.2.1 秸稈TS和C/N比測定45
• 5.2.2 有機負(fù)荷率選擇對產(chǎn)氣的影響45-46
• 5.2.3 碳氮比的選擇對產(chǎn)氣的影響46-47
• 5.2.4 預(yù)處理對秸稈產(chǎn)氣的影響47
• 5.2.5 擴大產(chǎn)氣實驗最佳發(fā)酵條件測定47-49
• 5.3 本章小結(jié)49-50
• 第六章 結(jié)論50-51
• 參考文獻(xiàn)51-54
• 致謝54-55
• 作者簡介55

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南京有望引入神奇細(xì)菌治污    南環(huán) 劉曉東

讓豬健康快樂地生長    本報記者 葛密艷

我首條垃圾聯(lián)合厭氧發(fā)酵生產(chǎn)線運行    記者 胡左

秸稈厭氧發(fā)酵制氫產(chǎn)氣量提高    錢伯章

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南京生物治污 河水一月變清    顧巍鐘

南豐生豬污物“厭氧發(fā)酵”環(huán)保又經(jīng)濟    平衛(wèi)東

傳祥垃圾處理公司“城市有機廢棄物聯(lián)合厭氧發(fā)酵示范工程”通過驗收    記者魏富強

垃圾變無味無害有機肥    記者 何穎思　通訊員 城管委

安陽污泥厭氧發(fā)酵可發(fā)電    睢曉康　學(xué)全

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厭氧纖維素降解復(fù)合菌系群落結(jié)構(gòu)及功能微生物研究    趙銀瓶

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