【摘要】：生物質(zhì)能源具有高效、清潔、可再生的特點(diǎn),農(nóng)業(yè)廢棄物玉米秸稈是具有巨大開發(fā)潛力的生物質(zhì)原料。利用玉米秸稈聯(lián)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)液體燃料乙醇和以甲烷為主要成分的重要?dú)怏w燃料沼氣,不僅能緩解燃燒秸稈引起的大氣污染,更重要的是能夠生產(chǎn)生物燃料。本試驗(yàn)采用亞臨界水預(yù)處理玉米秸稈,水可溶部分利用厭氧污泥顆粒進(jìn)行甲烷發(fā)酵,水不可溶部分利用克魯維酵母進(jìn)行乙醇發(fā)酵,然后將甲烷發(fā)酵后和乙醇發(fā)酵蒸餾后的殘液回用,實(shí)現(xiàn)乙醇-甲烷的聯(lián)產(chǎn)和廢液的循環(huán)利用。同時(shí)采用高通量測(cè)序技術(shù)探索了厭氧污泥中微生物菌群變化。主要研究結(jié)果如下:1.利用亞臨界水預(yù)處理玉米秸稈,在處理?xiàng)l件為190℃、0 min的條件下,兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組分別進(jìn)行二十個(gè)循環(huán)批次。玉米秸稈的殘?jiān)寐史€(wěn)定在65%左右,亞臨界水預(yù)處理玉米秸稈,除去了部分半纖維素和木質(zhì)素,纖維素的相對(duì)含量增加。2.采用相同的亞臨界水預(yù)處理?xiàng)l件,將兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組各二十個(gè)循環(huán)批次所得預(yù)處理液和乙醇蒸餾后的殘液合并,加入?yún)捬跷勰囝w粒進(jìn)行甲烷發(fā)酵。通過產(chǎn)甲烷體積、發(fā)酵液pH、發(fā)酵前后發(fā)酵液中還原糖的量探索循環(huán)系統(tǒng)中甲烷發(fā)酵的規(guī)律:隨著循環(huán)數(shù)的增加,甲烷體積減少,最后逐漸趨于穩(wěn)定;發(fā)酵結(jié)束后,發(fā)酵液pH有所上升;甲烷發(fā)酵后,液體中還原糖含量大大降低。3.采用相同的亞臨界水預(yù)處理?xiàng)l件,將所得殘?jiān)M(jìn)行同時(shí)糖化發(fā)酵,酶解時(shí)間為24小時(shí),利用克魯維酵母進(jìn)行乙醇發(fā)酵72小時(shí),乙醇濃度為0.5%(v/v)。增加10FPU/g纖維素酶1.5L(Novo Nordisk A/S,Bagsvaerd,Denmark))后,乙醇濃度增加到0.8%(v/v),最高可達(dá)0.9%(v/v)。酶解24 h后葡萄糖的濃度在1.2%(v/v)左右,在酶解24 h后把酵母菌接種到發(fā)酵液中,酵母菌發(fā)酵24h后,酶解后的葡萄糖幾乎被消耗完。各循環(huán)酵母菌菌落數(shù)較穩(wěn)定,第一天,第二天生長(zhǎng)旺盛,第三天有所下降,原因可能為發(fā)酵產(chǎn)生的乙醇的積累,阻礙了酵母菌的生長(zhǎng)。4.選取甲烷發(fā)酵液中期循環(huán)的污泥與原始購(gòu)買的厭氧污泥顆粒,進(jìn)行污泥樣品的16S V4區(qū)擴(kuò)增子信息采集與分析,對(duì)其微生物菌群進(jìn)行對(duì)比分析得出:各樣品中優(yōu)勢(shì)菌群為擬桿菌門、綠彎菌門、厚壁菌門和變形菌門,循環(huán)中,產(chǎn)氣的廣古菌門豐富度下降,好氣性的放線菌目豐富度增加,這與甲烷產(chǎn)氣減少相符合。隨著循環(huán)的增加,在發(fā)酵液環(huán)境選擇壓力下物種豐富度在下降,均勻度在提高,發(fā)酵液樣品中微生物菌群整體較穩(wěn)定,個(gè)別菌群多樣性有所變化。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TK6
【圖文】：

圖 1-1 預(yù)處理效果(Mosier et al. 2005)Fig. 1-1 Effect of pretreatment質(zhì)預(yù)處理方法處理秸稈發(fā)酵為乙醇，預(yù)處理是第一步，也是纖維素類生物質(zhì)發(fā)酵步驟中m et al. 2013)。預(yù)處理同樣具有巨大潛力，通過研究和開發(fā)，可以最大高效率(Saha et al. 2005)。對(duì)于木質(zhì)纖維素原料，他們由厚厚的細(xì)胞壁這種致密的晶體結(jié)構(gòu)，使其變得疏松多孔(李振宇 et al. 2013)。盡可和木質(zhì)素，破壞半纖維素和木質(zhì)素對(duì)纖維素的保護(hù)作用，疏松纖維素維素酶較易接觸纖維素，酶解纖維素產(chǎn)生可發(fā)酵的糖(Sambusiti et al.理方法大體分為兩種，物理預(yù)處理與化學(xué)預(yù)處理(岳建芝 et al. 2006粉碎、蒸汽爆破和熱水處理(Zhanget al. 2016)。粉碎包括干法粉碎、濕研磨和高壓研磨粉碎(王震 et al. 2016)。在預(yù)處理過程中，酸或堿的從半纖維素和木質(zhì)素中釋放，增加葡萄糖的產(chǎn)量，最常用的為 HSO

循環(huán)十二 64.58 循環(huán)十 69.77循環(huán)十三 62.87 循環(huán)十一 65.40循環(huán)十四 61.53 循環(huán)十二 65.43循環(huán)十五 61.76 循環(huán)十三 62.81循環(huán)十六 61.37 循環(huán)十四 64.15循環(huán)十七 61.32 循環(huán)十五 64.47循環(huán)十八 59.62 循環(huán)十六 62.32循環(huán)十九 60.43 循環(huán)十七 61.75循環(huán)十八 62.33循環(huán)十九 61.88循環(huán)二十 61.21循環(huán)二十一 61.10述試驗(yàn)，研究了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組各個(gè)循環(huán)（實(shí)驗(yàn)組 1 循環(huán)二十和實(shí)驗(yàn)組 2 循不當(dāng)，數(shù)據(jù)舍去）對(duì)殘?jiān)寐实挠绊�，根�?jù)上述結(jié)果，做出循環(huán)對(duì)殘?jiān)厔?shì)圖如圖 2-1 所示。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 付小果;陳洪章;;萬(wàn)噸級(jí)乙醇秸稈汽爆煉制產(chǎn)業(yè)化技術(shù)與示范[J];生物產(chǎn)業(yè)技術(shù);2015年05期

2 張f

本文編號(hào)：2723543