本文關鍵詞：生物滴濾法轉化礦井低濃度瓦斯及聚羥基丁酸合成的研究

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【摘要】：甲烷氧化菌能以甲烷為唯一碳源和能源物質生長。利用甲烷氧化菌能夠氧化利用低濃度甲烷的特性,開發(fā)應用生物技術的方法治理低濃度礦井瓦斯,是一個非常有意義的研究課題。本論文以甲烷為唯一碳源從礦區(qū)土壤篩出高效利用甲烷的甲烷氧化菌,對甲烷氧化菌的培養(yǎng)條件進行了優(yōu)化;對甲烷氧化菌在填料表面形成生物膜的條件進行研究;研究了噴淋液中營養(yǎng)物質濃度和運行參數對生物滴濾塔降解甲烷的影響;研究了滴濾塔循環(huán)噴淋液中的聚羥基丁酸(PHB)積累的變化規(guī)律。取得了以下主要結果:1、以甲烷為唯一碳源物質,從煤礦出風口附近土壤中,經過多代富集、馴化培養(yǎng)篩選到了一株甲烷氧化效率高的革蘭氏陰性甲烷氧化菌菌株,經初步鑒定屬于甲基單胞菌(Methylomonas)。2、通過對甲烷氧化菌的培養(yǎng)條件進行優(yōu)化的實驗研究表明:該菌株可以利用一碳化合物(甲烷和甲醇)為碳源生長,也可以利用丙酮酸、檸檬酸、葡萄糖和蔗糖等多碳化合物生長。硝酸鹽比銨鹽更有利于甲烷氧化菌的生長,Na NO3、PO43-、Cu2+和Fe2+的濃度分別為10m M/L、10m M/L、30μM/L和60μM/L時甲烷氧化菌生長較好。培養(yǎng)基中添加5%的硅油能促進甲烷氧化菌的生長。3、甲烷氧化菌在陶瓷鮑爾環(huán)填料上生長要好于塑料空心球。增加接種次數有利于甲烷氧化菌在填料表面形成生物膜,塔外預掛膜培養(yǎng)能將滴濾塔的啟動時間縮短到18天。4、噴淋液滴濾量為0.1L/min,進氣甲烷濃度為1.1%,流量為2L/min,Na NO3濃度為70m M/L時,滴濾塔甲烷去除負荷最大為39.72g/h/m3。以(NH4)2SO4和NH4NO3為氮源時,滴濾塔甲烷去除負荷降低。PO43-濃度為100 m M/L時,甲烷去除負荷最大為46.81g/h/m3。5、進氣流量為2L/min時,滴濾塔甲烷去除負荷為41.84 g/h/m3,壓降為82Pa。進氣流量增大增大到3L/min時,去除負荷增加到49.6 g/h/m3,壓降則迅速增加到115Pa。6、甲烷氧化菌內PHB的最佳提取條件是:氯仿:次氯酸鈉體積比1:1,提取溫度為60℃,提取時間為1h。PHB氣相色譜分析的最佳酯化條件是:3%的酸化甲醇:提取液=1:1,100℃酯化4h。7、以甲烷為碳源,培養(yǎng)基中分別添加1%檸檬酸和丙酮酸時,能促進甲烷氧化菌PHB合成,培養(yǎng)液中PHB產量分別為139μg/ml和150μg/ml。單獨以檸檬酸和丙酮酸為碳源,或者添加濃度過高時,甲烷氧化菌PHB合成受到抑制。8、噴淋液滴濾量為0.1L/min,進氣甲烷濃度為0.7%,流量為2L/min時,滴濾液循環(huán)1周后PHB產量最大為2mg/ml。滴濾量增加到0.2L/min時,滴濾液循環(huán)1周后PHB產量最大為2.6mg/ml。
【關鍵詞】：甲烷 瓦斯 甲烷氧化菌 生物滴濾塔 聚羥基丁酸
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD712;TQ317
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-9
• Extended Abstract9-20
• 符號說明20-21
• 1 緒論21-46
• 1.1 研究背景21
• 1.2 研究意義21-22
• 1.3 甲烷氧化菌及其代謝研究22-31
• 1.4 利用甲烷氧化菌治理低濃度甲烷的研究31-40
• 1.5 甲烷氧化菌合成聚羥基丁酸40-44
• 1.6 本課題研究內容44-46
• 2 甲烷氧化菌篩選與培養(yǎng)條件優(yōu)化46-69
• 引言46
• 2.1 試驗材料、試劑及儀器46-47
• 2.2 試驗方法47-53
• 2.3 結果與討論53-67
• 2.4 本章小結67-69
• 3 生物滴濾塔的啟動69-82
• 引言69
• 3.1 材料與方法69-74
• 3.2 結果與討論74-80
• 3.3 本章小結80-82
• 4 噴淋液配方對生物滴濾塔的影響82-112
• 引言82-83
• 4.1 材料與方法83-87
• 4.2 結果與討論87-110
• 4.3 本章小結110-112
• 5 滴濾塔運行參數的優(yōu)化研究112-123
• 引言112-113
• 5.1 材料與方法113-114
• 5.2 結果與討論114-122
• 5.3 本章小結122-123
• 6 甲烷氧化菌生產聚羥基丁酸的研究123-140
• 引言123-124
• 6.1 材料與方法124-127
• 6.2 結果與討論127-138
• 6.3 本章小結138-140
• 7 生物滴濾塔的反應動力學研究140-147
• 引言140
• 7.1 動力學模型的建立140-144
• 7.2 動力學模型的驗證144-146
• 7.3 本章小結146-147
• 8 結論與展望147-150
• 8.1 結論147-148
• 8.2 創(chuàng)新點148-149
• 8.3 研究展望149-150
• 參考文獻150-177
• 作者簡歷177-180
• 學位論文數據集180

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本文編號：849434