在當(dāng)今世界,能源的發(fā)展,能源和環(huán)境,是全世界、全人類共同關(guān)心的問題,也是我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要問題。生物能源作為可再生,污染極小的能源,具有無可比擬的優(yōu)越性,其中氫氣作為一種高能燃料且環(huán)境友好的新能源具有重要的應(yīng)用。有機(jī)廢水發(fā)酵法生物制氫技術(shù)具有能源和環(huán)保的雙重功效,已經(jīng)成為環(huán)境生物技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。利用活性污泥作為菌種進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)氫時(shí),反應(yīng)系統(tǒng)中的微生物群落結(jié)構(gòu)對(duì)產(chǎn)氫效能具有決定性的影響。因此,利用現(xiàn)代分子生物學(xué)手段闡明微生物群落結(jié)構(gòu)與產(chǎn)氫效能的關(guān)系,確定重要的功能菌群,以期實(shí)現(xiàn)高效產(chǎn)氫群落的定向構(gòu)建和優(yōu)化,對(duì)實(shí)現(xiàn)發(fā)酵法生物制氫技術(shù)的工業(yè)化具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。針對(duì)乙醇型發(fā)酵菌群的研究還處于起步階段,本實(shí)驗(yàn)采用完全混合槽式反應(yīng)器(CSTR)和內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器(IC)作為產(chǎn)酸反應(yīng)器,考察在處理糖蜜廢水和啤酒廢水時(shí),系統(tǒng)的產(chǎn)氫速率和有機(jī)廢水的處理效果,在此基礎(chǔ)上將廢水資源化利用;研究系統(tǒng)基于氫氣為目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率的產(chǎn)能率,并通過對(duì)各相液相末端產(chǎn)物組分的研究,從宏觀角度判斷系統(tǒng)各相底物的轉(zhuǎn)化規(guī)律及群落的演替規(guī)律。研究產(chǎn)氫發(fā)酵系統(tǒng)的生理代謝特征,在于更深入的了解和總結(jié)系統(tǒng)反應(yīng)參數(shù)、...

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 生物能源
        1.1.1 能源現(xiàn)狀
        1.1.2 生物能源
        1.1.3 生物氫能
    1.2 厭氧發(fā)酵過程
    1.3 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫
        1.3.1 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫原理
        1.3.2 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫類型
        1.3.3 厭氧發(fā)酵生物制氫研究現(xiàn)狀
    1.4 微生物群落
        1.4.1 微生物群落的研究意義
        1.4.2 產(chǎn)酸發(fā)酵微生物
        1.4.3 影響產(chǎn)酸發(fā)酵微生物的主要生態(tài)因子
    1.5 研究目的意義與內(nèi)容
        1.5.1 研究目的意義
        1.5.2 主要研究內(nèi)容
        1.5.3 研究技術(shù)路線
2 試驗(yàn)材料與方法
    2.1 連續(xù)流反應(yīng)器
        2.1.1 完全混合槽式反應(yīng)器
        2.1.2 內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器
    2.2 發(fā)酵底物
        2.2.1 糖蜜廢水
        2.2.2 啤酒廢水
    2.3 污泥馴化過程
    2.4 營養(yǎng)元素添加
    2.5 水質(zhì)分析檢測的方法
        2.5.1 氣相末端產(chǎn)物分析
        2.5.2 液相發(fā)酵產(chǎn)物分析
        2.5.3 污泥性質(zhì)指標(biāo)測定
        2.5.4 氧化還原電位(ORP)測定
        2.5.5 化學(xué)需氧量(COD)測定
        2.5.6 堿度測定
    2.6 微生物群落分析
        2.6.1 樣品處理與測序
        2.6.2 基礎(chǔ)分析
        2.6.3 微生物豐度指數(shù)(Community richness)
        2.6.4 微生物多樣性(Community diversity)指數(shù)
        2.6.5 分類學(xué)分析
