秸稈糞便混合原料發(fā)酵產(chǎn)沼氣及厭氧微生態(tài)分子解析

【摘要】：通過500mL厭氧發(fā)酵瓶進行玉米秸稈和豬糞原料添加比例配比試驗，結果表明，當玉米秸稈和豬糞添加比例為1：1時，沼氣中累計甲烷產(chǎn)量最高。采用10L的厭氧發(fā)酵裝置，以玉米秸稈和豬糞進行混合發(fā)酵，并以單一玉米秸稈發(fā)酵和單一豬糞發(fā)酵作為對照，研究玉米秸稈與豬糞混合厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣特性。結果表明：玉米秸稈和豬糞混合發(fā)酵可以加快玉米秸稈產(chǎn)氣并可大幅度提高玉米秸稈產(chǎn)氣量，試驗組最高日產(chǎn)沼氣量分別比單一玉米秸稈組、單一豬糞組提高47.36%和32.22%；前13天的累計產(chǎn)沼氣量分別提高66.33%和28.25%；實驗組的甲烷含量和揮發(fā)性脂肪酸均與單一豬糞組相似，均高于單一玉米秸稈組；各組的pH均在8.20左右；相關性分析表明，原料中含秸稈發(fā)酵系統(tǒng)的揮發(fā)性有機酸（VFA）與日產(chǎn)沼氣量間呈極顯著性高度正相關（P0.01）。采用PCR-DGGE和核酸測序技術，通過對發(fā)酵系統(tǒng)主要類群微生物的分子生物學解析，發(fā)現(xiàn)了在以不同原料的沼氣發(fā)酵系統(tǒng)中，古菌群落結構及其不同種群在發(fā)酵過程中的變化存在差異。一種未培養(yǎng)的廣域古菌在以純秸稈為原料的發(fā)酵系統(tǒng)中一直穩(wěn)定存在，而在添加有糞便的系統(tǒng)中卻在發(fā)酵的中后期逐漸降低至消失。不同系統(tǒng)在發(fā)酵過程也有菌群存在相似的變化情況，一種甲烷粒菌屬的古菌都隨著發(fā)酵的進行而在群落中逐漸成為優(yōu)勢種群。古菌群落結構的穩(wěn)定有利于沼氣發(fā)酵系統(tǒng)中甲烷的穩(wěn)定產(chǎn)生。細菌群落結構變化較古菌不明顯。但在厭氧系統(tǒng)的發(fā)酵進程中，不同時期細菌群落組成結構上也發(fā)生著較大變化，隨著發(fā)酵的進行，所有系統(tǒng)的與擬桿菌相似的細菌逐漸成為該群落的優(yōu)勢種群；而在沼氣發(fā)酵系統(tǒng)中，真菌群落結構相對簡單，真菌中的曲霉菌和赤霉菌穩(wěn)定存在。提出了在啟動期時，可以考慮適當增加秸稈原料在總原料中所占比例，之后增加糞便的比例，這樣既可以縮短啟動時間，也可獲得更好的產(chǎn)氣效果。 【關鍵詞】：甲烷 聚合酶鏈式反應-變性梯度凝膠電泳 秸稈 混合發(fā)酵消化 沼氣厭氧發(fā)酵 揮發(fā)性脂肪酸
【學位授予單位】：西安工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：S216.4;X71
【目錄】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-5
• 目錄5-6
• 第1章 沼氣厭氧發(fā)酵背景6-17
• 1.1. 引言6
• 1.2. 沼氣厭氧發(fā)酵微生物和過程6-8
• 1.3. 厭氧發(fā)酵進展及工藝8-10
• 1.4. 分子生物技術與微生態(tài)解析10-13
• 1.5. 沼氣發(fā)酵及產(chǎn)甲烷菌研究的意義13-14
• 1.6. 本論文的研究意義及主要工作14-15
• 研究方法技術路線15-17
• 第2章 沼氣厭氧發(fā)酵17-31
• 2.1. 材料與方法17-20
• 2.1.1. 材料、試驗裝置和試劑17-18
• 2.1.2. 試驗設計及方法18-20
• 2.2. 結果分析討論20-30
• 2.2.1. 配比發(fā)酵試驗20-22
• 2.2.2. 放大發(fā)酵試驗22-30
• 2.3. 小結30-31
• 第3章 沼氣系統(tǒng)微生態(tài)解析31-50
• 3.1. 材料與方法31-36
• 3.1.1. 材料、試劑和試驗裝置31-32
• 3.1.2. 試驗設計及方法32-36
• 3.2. 結果分析與討論36-49
• 3.2.1. 沼泥及富集物基因組 DNA 的提取36
• 3.2.2. 沼氣厭氧發(fā)酵古菌群落多樣性解析36-41
• 3.2.3. 沼氣厭氧發(fā)酵細菌群落多樣性解析41-45
• 3.2.4. 沼氣厭氧發(fā)酵真菌群落多樣性解析45-49
• 3.3. 小結49-50
• 第4章 結論展望50-51
• 參考文獻51-58
• 攻讀學位期間發(fā)表文章58-61
• 致謝61

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