【摘要】：隨著水體富營養(yǎng)化問題越來越嚴(yán)重,采用水葫蘆等水生植物消減水體氮磷等營養(yǎng)化物質(zhì)成為改善水質(zhì)的重要措施,而由此產(chǎn)生的大量的水葫蘆帶來了新的環(huán)境問題,若堆積會產(chǎn)生二次污染,亟需進(jìn)行資源化利用。近年來,能源危機日益加劇,生物質(zhì)能源的開發(fā)成為科技工作者研究的熱點。水葫蘆有較高的產(chǎn)沼氣潛力,利用水葫蘆進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣不僅可以消除水葫蘆堆積造成的污染,還可以提供清潔可再生的能源。厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣,是水葫蘆處置與利用的一個重要技術(shù)途徑。然而,水葫蘆纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)和含量是其厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的瓶頸,為了提高沼氣產(chǎn)率,需要在厭氧發(fā)酵之前對水葫蘆進(jìn)行一定的預(yù)處理。本文開展了水葫蘆木質(zhì)纖維素生物預(yù)處理技術(shù)的研究,并研究其處理對厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響,探求水葫蘆高效產(chǎn)沼氣方法。 以水葫蘆為材料,分別接種白腐真菌中的黃孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)和糙皮側(cè)耳(Pleurotus ostreatus),研究兩種真菌對水葫蘆木質(zhì)纖維素的降解情況,同時測定降解木質(zhì)纖維素的酶的活性及還原糖和有機質(zhì)含量的動態(tài)變化。結(jié)果表明：黃孢原毛平革菌和糙皮側(cè)耳兩種白腐菌對木質(zhì)纖維素均有較強的降解能力,對木質(zhì)素的降解尤為顯著,處理30d,黃孢原毛平革菌對木質(zhì)素、半纖維素、纖維素的降解率分別為39.42%、16.77%、15.39%,糙皮側(cè)耳對木質(zhì)素、半纖維素、纖維素的降解率分別為26.92%、14.42%、13.44%；黃孢原毛平革菌在降解水葫蘆的過程中不產(chǎn)生漆酶,木素過氧化物酶和錳過氧化物酶均在第10d達(dá)到最高值,分別為50.12U/g,1.72U/g,糙皮側(cè)耳在降解水葫蘆的過程中,木素過氧化物酶、錳過氧化物酶、漆酶分別在第10d、15d、15d達(dá)到最高值,最高值分別為13.77U/g,1.42U/g,64.85U/g；在降解水葫蘆過程中,兩白腐菌產(chǎn)的纖維素酶均有兩個產(chǎn)酶高峰,黃孢原毛平革菌的產(chǎn)纖維素酶高峰發(fā)生在第10d和第25d,酶活分別為0.49U/g和0.53U/g,糙皮側(cè)耳的產(chǎn)纖維素酶高峰發(fā)生在第5d和第20d,酶活分別為0.1U/g和0.09U/g；兩白腐菌產(chǎn)半纖維素降解酶的趨勢大致為先上升后下降趨勢,黃孢原毛平革菌和糙皮側(cè)耳的產(chǎn)半纖維素酶高峰分別發(fā)生在第15d和第10d,半纖維素酶活的最高值分別為5.13U/g和0.77U/g；黃孢原毛平革菌的產(chǎn)纖維素酶和半纖維素酶的能力均高于糙皮側(cè)耳。白腐菌對木質(zhì)素的降解一般是發(fā)生在次級代謝階段,剛接入菌種時,白腐菌只能先消耗可溶性有機碳提供自身生長和維持的碳源和能源,還原糖和可溶性有機質(zhì)的含量下降,隨著降解過程的進(jìn)行,纖維素、半纖維和木質(zhì)素開始降解,有機質(zhì)含量也隨之下降,可溶性有機質(zhì)含量升高。 為進(jìn)一步探討接種白腐真菌對水葫蘆木質(zhì)纖維素的降解處理對水葫蘆發(fā)酵產(chǎn)氣的影響,以白腐菌預(yù)處理不同時間的產(chǎn)物為材料,在總固體(TS)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%、溫度為35℃的條件下,研究黃孢原毛平革菌和糙皮側(cè)耳兩種白腐菌對水葫蘆的降解預(yù)處理對水葫蘆厭氧發(fā)酵的影響。結(jié)果表明：經(jīng)黃孢原毛平革菌預(yù)處理10d、15d和糙皮側(cè)耳預(yù)處理10d、15d的水葫蘆的產(chǎn)氣能力顯著提高,單位TS產(chǎn)氣量較對照提高了48.73～75.05%,產(chǎn)氣量與纖維素、半纖維素含量均呈顯著負(fù)相關(guān)；白腐菌對水葫蘆的降解預(yù)處理不能顯著提高水葫蘆厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣中的甲烷含量；由于白腐菌的降解預(yù)處理提高了沼氣的產(chǎn)量,相應(yīng)的也提高了甲烷的產(chǎn)量,單位TS甲烷產(chǎn)量較對照提高了30.53%～55.81%。黃孢原毛平革菌或糙皮側(cè)耳處理25d的水葫蘆,用于厭氧發(fā)酵,單位TS產(chǎn)氣量和單位TS甲烷產(chǎn)量反而下降,經(jīng)黃孢原毛平革菌降解處理25d,水葫蘆厭氧發(fā)酵的TS產(chǎn)氣量和單位TS甲烷產(chǎn)量分別下降了13.31%和21.80%；經(jīng)糙皮側(cè)耳菌降解處理25d,單位TS產(chǎn)氣量和單位TS甲烷產(chǎn)量分別下降了76.55%、77.33%,說明降解周期過長則影響產(chǎn)氣量和甲烷產(chǎn)量。綜合以上說明,采用黃孢原毛平革菌和糙皮側(cè)耳這兩種白腐菌對水葫蘆木質(zhì)纖維素進(jìn)行適當(dāng)時間的降解預(yù)處理可以顯著提高水葫蘆的厭氧發(fā)酵效果。
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：X172;S216.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 張輝;戴傳超;朱奇;楊啟銀;;生物降解木質(zhì)素研究新進(jìn)展[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2006年09期

