污泥中产甲烷细菌多样性及产甲烷效能的优化研究

《污泥中产甲烷细菌多样性及产甲烷效能的优化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学位论文万方数据学校代码：10225学号：S14533污泥中产甲烷细菌多样性及产甲烷效能的优化研究指导教师姓名：申请学位级别：论文提交日期：授予学位单位：张冰赵敏教授硕士东北林业大学学科专业：微生物学论文答辩日期：2014年6月13日授予学位日期：答辩委员会主席：论文评阅人：王立群文景芝许修宏枣jr,万方数据UniversityCode：10225DissertationfortheDegreeofMasterTheresearchonmethanogensdiversityandoptimizationofmethane--producingeff

2、iciencyinCandidate：Supervisor：AssociateSupervisor：thesludge1一AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：Dateof0raIExamination：University：ZhangBingProf．ZhaoMinMasterofScienceMicrobiologyJune13，2014NortheastForestry钙獬D眦憋一螨万方数据摘要厌氧消化法是目前国际上处理城镇污泥应用最为广泛的方法，可使污泥减量化和资源化。厌氧消化过程中产生沼气的主要成分甲烷与氧

3、气混合燃烧后能产生大量能量，能源效率明显高于薪柴、秸秆、煤炭等，因此厌氧消化在能源消费巨大、提倡节能减排的中国极具实际应用前景。产甲烷菌不仅作为厌氧消化微生物的核心，同时也是自然界碳素循环厌氧发酵的最后一个组成成员，产甲烷菌种的优劣直接影响厌氧消化效率的高低，因此获得高效稳定的产甲烷菌是十分有意义的。本文首先富集5种污泥或沼液样品以获得产甲烷优势菌群，并结合变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析产甲烷菌群结构的多样性，再以累积产生甲烷量为指标选择甲烷产气量最多的样品用于研究各因素对产甲烷菌的影响，在此基础上采用响应面法优化产甲烷菌的产甲烷效能。在对5种

4、污泥样品产甲烷菌群传代培养过程中发现，经过4次的传代培养后产甲烷菌的产甲烷能力均有不同程度的提高，其中累积产甲烷量最多的是实验室厌氧消化污泥，为3．964L／L，累积产甲烷量最少的是林家厌氧消化池污泥沼液，仅为1．691L／L。对5种厌氧菌群PCR．DGGE图谱分析显示，5种样品的微生物菌群都较为丰富，对DGGE条带的序列分析发现11种古菌与已有序列的相似性都在98％以上，优势菌群分属于甲烷鬃毛甲烷菌属(Methanosaeta)、甲烷粒菌属(Methanocorpusculum)、产甲烷菌属(Methanogenium)、甲烷囊菌属(Methano

5、culleus)、甲烷微菌属(Methanomicrobials)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)和甲烷盘菌属(Methanoplanus)。因厌氧消化污泥菌群富集效果最好，累积产甲烷量最大，因此在研究产甲烷菌的影响因素及产甲烷效能的优化中选取此样品作为对象进行后续研究。在研究影响产甲烷菌的各因素时，主要设定pH、接种量、氯化镍、氯化钴、硫酸亚铁5种因素开展研究。研究发现：pH为6．8时，累积产甲烷量、污泥生物量、甲酸利用率、比产甲烷速率呈现最大值，当pH为7．0时，甲烷含量、甲醇利用率、乙酸利用率呈现最大值。接种量在10％时，甲烷含

6、量、累积产甲烷量、末端pH以及3种底物的利用率均呈现最大值。当在硫酸亚铁浓度分别为0．15g／L、0．20g／L时，累积产甲烷量和生物量分别达到最大值4．07L／L和0．468g／L。当氯化钴和氯化镍浓度分别0．15g／L和O．03g／L时，产甲烷菌的各个生理指标均呈现最大值。在各因素对产甲烷影响研究基础上，仍以上述5种因素作为主要因素，以累积产甲烷量作为响应值，运用Box．Behnken的中心组合设计方法，设计5因素2水平共46组实验点进行响应面分析。经过响应面结果及方差分析，获得最佳实验条件：pH6．8，接种量13．29％，COCl20．15g／

7、L，NiCl2O．02g／L和FeS040．19g／L。在此条万方数据摘要件下的累积产甲烷量达到4．21L／L，比经4次富集之后的产甲烷菌群累积产甲烷量高出6．21％，与模型预测值相近，说明此模型能够真实反应各种主要因素对累积产甲烷量的影响。关键词厌氧消化污泥；DGGE；产甲烷茵群；累积产甲烷量；响应面法万方数据AbstractAbstractCurrently，anaerobicdigestionisthemostwidelyusedmethodofdisposingurbansludge，whichapproachestoenablesludge

8、reductionandrecycling．Intheprocessofanaerobicdigestion