沼氣發(fā)酵復(fù)合菌系及其在牛糞厭氧發(fā)酵中的應(yīng)用

【摘要】： 以自然沼液為接種物,利用限制性培養(yǎng)技術(shù),構(gòu)建得到1組35℃下遺傳穩(wěn)定、產(chǎn)甲烷量高的沼氣發(fā)酵復(fù)合菌系。利用16S rDNA克隆文庫技術(shù)研究了該復(fù)合菌系的菌種組成多樣性,并通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)獲得了該復(fù)合菌系的最佳培養(yǎng)條件。以該沼氣發(fā)酵復(fù)合菌系為接種物,研究了在20L發(fā)酵體系中不同的接種量、物料濃度對沼氣發(fā)酵的影響。同時(shí),還對牛糞中不同N、P、K濃度對厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的影響進(jìn)行了研究。 1、繼代培養(yǎng)結(jié)果表明,該復(fù)合菌系經(jīng)過26代的培養(yǎng)能夠穩(wěn)定產(chǎn)氣,各代間的產(chǎn)氣情況和產(chǎn)氣量差別不大。以該復(fù)合菌系作為接種物,10%的接種量接種于TS為5%的100mL沼氣培養(yǎng)裝置中,最高日產(chǎn)氣量為1.6m3·m-3·d-1,最高日產(chǎn)甲烷量可達(dá)1.5 m3·m-3·d-1。通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)得出該復(fù)合菌系以牛糞為底物最佳的發(fā)酵條件為接種量5%,TS為10%,培養(yǎng)溫度35℃,pH自然。 2、利用16S rDNA克隆文庫技術(shù)對復(fù)合菌系菌種組成多樣性分析可知,該復(fù)合菌系中產(chǎn)甲烷古菌主要由甲烷袋狀菌屬(Methanoculleus sp.)、甲烷八疊球菌屬(Methanosarcina mazeii)、產(chǎn)甲烷古菌(methanogenic archaeon)、廣域古菌(Euryarchaeote)組成;細(xì)菌主要由消化球菌(Peptococcaceae bacterium)、擬桿菌屬(Bacteroides sp.)、真桿菌(eubacterium)、纖維桿菌(Fibrobacteres bacterium)、假單胞菌屬(Pseudomonas sp.)、梭菌屬(Clostridium sp.)、氨基桿菌(Aminobacterium colombiense)、月形單胞菌屬(Selenomonas sp.)及未培養(yǎng)細(xì)菌(Uncultured bacterium)組成,說明該復(fù)合菌系是由多種功能不同的微生物類群組成且具有很高的多樣性。 3、沼氣發(fā)酵復(fù)合菌系在20L發(fā)酵體系中的試驗(yàn)結(jié)果表明,15%的接種量處理組總產(chǎn)氣量最高,且總產(chǎn)甲烷量分別比5%、10%的處理組高37.4%和34.5%。5%的接種處理組的總產(chǎn)氣量、總產(chǎn)甲烷量比對照提高3.1%和11.8%。綜合考慮甲烷產(chǎn)生的時(shí)間、最高含量和總產(chǎn)甲烷量,放大培養(yǎng)的適宜接種量范圍為15%。底物不同濃度試驗(yàn)表明TS為10%的底物濃度產(chǎn)氣效果最好。 4、初始發(fā)酵料液中氮、磷、鉀含量對沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣影響較大,在底物氮、磷、鉀濃度的基礎(chǔ)上提高1倍的處理總產(chǎn)氣量分別比基礎(chǔ)試驗(yàn)組、二倍添加量試驗(yàn)組、三倍添加量試驗(yàn)組高2.4%、78.2%、78.7%,總產(chǎn)甲烷量分別比基礎(chǔ)試驗(yàn)組、二倍添加量試驗(yàn)組、三倍添加量試驗(yàn)組高7.3%、96.4%、99.6%,提高2倍和3倍的處理接種后12h后產(chǎn)氣,但3d后產(chǎn)氣停止,氣體中甲烷含量極低。 【關(guān)鍵詞】：沼氣發(fā)酵 復(fù)合菌系 培養(yǎng)條件 菌種組成多樣性
【學(xué)位授予單位】：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：S216.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 引言8-17
• 1.1 研究背景8
• 1.2 沼氣發(fā)酵的基本原理8-9
• 1.3 國內(nèi)外沼氣厭氧發(fā)酵技術(shù)研究現(xiàn)狀9-11
• 1.4 沼氣發(fā)酵微生物研究進(jìn)展11-13
• 1.5 沼氣發(fā)酵微生物研究方法進(jìn)展13-14
• 1.6 影響沼氣發(fā)酵的主要因素14-16
• 1.7 本研究的目的和意義16-17
• 第二章 沼氣發(fā)酵復(fù)合菌系的構(gòu)建及培養(yǎng)條件優(yōu)化17-24
• 2.1 材料與方法17-19
• 2.2 結(jié)果與分析19-22
• 2.3 討論與結(jié)論22-24
• 第三章 沼氣發(fā)酵復(fù)合菌系菌種組成多樣性分析24-38
• 3.1 材料與方法24-26
• 3.2 結(jié)果與分析26-36
• 3.3 討論與結(jié)論36-38
• 第四章 接種復(fù)合菌系對牛糞沼氣發(fā)酵的影響38-48
• 4.1 材料、儀器與方法38-41
• 4.2 結(jié)果與分析41-47
• 4.3 討論與結(jié)論47-48
• 第五章 發(fā)酵初始料液中氮磷鉀含量對沼氣發(fā)酵的影響48-54
• 5.1 材料、儀器與方法48-49
• 5.2 結(jié)果與分析49-52
• 5.3 討論與結(jié)論52-54
• 第六章 綜合討論與結(jié)論54-56
• 6.1 綜合討論54-55
• 6.2 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-66
• 致謝66-67
• 作者簡歷67

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