论文部分内容阅读
沼气是可再生的清洁能源和生态能源，我国沼气生产的主要原料是畜禽粪便，但畜禽粪便远不能满足沼气发酵原料的需求，而我国秸秆资源丰富，可弥补畜禽粪便发酵原料的不足。但秸秆由于含有难降解的木质素和纤维素成分，使用前必须对其进行预处理。该研究主要针对秸秆难降解的木质纤维成分，筛选高效功能菌，构建秸秆预处理功能菌剂，以加快难降解物的分解速度，提高沼气产量。以玉米秸秆为基质进行固态培养，通过测定秸秆组分木质素、纤维素、半纤维素的降解率和木质素、纤维素酶活的变化，从实验室保藏的菌种和枯枝落叶、垃圾填埋场采集的混合样品中筛选秸秆预处理目标菌，最终确定7株目标菌为：1组混合菌、2株真菌、2株放线菌、1株细菌、1株绿色木霉。通过拮抗实验，确定7株目标菌之间没有拮抗作用，将7株菌分为4类，运用正交助手软件得到9组不同的配比。用不同配比的复合菌剂预处理秸秆6天，6天后取样测定秸秆失重及木质素、纤维素、半纤维素含量的变化，以秸秆为原料厌氧发酵产沼气，根据产气结果确定最佳的菌剂配比。将垃圾填埋场样品和枯枝落叶混合样置于高温50℃和中温35℃培养，得到两组不同温度的混合菌，研究混合菌在7天内对滤纸的降解及30天内对秸秆的降解。结果表明，秸秆的失重率、木质素、纤维素、半纤维素降解率、木质素酶活和纤维素酶活，高温50℃都比中温35℃效果好，因此确定选择高温50℃的混合菌作为目标菌。50℃条件下，该混合菌在第7天可使滤纸降解率达到76.2%，第30天秸秆失重率达到34.23%，木质素、纤维素、半纤维素降解率分别为56.36%、42.88%、62.77%。30天内第15天产酶最高，第15天Lac酶活、CMCase酶活、FPA酶活分别为10.2U/g、5.7U/g、3.2U/g。优化产酶实验，以微晶纤维素为碳源时，CMCase酶活和FPA酶活最高，分别达到630U/L和340U/L；以微晶纤维素为碳源，pH为7时，CMCase酶活和FPA酶活分别为690U/L和360U/L。真菌有2株HX-1，YJ-1-1。先从实验室保藏的6株菌中筛选出降解效果较好的3株菌，将其两两混合，最终确定两株真菌HX-1，YJ-1-1。该2株真菌混合后，均比单菌株效果好，秸秆失重率为28.54%，木质素、纤维素、半纤维素降解率分别为42.57%、34%、60.45%，Lac酶活为10.9U/g，纤维素酶活很低。放线菌有2株Q0，2-9，将两株单菌株放线菌混合后比单菌株降解效果好，混合后秸秆失重率为27.56%，木质素、纤维素、半纤维素降解率分别为30.37%、36.64%、56.67%。CMCase酶活和FPA酶活分别5.5U/g、3U/g，木质素酶活很低。另外2株菌为实验室的1株细菌，1株绿色木霉，最终确定7株目标菌。通过拮抗实验，7株目标菌均无拮抗，将7株菌分为4类，运用正交助手得到9组不同的配比。用9组配比的复合菌剂预处理秸秆后，第4组秸秆木质素、纤维素、半纤维的降解率最高，但第9组预处理后的秸秆产沼气最好，说明降解效果好的秸秆不一定产气效果最好，可能是原料过度消耗的原因。经过复合菌剂预处理的第9组秸秆累积产气量最高为8481mL，比对照组提高33.05%。第9组累积产甲烷量为4795mL，比对照组提高37.83%。根据最终的产气效果，确定最佳配比为第9组，最佳配比为3:3:2:1。