接种物对厌氧消化产甲烷途径的影响

发布时间：2020-10-23 00:24

　　沼气作为一种清洁环保的可再生能源,在能源短缺的今天具有重要意义。研究沼气厌氧消化反应中不同产甲烷途径的贡献率,将为研究沼气池修复类项目新方法学的开发、修正和未来在适宜地区规模化推广应用提供一定的方法学基础。此外,也可有效识别甲烷化代谢过程中抑制因素,对特定主导代谢途径加以优化提高有机质甲烷化效率。本文以猪粪为原料驯化的底泥与餐厨垃圾厌氧反应(A实验组)以及长期训化的池塘污泥与餐厨垃圾厌氧反应(B实验组),研究不同接种物对餐厨垃圾产甲烷能力和产甲烷途径的影响。利用稳定性同位素法表征不同接种物对厌氧发酵中产CH4生成途径的影响。实验结果表明:⑴在厌氧发酵过程中,不同接种物对餐厨垃圾厌氧发酵过程产气量、产CH4量、产酸量均有影响。⑵在单因素实验中发现,不同浓度的抑制剂BES(2-溴乙烷磺酸盐)对厌氧发酵结果具有较大的影响。同时得出:A实验组在BES浓度为1mmol/L时,A实验组中主要的产甲烷路径为二氧化碳产甲烷路径。B实验组中BES浓度为0.5mmol/L时,B实验组中主要的产甲烷路径为二氧化碳产甲烷路径。⑶本研究中以猪粪为原料驯化的底泥与餐厨垃圾厌氧消化(A实验组)初始期和稳定期的二氧化碳途径的同位素分馏系数分别为εmc=-73.29‰和εmc=-63.90‰。长期驯化的池塘污泥与餐厨垃圾厌氧消化(B实验组)中初始期和稳定期二氧化碳同位素分馏系数分别为εmc=-74.83‰和εmc=-65.17‰。该同位素分馏系数的获得,可直接用于以后的相似的厌氧环境中产甲烷途径研究。⑷以猪粪为原料驯化的底泥与餐厨垃圾厌氧消化反应(A实验组)中初始期二氧化碳途径产甲烷贡献率fmc=87.81%,乙酸途径产甲烷的贡献率(fma=1-fmc)为12.19%;稳定期二氧化碳途径产甲烷的贡献率fmc=10.23%,乙酸途径产甲烷的贡献率(fma=1-fmc)为89.77%。长期驯化的池塘污泥与餐厨垃圾厌氧消化(B实验组)中初始期二氧化碳途径产甲烷贡献率fmc=89.22%,乙酸途径产甲烷的贡献率(fma=1-fmc)为10.78%;稳定期二氧化碳途径产甲烷的贡献率fmc=24.40%,乙酸途径产甲烷的贡献率(fma=1-fmc)为75.60%。
【学位单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S216.4
【部分图文】：

生化代谢,甲烷,途径,绪论

甲烷生化代谢途径CH3-H4SPT2CH3-H4MPTCH3-S-CoMCH4HS-CoBCoM-S-SCoB+HS-CoM

趋势图,实验组,乙酸,趋势图

图 2.1A 实验组在不同浓度 BES 情况下乙酸含量变化趋势图⑵日产气量分析A 实验组在不同 BES 浓度下日产气量随时间变化趋势如图 2.2。首先，从图们可以看出，无论是对照组未添加 BES 还是添加 BES 实验组，BES 并不影气发酵的启动时间。从厌氧消化反应的第 1 天对照组产气量较高，第 2 天产气最高峰 870ml/d，随后日产气量急剧下降，并在第 7 天降至低谷，随后回升，并在第 12 天达到产气第二个高峰，13 天后产气逐渐降低；相比较而添加抑制剂 BES 的厌氧发酵实验组中，第二天同样达到一个产气的高峰分 850ml/d，550ml/d，545ml/d，460ml/d 和 400ml/d，随后迅速降低，并且在S为0.5mmol/L，1mmol/L，1.5mmol/L，2mmol/L，2.5mmol/L，3mmol/L，4mmol/L下，虽然第 7、8 天日产气量出现小幅回升，但之后仍呈下降趋势直至产气。其次，从实验结果我们得出，在添加 BES 实验组中的日平均产气量分别00.25mL，237.08mL，204.9mL，140.36mL，118.1mL，89.75mL，84.52mL，8mL 和 63mL，随着 BES 浓度的增大，日平均产气量急剧下降。应该注意的连续发酵至七天后对照组，0.5mmol/LBES 和 1mml/L 的平均日产气量分别

曲线图,实验组,产气量,甲烷

图 2.2A 实验组在不同浓度 BES 的情况下日产气量曲线图⑶日产甲烷量分析图 2.3 为 A 实验组在不同浓度的 BES 情况下，日产甲烷量变化趋势图。反应体系中添加 BES 的实验组的日产甲烷量整体上明显低于对照组。0.5mmo和 1mmol/LBES 实验组前 7 天的日产甲烷量与对照组相比（59.60mL），其平日产甲烷量分别为 60.01mL 和 53.89mL。随着厌氧反应进行，0.5mmol/L1mmol/LBES 添加的反应器中产甲烷量出现小幅度上升后随之降低，0.5mmol/L 实验组累积产甲烷量相较于 1mmol/L 下降略高。对照组日产甲烷量第 12 天达到高峰期 332.73ml，随着反应器中有机质的消耗，日产甲烷量逐渐小，平均日产甲烷量为 138.42ml/d。2mmol/L，2.5mmol/L，3mmom/L，4mmo和 5mmol/LBES 实验组中，随时间的推移日产甲烷量也随之降低，直至最后有甲烷的产生，完全被抑制。
【参考文献】

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