首页 > 学术论文

沼气搅拌式固定床的工艺及其生物膜特性

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 12:51:11
热度:

沼气搅拌式固定床的工艺及其生物膜特性【摘要】:针对目前奶牛场牛粪产量巨大、处理效率低及沼气发酵产气率低等问题。研发新的搅拌式固定床沼气发酵工艺,阐明以牛粪为原料的搅拌式固定床工艺高

【摘要】:针对目前奶牛场牛粪产量巨大、处理效率低及沼气发酵产气率低等问题。研发新的搅拌式固定床沼气发酵工艺,阐明以牛粪为原料的搅拌式固定床工艺高产沼气的运行机制,有效的提高牛粪的资源化利用程度。以牛粪为沼气发酵原料,研究料液浓度(TS)、温度、碳氮比(C/N)、搅拌转速、pH值和水利停留时间(HRT)对甲烷生成的影响。利用响应面-满意度函数结合的方法得出最终优化方案是:TS8%, HRT10d,温度39℃,C/N 25:1。在优化条件的基础上,对固定床生物膜不同参数测定与产气量分析可知,生物膜在发酵过程中第一个HRT 10d为不断累积的过程,生物膜不稳定,在第二个HRT 15d相对稳定。利用16S rRNA基因克隆技术研究固定床的生物膜及发酵料液中微生物多样性及动态变化,结果表明,细菌优势类群有:Pseudomonas (26%-18%)、Clostridium (21%-13%)和Bacteroidetes (16%-12%)及未培养细菌(31%-25%)。Pseudomonadaceae在发酵料液中第一个HRT逐渐变小。在生物膜整个发酵过程中菌群稳定。Clostridium在生物膜中第一个HRT逐渐变小,在发酵料液中整个发酵体系中稳定。Bacteroides在发酵料液和生物膜中第一个HRT逐渐增加。细菌优势菌群在第二个HRT中稳定。各个时期发酵料液和生物膜中古菌包括有甲烷粒菌(Methanocorpusculum)、甲烷八叠球菌(Methanosarcina)、甲烷袋状菌(Methanoculleus)、甲烷鬃菌(Methanosaeta)、甲烷盘菌(Methanoplanus)、产甲烷菌(Methanobacterium)、亚硝化暖菌(Nitrosocaldus)及未培养古菌。其在生物膜和发酵料液中菌群多样性也存在差异。运用冗余分析(RDA)研究不同发酵时间生物膜中细菌和古菌菌群结构与生物膜特性及甲烷产率的相关性。生物膜中细菌菌群变化与化学需氧量(COD)、生物膜含水率及胞外聚合物(EPS)的相关性较大。生物膜中古菌菌群变化与EPS、COD及总有机碳的相关性较大。生物膜COD对甲烷产率的影响最大。RDA二维排序图显示,生物膜中细菌和古菌菌群随着发酵的不断进行而演替变化,在第二个HRT菌群结构变化相对稳定。本试验针对搅拌式固定床运行工艺及生物膜的高效运行机理解析,该工艺可提高甲烷产率,并在第一个HRT中载体生物膜不稳定,在第二个HRT相对稳定,生物膜基本形成。 【关键词】:搅拌式固定床 沼气 生物膜 微生物多样性
【学位授予单位】:黑龙江八一农垦大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:S216.4
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-10
  • 第一章 引言10-22
  • 1.1 研究背景10-11
  • 1.2 国内外研究动态和趋势11-20
  • 1.2.1 沼气发酵反应器研究进展11-13
  • 1.2.2 沼气固定床发酵工艺的研究进展13-19
  • 1.2.3 沼气发酵过程中微生物多样性研究进展19-20
  • 1.3 研究的目的和意义20-22
  • 第二章 沼气厌氧发酵运行参数优化22-40
  • 2.1 试验原料与装置22-23
  • 2.2 试验方案23-25
  • 2.2.1 发酵料液不同TS对产甲烷量的影响23
  • 2.2.2 发酵料液不同温度对产甲烷量的影响23
  • 2.2.3 发酵料液不同初始碳氮比对产甲烷量的影响23
  • 2.2.4 发酵料液不同搅拌转速对产甲烷量的影响23
  • 2.2.5 发酵料液不同初始pH值对产甲烷量的影响23
  • 2.2.6 发酵料液不同HRT对产甲烷量的影响23-24
  • 2.2.7 响应面与满意度函数分析24-25
  • 2.3 结果与分析25-38
  • 2.3.1 单因素试验25-30
  • 2.3.2 响应面分析试验30-36
  • 2.3.3 满意度函数优化模型及分析36-37
  • 2.3.4 优化处理验证试验37-38
  • 2.4 小结38-40
  • 第三章 沼气搅拌式固定床生物膜特性研究40-50
  • 3.1 试验原料与装置40-41
  • 3.2 试验方案41-42
  • 3.2.1 生物膜量和载体含水率的测定41
  • 3.2.2 胞外聚合物(EPS)的测定41
  • 3.2.3 生物膜活性(ATP)的测定41-42
  • 3.2.4 生物膜化学需氧量(COD)和总有机碳(TOC)含量的测定42
  • 3.2.5 生物膜形态表征42
  • 3.3 结果与分析42-47
  • 3.3.1 生物膜量和载体含水率42
  • 3.3.2 EPS含量42-44
  • 3.3.3 生物膜COD、TOC及ATP的测定44-45
  • 3.3.4 生物膜形态表征45-46
  • 3.3.5 沼气发酵总产气量与甲烷产量46-47
  • 3.4 小结47-50
  • 第四章 沼气发酵过程中微生物多样性分析50-68
  • 4.1 材料与方法50-53
  • 4.1.1 试验材料50
  • 4.1.2 发酵料液和载体生物膜总DNA的提取50
  • 4.1.3 细菌和古菌16S rRNA基因的PCR扩增和纯化50-51
  • 4.1.4 细菌和古菌16S rRNA基因克隆文库的构建51
  • 4.1.5 细菌和古菌克隆文库插入片段的PCR扩增51-52
  • 4.1.6 细菌和古菌文库16S rRNA基因的酶切分析52
  • 4.1.7 细菌和古菌16S rRNA基因序列测定分析52-53
  • 4.2 结果与分析53-65
  • 4.2.1 细菌和古菌16S rRNA基因克隆文库限制性酶切长度多态性分析结果53
  • 4.2.2 沼气发酵各时期细菌和古菌的16S rRNA基因文库分析53-55
  • 4.2.3 沼气发酵各时期细菌和古菌16S rRNA基因序列的系统发育分析55-65
  • 4.3 小结65-68
  • 第五章 甲烷产量与生物膜特性和微生物结构相关性分析68-74
  • 5.1 数据分析软件68
  • 5.2 数据处理与分析68-73
  • 5.2.1 冗余分析68-69
  • 5.2.2 生物膜中细菌的相关性分析结果69-71
  • 5.2.3 生物膜中古菌相关性分析结果71-73
  • 5.3 小结73-74
  • 第六章 讨论与结论74-77
  • 6.1 讨论74-75
  • 6.2 结论75-77
  • 参考文献77-86
  • 致谢86-88
  • 个人简历88


