利用糖蜜生产沼气的中试研究及发酵过程中的微生物群落结构分析

发布时间：2020-06-14 15:13

【摘要】：糖蜜是榨糖过程中产生的副产物,是一种粘稠、具有高色度、半流动性的物质,其主要成分是蔗糖,也含有少量蛋白质、矿物质。50-60%的糖蜜主要用来生产酒精,剩余部分可以用来制作饲料、水产养殖、生产农作物肥料、制造生物制品等,但利用率低。本实验主要研究利用糖蜜进行厌氧发酵来生产沼气,通过对发酵过程中工艺的调整,提高发酵效率,增加沼气产气量,为规模化的使用糖蜜厌氧发酵产沼气提供基础和依据。本实验采用IC厌氧发酵反应器,以厌氧活性污泥和猪粪为接种污泥,以糖蜜为发酵原料进行厌氧发酵,其中活性污泥、猪粪和糖蜜水的体积比为3:1:6,发酵有效体积为2m3。初始水力负荷为1250 mgCOD/(L·d),在度过驯化期后,提升水力负荷至2500 mgCOD/(L·d),记录糖蜜水COD去除率以及产气量的变化,并对其进行调整。在进水负荷调为2000 mgCOD/(L d),进水方式改为间歇进样方式、加装外循环装置后,COD的最高去除率约为87.6%,单日最高沼气产量为2.36 m3。实验采集了发酵不同时期的10个污泥样品,在25℃、30℃、37℃三个温度下进行厌氧培养,对培养出的菌株进行分离纯化后,进行16S rDNA序列测序鉴定,测序结果与NCBI数据库中16S rDNA进行比对。发现在不同温度下培养的微生物菌群种类并不相同,三种温度下共有的菌群为Enterococcus(肠球菌属)、Lactobacillus(乳酸杆菌属)和Bacillus(芽孢杆菌属),说明三种菌群具有较强的温度适应性。Clostridium(梭菌属)是厌氧发酵过程中的重要细菌,能分解蛋白质发酵糖类,部分梭菌还可以产酸产气,但其在25℃的培养菌中没有出现,说明其对温度敏感,在低温下(25℃)下无法生长。对不同发酵时期的污泥样品进行高通量测序,分析了微生物群落结构的组成。所得到的10个样品中细菌OTU数分别为522、529、532、528、536、557、586、583、567、568、622,古菌OTU数分别为96、95、93、90、97、107、108、107、106、110。10个样品中的细菌在门类水平上的种类基本一样,主要为Chloroflexi(绿弯菌门)、Actinobacteria(放线菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)、Saccharibbaacteria(糖精菌门)、Firmicutes(硬壁菌门)、Proteobacteria(变形菌门)、Syneigistetes(互养菌门),但物种丰度在不同发酵阶段有所变化。样品中古菌在门类水平上主要包括Euryarchaeota(广古菌门)和Crenarchaepta(泉古菌门),这两种菌占古菌总数的90%以上。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S216.4
【图文】：

示意图,厌氧发酵,示意图,发酵罐

部第二层三相分离器处设有开口用于每天监测取水测定。在实验后期，下部取污泥口被逡逑改造安装了循环泵，用于辅助发酵罐内部废水进行循环。发酵罐顶部设有开口并连接硬逡逑管至气体计量表处，用于监测产气量的多少。发酵罐装置如图２－１、２－１所示。逡逑—－ａ．逦＾邋分离器■逡逑－逡逑出水如逡逑逦＊逡逑—逦＾沼气捉升管逡逑ｆ逦？邋回说管逡逑士邋—0。逦逦逡逑．Ｎ邋＊邋°逦，邋第二反逡逑卜、＂，，逡逑：扪分离器逡逑／＼ＡＡ／＼邋／＼ＡＡ／＼逡逑ｉｃｈｉｒ汉器结构，】、总阳逡逑图２－１邋１Ｃ厌氧发酵罐示意图逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｈｅ邋ｄｉｕｇｒａｍ邋ｏｆ邋ａｎａｅｒｏｂｉｃ邋ｒｅａｃｔｏｒ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑２０逡逑

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【参考文献】