2 宋瑞清,楊謙,鄧勛;平菇菌株對稻草生物降解的能力[J];東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報;2004年01期

3 趙華,齊剛,代彥,陳秀為;白腐真菌對稻草秸稈生物降解的研究[J];飼料工業(yè);2003年11期

4 成小英,王國祥,濮培民,張圣照,陳寶君;冬季富營養(yǎng)化湖泊中水生植物的恢復(fù)及凈化作用[J];湖泊科學(xué);2002年02期

5 魏世清;覃文能;李金懷;李勇江;;水葫蘆與豬糞混合厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣研究[J];廣西林業(yè)科學(xué);2008年02期

6 江凌;吳海珍;韋朝海;梁世中;;白腐菌降解木質(zhì)素酶系的特征及其應(yīng)用[J];化工進(jìn)展;2007年02期

7 李寶林;鳳眼蓮凈化水質(zhì)的利用及其所誘發(fā)的環(huán)境問題[J];環(huán)境保護;1994年06期

8 林云琴,周少奇;白腐菌降解纖維素和木質(zhì)素的研究進(jìn)展[J];環(huán)境技術(shù);2003年04期

9 周岳溪;孔欣;郝麗芳;傅強;高維寅;;水葫蘆加動物排泄物兩相厭氧生物處置工藝[J];環(huán)境科學(xué)研究;1996年06期

10 蘭吉武,陳彬,曹偉華,趙由才;水葫蘆厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣規(guī)律[J];黑龍江科技學(xué)院學(xué)報;2004年01期

本文編號：2745268