甘蔗糖蜜是制糖廠制糖過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品之一,具有COD含量高、成分復雜、含有膠體雜質多和干物質濃度大等特點。糖蜜中所含的可發(fā)酵糖含量可達到30%～50%,是良好的發(fā)酵原料。在如今全球面臨能源危機的背景下,沼氣作為一種能通過厭氧發(fā)酵而得到的可再生能源,具有巨大的發(fā)展?jié)摿�。由于廣西區(qū)內(nèi)的糖蜜生產(chǎn)量大且需求量小,可利用糖蜜進行厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的探索研究,但目前鮮有相關方面的報道。本實驗在以往實驗室規(guī)模的的小試實驗基礎上,將甘蔗糖蜜作為底物,利用加入外循環(huán)泵的IC厭氧反應器進行中試厭氧發(fā)酵,以探究糖蜜厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的可行性。本實驗分為前期中試發(fā)酵工藝試驗及關聯(lián)微生物的生物強化小試實驗。利用體積為2.3 m~3的IC反應器對糖蜜進行厭氧處理。反應器在自然溫度下(20～38℃)進行發(fā)酵,在啟動期過后添加外循環(huán)泵增強發(fā)酵效率。在不添加任何營養(yǎng)元素及緩沖物的條件下,每日進水400 L,水力停留時間時間為5 d,反應器負荷最高達到2500 mg/L,啟動期的COD去除率最高,達到了88.00%,沼氣日產(chǎn)量最高達到2.4m~3,產(chǎn)氣率達到0.58 m~3/kgCOD,沼氣中甲烷含量達49.8%。將發(fā)酵各階段采取的活性污泥用富集培養(yǎng)法分離相關微生物,并進行鑒定。前期得到的污泥樣品按時期(加入外循環(huán)前為A,加入外循環(huán)后為B)分為A1-A4,B1-B5,在三個溫度25℃、30℃、37℃下進行培養(yǎng),分離到三個溫度下微生物菌株。對每個得到的單菌落進行16SrRNA的PCR擴增并測序,得到的序列使用BLAST方法在NCBI網(wǎng)站上進行比對。結果顯示在A階段污泥中的主要細菌菌群是Leuconostoc(明串珠菌屬)、Acinetobacter(不動桿菌屬)和Bacillus(芽孢桿菌屬),B階段為Lysinibacillus(短小芽孢桿菌屬)和Leuconostoc(明串珠菌屬)。在整個厭氧發(fā)酵過程中均能篩選得到明串珠菌屬。實驗得到的17株菌都可以在糖蜜為唯一碳源的培養(yǎng)基中生長。培養(yǎng)過程中生長狀況最好的A3樣品菌群加入體積為250 mL的發(fā)酵瓶進行生物強化實驗。發(fā)酵瓶實驗同樣使用稀釋糖蜜為發(fā)酵底物進行厭氧發(fā)酵。在馴化期完成后,加入A3樣品菌群進行生物強化,共設置3個不同菌液量:1%、3%、5%及一個空白對照組,水力停留時間為4天,最高進水負荷為2500 mg/L。實驗發(fā)現(xiàn)菌液量為3%的實驗組處理效果最好,COD去除率最高達84.84%,比對照組和其余兩組實驗組COD去除率高;氨氮最低含量為18 mg/L,VFA含量最低199.9 mg/L,比對照組和其余兩組實驗組都低研究結果說明糖蜜在中試水平上的實驗可行,具有產(chǎn)業(yè)化的潛力;從中試發(fā)酵得到的污泥樣品中分離得到最多的菌株為Leuconostoc(明串珠菌屬);在250 mL的發(fā)酵瓶中直接添加混合菌群的生物強化的方式對糖蜜厭氧發(fā)酵具有一定的促進作用,為規(guī)模化發(fā)酵糖蜜生產(chǎn)沼氣奠定了理論基礎。
【學位單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S216.4;Q93
【部分圖文】：

反應器用鋼釘固定于水泥地上，進水管、出水管與沼氣出氣管為ＰＶＣ管，通過三??通或直角ＰＶＣ轉接頭進行連接。配套設施有１噸體積的進水桶、計量泵、１．５ＺＤＫ－２０??自吸清水泵、防腐型氣體流量計等。工藝示意圖如圖２－２。現(xiàn)場實驗圖見附錄??沼．＼???＾??ｒ?￣??｛?＇?，?Ｊ—氣液分離器??１??集氣管一＿——??升流管—?ｔ層二相分離器??０流管一一－＾?＇??第二反應室??、一？＾一一?Ｆ層三相分離器??＞?＜??Ｈ——第一反應室??圖２－１?１Ｃ反應器內(nèi)部結構圖［８９］??Ｆｉｇ．?２－１?Ｉｎｔｅｒｎａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＩＣ?ｒｅａｃｔｏｒ??１５??

