【摘要】：以木醋液作為介導(dǎo)添加劑,將初始的木醋液分別稀釋5倍(A5)、50倍(A50)和100倍(A100),分別添加到豬糞厭氧消化系統(tǒng)中,研究不同濃度的木醋液對豬糞厭氧消化的產(chǎn)氣特性、料液降解特性以及微生物群落的影響,并探索木醋液濃度、厭氧消化特性以及微生物群落三者之間的響應(yīng)關(guān)系,揭示木醋液對豬糞厭氧消化的影響過程及微生物學(xué)機(jī)理,為富氮原料厭氧消化的提質(zhì)增效提供數(shù)據(jù)參考。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)木醋液介導(dǎo)對豬糞厭氧消化產(chǎn)氣特性的影響:試驗(yàn)表明,產(chǎn)氣效果為A50A100對照組A5,其中A50的產(chǎn)氣效率最高,累積沼氣產(chǎn)量和累積甲烷產(chǎn)量分別為591.05±11.39 mL g~(-1)VS和353.33±8.03 mL g~(-1)VS,平均甲烷含量和最大甲烷含量均為最高值,分別為52.72±0.70%和72.92±0.05%。此外,木醋液的濃度與甲烷產(chǎn)量變化率不是線性關(guān)系,木醋液的最佳添加濃度處于中間稀釋梯度即A50,累積甲烷產(chǎn)量的增幅為22.98±5.82%。(2)木醋液介導(dǎo)對豬糞厭氧消化料液降解特性的影響:試驗(yàn)表明,A5的揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)濃度一直保持在較高水平上。A50和A100的VFAs降解速率均比對照組大,這說明低濃度的木醋液添加劑緩解酸抑制的能力較強(qiáng)。各組的pH值均與VFAs濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,A50和A100的平均可溶性有機(jī)碳(DOC)濃度較低,而A5的平均可溶性有機(jī)碳(DOC)濃度最高。木醋液中包含的Na、Mg、K、Ca等微量元素增強(qiáng)了微生物對厭氧消化系統(tǒng)中高濃度氨氮的耐受性,從而降低了氨氮水平。厭氧消化后各實(shí)驗(yàn)組的總固體(TS)含量、揮發(fā)性固體(VS)含量以及VS/TS均發(fā)生了下降,且TS降解率、VS降解率以及VS/TS降解率均與相應(yīng)的累積沼氣/甲烷產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系,A50處理組的厭氧消化效果最好且料液降解效率最高。(3)木醋液介導(dǎo)對豬糞厭氧消化微生物群落的影響:采用高通量測序技術(shù),研究分析了厭氧消化前后微生物群落的豐度、多樣性、差異性以及群落結(jié)構(gòu)變化。試驗(yàn)表明,微生物群落的采樣覆蓋率很高,且厭氧消化后樣品的多樣性和豐富度均增加了,特別是A50和A100處理組的多樣性比對照組更高。通過Venn圖和多樣本相似度樹狀圖與柱狀圖組合分析可知:添加不同濃度的木醋液,可以使豬糞厭氧消化系統(tǒng)中的微生物群落出現(xiàn)聚類差異,且高濃度木醋液系統(tǒng)與對照組系統(tǒng)的群落結(jié)構(gòu)差異性要大于低濃度木醋液系統(tǒng)與對照組系統(tǒng)的差異性。厚壁菌門(Firmicutes)和擬桿菌門(Bacteroidetes)是主要的門水平細(xì)菌。厭氧消化結(jié)束時,厚壁菌門(Firmicutes)減少而擬桿菌門(Bacteroidetes)增加。低濃度處理組(A50和A100)以及A5的優(yōu)勢古菌群分別為甲烷八疊球菌屬(Methanosarcina)和甲烷短桿菌屬(Methanobrevibacter),根據(jù)產(chǎn)甲烷菌的代謝途徑和相對豐度可得出:A50和A100的甲烷產(chǎn)量比A5多。乙酸主要被甲烷八疊球菌屬(Methanosarcina)降解,丙酸和丁酸主要被甲烷八疊球菌屬(Methanosarcina)和甲烷短桿菌屬(Methanobrevibacter)降解。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X713
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 導(dǎo)論
    1.1 研究背景
    1.2 厭氧消化微生物作用機(jī)制研究現(xiàn)狀
    1.3 富氮原料厭氧消化研究現(xiàn)狀
    1.4 添加劑在厭氧消化中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀
    1.5 木醋液應(yīng)用的研究現(xiàn)狀
    1.6 研究目的和意義
        1.6.1 研究目的
        1.6.2 研究意義
    1.7 研究內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.7.1 研究內(nèi)容
        1.7.2 技術(shù)路線
第二章 木醋液介導(dǎo)對豬糞厭氧消化產(chǎn)氣特性的影響
    2.1 材料與方法
        2.1.1 試驗(yàn)材料
        2.1.2 試驗(yàn)裝置
        2.1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        2.1.4 分析方法
    2.2 結(jié)果與分析
        2.2.1 木醋液介導(dǎo)對豬糞厭氧消化累積沼氣產(chǎn)量的影響
        2.2.2 木醋液介導(dǎo)對豬糞厭氧消化甲烷含量的影響
        2.2.3 木醋液介導(dǎo)對豬糞厭氧消化累積甲烷產(chǎn)量的影響
        2.2.4 木醋液介導(dǎo)對豬糞厭氧消化累積甲烷產(chǎn)量變化率的影響
    2.3 小結(jié)
第三章 木醋液介導(dǎo)對豬糞厭氧消化料液降解特性的影響
    3.1 材料與方法
        3.1.1 試驗(yàn)材料和設(shè)計(jì)
        3.1.2 分析方法
    3.2 結(jié)果與分析
        3.2.1 木醋液介導(dǎo)對豬糞厭氧消化VFAs濃度的影響
        3.2.2 木醋液介導(dǎo)對豬糞厭氧消化pH的影響
        3.2.3 木醋液介導(dǎo)對豬糞厭氧消化DOC濃度的影響
        3.2.4 木醋液介導(dǎo)對豬糞厭氧消化氨氮濃度的影響
        3.2.5 木醋液介導(dǎo)對豬糞厭氧消化生物降解性的影響
    3.3 小結(jié)
第四章 木醋液介導(dǎo)對豬糞厭氧消化微生物群落的影響
    4.1 材料與方法
        4.1.1 試驗(yàn)材料
        4.1.2 樣品采集與總DNA提取
        4.1.3 PCR擴(kuò)增
        4.1.4 高通量測序
    4.2 結(jié)果與分析
        4.2.1 木醋液介導(dǎo)豬糞厭氧消化的微生物群落豐度及多樣性分析
        4.2.2 木醋液介導(dǎo)豬糞厭氧消化的微生物群落差異性分析
        4.2.3 木醋液介導(dǎo)豬糞厭氧消化的微生物群落結(jié)構(gòu)變化分析
    4.3 小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡介

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本文編號：2855192