接种物对厌氧消化产甲烷途径的影响

作     者：史珊 

作者单位：云南师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐锐

授予年度：2017年

学科分类：080702[工学-热能工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：接种物 厌氧消化 稳定性同位素法 产甲烷途径 

摘      要：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%。