反應器用鋼釘固定于水泥地上，進水管、出水管與沼氣出氣管為ＰＶＣ管，通過三??通或直角ＰＶＣ轉接頭進行連接。配套設施有１噸體積的進水桶、計量泵、１．５ＺＤＫ－２０??自吸清水泵、防腐型氣體流量計等。工藝示意圖如圖２－２�，F(xiàn)場實驗圖見附錄??沼．＼???＾??ｒ?￣??｛?＇?，?Ｊ—氣液分離器??１??集氣管一＿——??升流管—?ｔ層二相分離器??０流管一一－＾?＇??第二反應室??、一？＾一一?Ｆ層三相分離器??＞?＜??Ｈ——第一反應室??圖２－１?１Ｃ反應器內(nèi)部結構圖［８９］??Ｆｉｇ．?２－１?Ｉｎｔｅｒｎａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＩＣ?ｒｅａｃｔｏｒ??１５??

留余空間避免吸入底部污泥。進樣及取樣采用手動注射與抽取的方式，有利于吹散底部??污泥，使污泥與廢水混合均勻，増強去除效率。進樣或采樣完成后用止水夾夾住采樣口。??裝置工藝圖如圖２－３，現(xiàn)場實驗圖見附錄。??采樣口??ｎ?ｎ??｝?ＩＩ?ｋ?止水閥????集氣袋?ｚ??ｍｍ??發(fā)酵瓶??圖２－３發(fā)酵瓶示意圖??Ｆｉｇ．?２－３?Ｔｈｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｌａｂ－ｓｃａｌｅ?ｒｅａｃｔｏｒ??２．?５發(fā)酵瓶實驗??實驗采用厭氧發(fā)酵的方法，每瓶裝入５０?ｍＬ的污泥與１５０?ｍＬ的稀釋糖蜜，共２００?ｍＬ??發(fā)酵體積。每日進出水５０?ｍＬ，水力停留時間為４天。將發(fā)酵瓶置于３７°Ｃ的水浴鍋中保??持發(fā)酵溫度。實驗設置一個空白對照組與３個實驗組，每組３個平行。３個實驗組分別??在馴化污泥完成后加入菌種培養(yǎng)時生長最好的樣品菌液１％、３％、５％。監(jiān)測出水ｐＨ、??ＣＯＤ、氨氮與ＶＦＡ，比較對照組與添加３個不同濃度菌液的實驗組數(shù)據(jù)，得到生物強化??２１??
【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 王強;李秀霞;林常旭;農(nóng)娟;;甘蔗糖蜜凈化處理工藝探究[J];廣西民族師范學院學報;2014年03期

2 程斌斌;楊世忠;牟伯中;;蒼白桿菌產(chǎn)生脂肽的結構解析[J];微生物學雜志;2013年03期

3 李偉峰;張勝標;程云川;馬素花;沈曉冬;;甘蔗糖蜜改性及對硅酸鹽水泥性能的影響[J];新型建筑材料;2013年03期

4 鄭燕;賈仲君;;新一代高通量測序與穩(wěn)定性同位素示蹤DNA/RNA技術研究稻田紅壤甲烷氧化的微生物過程[J];微生物學報;2013年02期

5 楊永東;黃國玲;解慶林;劉輝利;游少鴻;;微氧厭氧工藝處理糖蜜酒精廢水的現(xiàn)場試驗研究[J];安全與環(huán)境工程;2012年05期

6 劉金芝;冉千平;張建綱;劉加平;;甘蔗糖蜜減水劑的催化氧化改性及其性能研究[J];綠色建筑;2012年05期

7 湯艷;郭亭;杜騰飛;張秋妍;陳嘯鵬;姜岷;;響應面法優(yōu)化甘蔗糖蜜發(fā)酵產(chǎn)丁醇[J];生物加工過程;2012年05期

8 周愛霞;高煥芳;安永凱;董琨;賁繼東;劉娜;;強化土著微生物處理硝基苯和苯胺污染地下水[J];環(huán)境污染與防治;2012年07期

9 杜騰飛;郭亭;湯艷;賀愛永;姜岷;;甘蔗渣和糖蜜混合發(fā)酵制備燃料丁醇[J];生物加工過程;2012年04期

10 張艷梅;王曉慧;于浩強;孟平蕊;;糖蜜的應用研究進展[J];化學工業(yè)與工程技術;2011年06期

本文編號：2839004