3 CSTR產(chǎn)氫系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化
    3.1 不同HRT下系統(tǒng)的建立和運(yùn)行
        3.1.1 不同HRT下CSTR產(chǎn)氫系統(tǒng)的產(chǎn)氣狀況
        3.1.2 不同HRT下CSTR產(chǎn)氫系統(tǒng)的系統(tǒng)運(yùn)行狀況
        3.1.3 不同HRT下CSTR產(chǎn)氫系統(tǒng)的發(fā)酵狀況
    3.2 不同OLR下系統(tǒng)的建立和運(yùn)行
        3.2.1 不同OLR下CSTR產(chǎn)氫系統(tǒng)的產(chǎn)氣狀況
        3.2.2 不同OLR下CSTR產(chǎn)氫系統(tǒng)的系統(tǒng)運(yùn)行狀況
        3.2.3 發(fā)酵類型
        3.2.4 底物利用狀況
    3.3 污泥固定化載體的選擇
        3.3.1 前言
        3.3.2 載體的選擇及物理特性
        3.3.3 污泥馴化和產(chǎn)氫系統(tǒng)的啟動(dòng)
        3.3.4 不同載體CSTR產(chǎn)氫系統(tǒng)的產(chǎn)氣狀況
        3.3.5 不同載體下CSTR產(chǎn)氫系統(tǒng)的系統(tǒng)運(yùn)行狀況
        3.3.6 不同載體下CSTR產(chǎn)氫系統(tǒng)的發(fā)酵狀況
        3.3.7 底物利用狀況
    3.4 本章小結(jié)
4 CSTR產(chǎn)氫系統(tǒng)對(duì)糖蜜廢水的處理和微生物群落結(jié)構(gòu)
    4.1 前言
    4.2 發(fā)酵類型判定
    4.3 產(chǎn)氣狀況
    4.4 運(yùn)行狀況
    4.5 糖蜜為底物的乙醇型發(fā)酵的微生物群落
        4.5.1 微生物群落豐富度
        4.5.2 微生物分類學(xué)分析
    4.6 本章小結(jié)
5 CSTR產(chǎn)氫系統(tǒng)對(duì)啤酒廢水的處理和微生物群落結(jié)構(gòu)
    5.1 發(fā)酵類型的判定
    5.2 系統(tǒng)運(yùn)行狀況
        5.2.1 產(chǎn)氣狀況
        5.2.2 COD去除狀況
    5.3 啤酒為底物的CSTR乙醇型發(fā)酵的微生物群落分析
        5.3.1 微生物群落豐富度和群落多樣性
        5.3.2 微生物分類學(xué)分析
    5.4 本章小結(jié)
6 IC產(chǎn)氫系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化
    6.1 不同HRT下IC產(chǎn)氫系統(tǒng)的優(yōu)化
        6.1.1 IC產(chǎn)氫系統(tǒng)水力停留時(shí)間設(shè)置
        6.1.2 IC產(chǎn)氫系統(tǒng)的產(chǎn)氣狀況
        6.1.3 IC產(chǎn)氫系統(tǒng)的運(yùn)行狀況
        6.1.4 IC產(chǎn)氫系統(tǒng)的發(fā)酵類型
    6.2 不同OLR下IC產(chǎn)氫系統(tǒng)的優(yōu)化
        6.2.1 系統(tǒng)OLR設(shè)置
        6.2.2 產(chǎn)氣狀況
        6.2.3 運(yùn)行狀況
        6.2.4 底物利用狀況
    6.3 本章小結(jié)
7 IC產(chǎn)氫系統(tǒng)對(duì)糖蜜廢水的處理和微生物群落結(jié)構(gòu)
    7.1 IC產(chǎn)氫系統(tǒng)的啟動(dòng)設(shè)置
    7.2 IC產(chǎn)氫系統(tǒng)發(fā)酵類型的判定
    7.3 IC產(chǎn)氫系統(tǒng)的產(chǎn)氣狀況
    7.4 IC產(chǎn)氫系統(tǒng)的運(yùn)行狀況
    7.5 以糖蜜為底物的乙醇型發(fā)酵微生物群落
        7.5.1 微生物豐富度分析
        7.5.2 微生物分類學(xué)分析
    7.6 本章小結(jié)
8 IC產(chǎn)氫系統(tǒng)對(duì)啤酒廢水的處理和微生物群落結(jié)構(gòu)
    8.1 前言
    8.2 產(chǎn)氫系統(tǒng)的產(chǎn)氣狀況
    8.3 IC產(chǎn)氛系統(tǒng)的能量核算
    8.4 IC產(chǎn)氫系統(tǒng)的運(yùn)行狀況
    8.5 以糖蜜為底物的乙醇型發(fā)酵微生物群落分析
        8.5.1 微生物豐富度分析
        8.5.2 微生物分類學(xué)分析
    8.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號(hào)：3869487