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

牛粪厌氧发酵的载体筛选试验研究    夏吉庆;李文哲;李惠强;

多孔矿物载体厌氧固定床处理有机废水研究    朱峰;潘涌璋;洪利明;师波;

利用FISH和DGGE对产甲烷颗粒污泥中微生物种群的研究    邢薇;左剑恶;孙寓姣;李建平;

厌氧折流板反应器与膜曝气生物膜反应器耦合作用的试验研究    胡绍伟;徐小连;杨春雨;杨凤林;

复合式生物膜反应器中生物膜的特性    赵庆良,黄汝常

中国沼气产业发展的回顾与展望    李景明;薛梅;

搅拌对麦秸厌氧消化性能影响的试验研究    傅国志;李秀金;袁海荣;马淑勍;庞云芝;

温度和pH值对餐厨垃圾和牛粪混合厌氧发酵的影响    李轶;熊菊元;寇巍;王晓明;张大雷;

生物膜胞外聚合物在废水处理中的作用    蒋巍,刘艳杰,钟方丽

固定载体卧式厌氧反应器处理糖蜜废水的快速启动    李杰;张冬冬;袁旭峰;朱万斌;程序;王小芬;崔宗均;

沼气建设及综合利用存在的问题与发展对策    任丽;刘瑞珍;

生物法在我国轻工业有机废水处理中的应用与进展    杨立新

多孔软性填料对乳品废水好氧生物降解过程中COD降解速率的影响    于荣丽;孙铁珩;贾宏宇;赵宇;

