厭氧微生物空間載體結構及性能研究.pdf

1、能源緊缺與環(huán)境污染的雙重壓力下，利用厭氧消化技術凈化環(huán)境生產(chǎn)能源成為人們在當前的理想選擇，但家庭模式自然發(fā)酵已經(jīng)遠遠滿足不了人們對凈化環(huán)境和能源生產(chǎn)的需求，只有通過沼氣生產(chǎn)的工業(yè)化和商品化，才能使厭氧消化這項生態(tài)環(huán)保型技術發(fā)揮它應有的作用，實現(xiàn)生態(tài)的良性循環(huán)和社會的可持續(xù)發(fā)展。但工業(yè)化生產(chǎn)的主要問題是反應速度慢，提高反應速度進而提高容積產(chǎn)氣率、縮短投資回收期對推動其產(chǎn)業(yè)化意義重大。 提高厭氧消化速度是工業(yè)化生產(chǎn)沼氣的核心所在。然

2、而，厭氧消化是極為復雜的生物過程，在參與反應的眾多微生物中，產(chǎn)甲烷菌的種類和密度是影響厭氧消化效率和甲烷產(chǎn)量的重要因素，因此優(yōu)化產(chǎn)甲炕菌的種類、提高反應器內(nèi)產(chǎn)甲烷菌的密度、實現(xiàn)反應器內(nèi)微生物的高密度保持至關重要。本研究在反應器內(nèi)部填加微生物載體，通過微生物在載體上的駐留達到菌種富集的目的，進而提高容積產(chǎn)氣率。為此選擇適合的載體材料，固定微生物，使固定化微生物能較長時間保持一定的強度和活性，從而降低固定化的成本，延長固定微生物的使用壽命，

3、提高厭氧消化處理的效率，是研究的核心。 本研究以新鮮牛糞為處理對象，提出了手動循環(huán)物料篩選載體的方法，自行設計安裝實驗裝置，并利用這種裝置進行了微生物載體框架和載體材料的篩選實驗。研究涉及空間載體框架的毒性；比較產(chǎn)甲烷菌在不同載體上的富集情況，包括活性碳纖維、活性炭顆粒、竹炭、陶粒、玻璃纖維和維綸纖維；采用對比實驗的方法篩選出一種采用固定化微生物技術厭氧消化處理牛糞時使用的微生物載體材料。 反應器內(nèi)需要添加合適的載體框架

4、支撐載體材料，載體材料同樣要長期浸泡在料液中，那么，就要求載體框架具有干擾性最小的特點。根據(jù)資料記載聚乙烯和聚氯乙烯滿足作為載體框架的干擾性小的條件，對整體的厭氧消化反應沒有太大影響。其中，加入聚乙烯框架的產(chǎn)氣效果略高于空白對照組，加入聚氯乙烯框架的產(chǎn)氣效果略低于空白對照組，但是與空白相比這兩種的偏差都很小。而聚丙烯不僅可以作為載體框架，從產(chǎn)氣角度分析，同樣有做載體的潛質。 通過透射電鏡和掃描電鏡對物料中的細菌和載體附著情況的鑒

5、定，以及產(chǎn)氣量、pH值、輔酶F420等指標的檢測，發(fā)現(xiàn)各種載體中，活性炭顆粒從微觀和宏觀角度都體現(xiàn)了明顯的優(yōu)勢，綜合經(jīng)濟性和材料來源等因素，將其與聚丙烯配合形成復合載體是最佳的選擇方案。 本文為牛糞厭氧消化處理的研究提供了新的思路。設計了一種全新的厭氧消化工藝，初步建立了微生物載體的選擇分析體系，將為解決厭氧消化工藝設計、厭氧消化反應器結構優(yōu)化設計、選擇適當?shù)奈⑸锺v留載體提供重要參考，同樣，為了進一步研究載體和細菌的關系及將工