沼气搅拌式固定床的工艺及其生物膜特性
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
【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
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