胞外聚合物EPS对污泥理化性质影响研究    鹿雯;

曝气生物滤池内同步硝化反硝化的研究进展    刘硕;吕鑑;黄赟芳;申颖洁;

曝气吸附生物滤池处理制浆造纸废水工艺研究    乔维川;孙俊;陈丽萍;

超声强化混凝技术在给水处理中的研究    吕淑清;杜鹃山;高飞;

沼气技术在学校生活污水净化中的应用    林志锋;陈华鼎;

曝气生物滤池技术进展    邓征宇;杨春平;曾光明;陈宏;

混凝沉淀/复合式生物反应器处理乳品废水    刘志刚,赵庆良

利用摇动载体—生物膜法反应器处理生活污水    杨乃鹏;梁鹏;

废水处理生物膜研究    胡小兵;钟梅英;张新喜;

超声与絮凝剂联合作用对净水污泥脱水性能影响研究    魏夏;许敏;

剩余污泥超声破解技术研究进展    蔡佳骏;王晓霞;孙贤波;虞天立;

微波法和超声波法在污泥减量化处理中的应用    赵婧婧;王晓霞;姚重华;

超声空化及絮体破碎过程的模拟与试验分析    郭璇;杨艳玲;李星;周志伟;马长红;张洋;

复合膜生物反应器地下水脱氮技术研究    张立辉

超声波在城市剩余活性污泥中的传输特性的模拟及实验研究    田红

人工湿地预处理引黄水库水的试验研究    修春海

多粘类芽孢杆菌SQR-21芽孢形成、萌发特征研究    霍振华

水葫芦厌氧发酵特性及工艺技术研究    叶小梅

人工湿地与城市水体中生物膜特性及功能研究    李今

化学生物絮凝—悬浮填料床处理城市污水试验及机理研究    张志斌

A/A/MBBR工艺在污水处理厂改造中的应用研究    杨红

活性污泥和生物膜复合工艺的特性及运行效能研究    丁永伟

有机废水压力式接触氧化法降解技术研究    张勇

北黄海藻类DNA病毒遗传多样性研究    王芳

悬浮载体SBR工艺处理污染河水的脱氮性能研究    李茜

基于MSP430的水位监控管理系统的研究和设计    邵雯

超声浸渍法、溶胶凝胶法制备高温煤气脱硫剂    孙剑峰

磷酸铵镁结晶法回收低磷废水中的磷    陶飞飞

低强度超声波强化SBR处理含氮污水的研究    张瑞娜

复合生物膜物理形态测试及参数表征    黄丽文

重庆市生物质能沼气化有效利用技术研究    管军伟

化学药剂对含油污泥除油脱水的研究    林秋明

曝气生物滤池深度处理城镇污废水的中试研究    赵伟伟

DNA提取方法对活性污泥微生物多样性PCR-DGGE检测的影响    李鹏;毕学军;汝少国;

厌氧处理原理及其在低浓度有机废水处理中的应用现状    张杰;韦道领;应一梅;李海华;

城市餐厨垃圾资源化利用的问题和对策    姜虎;李文哲;刘建禹;黄宇;

碳纤维表面特性对反硝化菌固着化的影响    刘杰,马兆昆

半连续式厨余和牛粪混合厌氧消化    李荣平;李秀金;

厌氧消化中的产甲烷菌研究进展    公维佳;李文哲;刘建禹;

2001—2005年黑龙江省生态足迹动态分析    周丹;蔡宇;刘伟;刘赢男;

中国西部12省(区市)的生态足迹    张志强,徐中民,程国栋,陈东景

无机膜及无机膜反应器的发展和应用    许培援;吴山东;戚俊清;王军;

消化池的污泥搅拌    杨宝林

厌氧折流板反应器(ABR)系统的特性及调控研究    徐金兰

完全混合式有机固体废物厌氧消化过程研究    周富春

玉米秸秆厌氧消化试验研究    高志坚

作物秸杆高效厌氧生物气化技术研究    罗庆明

免烧粉煤灰陶粒的制备及其在厌氧滤池中的应用研究    李风琴

稻草中温高效厌氧消化生产生物气的实验研究    康佳丽

生物磁性载体的研制及其在废水处理中的试验研究    张志永

高浓度物料沼气发酵过程混合搅拌及其影响因素的研究    刘刈

植物相关细菌生物膜研究进展    杨敬辉;文平兰;陈宏州;朱桂梅;潘以楼;

植物与病原物互作中的生物膜研究    傅本重;

水动力对生物膜净化性能影响的研究进展    潘兴华;朱亮;潘梅;孙凌宇;汤颖;康琳琦;

日本研制出一种新型生物膜水过滤装置    于瑞海;

矿质营养胁迫与生物膜伤害的研究    李延

生物膜与环境保护    赵启美,何佳,李玙璠

选择性化学萃取对自然水体生物膜上微生物的影响    李鱼;陈界江;马海燕;花修艺;董德明;郭书海;

膜分子生物学的研究进展    刘树森

低温生物膜中耐冷菌的分离与鉴定    姜明;曲艳娇;刘月;李雪;韩晓云;曹振岭;于雅楠;

高浓度氮磷对自然生物膜群落功能和结构的影响    王金花;吴永红;冯彦房;陆海鹰;周徽;杨林章;

生物膜研究进展    郑波;

生物膜及其清除    Michael Gittins;

万古霉素联合盐酸氨溴索对表葡菌生物膜干预作用的实验研究    于树云;宋诗铎;

从分子到细胞——生物膜研究发展的动力    隋森芳;

生物膜与后基因组时代    陈佺;

新型悬浮材料上的生物膜降解氮的研究    吴骏逸;陆维昌;陈邦林;

万古霉素联合盐酸氨溴索对表葡菌生物膜干预作用的实验研究    于树云;宋诗铎;

曲霉生物膜研究进展    唐梦丹;郑建锋;赵敬军;

离散变分原则在生物膜形变模拟中的应用    李剑锋;张红东;邱枫;杨玉良;

生物膜上胆固醇传输动力学的非线性光谱研究    叶树集;马素兰;李红春;

顶级专家聚蓉 研讨防治“生物膜”    记者 孙琪

细菌生物膜研究将有效破解细菌抗药性    记者 盛利

掌控细胞悄悄话 攻破细菌生物膜    本报记者 常丽君

新系统能将生物膜改造成生物材料工厂    常丽君

科学家发明细菌膜检测新设备    实习生 操秀英

生物膜为污水处理提供新模式    田建军

生物膜让“老慢支”久治不愈    辽君

生物膜+微孔曝气 净化水体初战告捷    本报记者 李颖

海水工厂化养殖循环水净化系统中生物膜快速构建方法    中国水产科学研究院

生物膜研究领域的新收获    唐伟

表面附着、休眠对白色念珠菌生物膜滞留菌形成的影响及滞留菌相关基因的初步筛选    孙静

黄瓜枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.cucuifimViiiw)生物膜的形成及相关基因功能分析    李培谦

肺癌生物材料植入白色念珠菌—表皮葡萄球菌生物膜的形成与宿主免疫功能的关系    陈颖

亚-MIC头孢他啶、头孢哌酮对大肠埃希菌生物膜形成的影响及机制研究    史惠卿

气管导管材料表面细菌与真菌混合生物膜形成及真菌密度感应分子对混合生物膜的作用研究    王小燕

生防枯草芽胞杆菌NCD-2歯株丰产素合成和生物膜形成相关基因的功能分析    王培培

奥奈达希瓦氏菌气液界面生物膜的生长及其机制研究    梁伊丽

德国奥德河水中生物膜形态及其生物多样性的研究    秦松岩

生物膜的结构与性质关系的模拟研究    李双阳

模拟生物膜的电化学研究    马勇

基于生物膜形成的乳酸菌连续接种工艺研究    闫颖娟

管道特征对实际供水管网生物膜微生物种群多样性的影响研究    王薇

沼气搅拌式固定床的工艺及其生物膜特性    杨安逸

抗生素锁技术治疗中心静脉导管相关感染的实验室研究    王娟

池塘生物膜低碳养殖新模式应用研究    尼逸伦

脱管散体外抗铜绿假单胞菌生物膜作用的研究    尹正国

棉花根系分泌物对枯草芽胞杆菌NCD-2菌株生物膜形成的影响    董丽红

低温对MFC产电性能及阳极生物膜群落结构影响的研究    谢冰涵

LEA蛋白特征重复片段对POPE生物膜的干燥保护活性研究    翟振

给水管网管壁生物膜微生物多样性研究    刘慧娜