水热预处理对植物蛋白豆腐基质厌氧消化的影响:过程特性及微生物群落的变化

来源 :沈阳化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aa4578
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着人们生活水平的提高,蛋白废弃物如豆制品,乳制品,市政污泥,抗生素菌渣等日益增多,一些结构复杂或以颗粒状存在的蛋白,直接进行厌氧消化,不易被利用,将其水热处理后再进行厌氧消化可显著提高其生物利用度,兼具多重效益,优势明显,但由于蛋白组分极低的C/N,极易生成氨氮(AN)造成系统崩溃,目前研究较少,因此急需开发基于水热预处理的蛋白废弃物高效厌氧消化(AD)技术。本文中,主要以植物蛋白豆腐为发酵原料,对水热预处理前后豆腐基质的厌氧消化(AD)性能及相关微生物的阶段性变化进行了研究,对高蛋白生物质废弃物的水热预处理和资源化利用具有指导意义。(1)进行了动物蛋白和植物蛋白模拟物厌氧消化生物化学甲烷势(BMP)实验,初步探究了水热预处理的作用,结果表明在相同的条件下,植物蛋白模拟水热处理后再进行厌氧消化,更具有厌氧消化产甲烷潜力。继而以典型植物蛋白—豆腐为材料,借助BMP实验考察了不同TS组分下的厌氧消化产甲烷特性,并比较水热预处理前后AD的过程变化,进一步评估水热预处理对豆腐基质厌氧消化的影响。结果表明水热预处理有利于豆腐的厌氧消化过程,使BMP实验在TS3.6%条件下顺利进行,而没有出现明显的酸和氨氮抑制,甲烷产率可达到589.39 m L/g VS,生物降解率可达到88.62%。(2)采用连续搅拌反应器(CSTR)对水热预处理前后的豆腐基质进行了连续厌氧消化实验,通过监测和比较连续AD的过程稳定性指标,以深入认知水热预处理的作用。结果表明,水热预处理可以一定程度上缓解AN和挥发性脂肪酸(VFAs)的抑制作用,其日甲烷产率最大值为517.30 m L/g VS,并且在发酵末期产气量比未处理要高,水热预处理更有利于厌氧微生物的生长。(3)本文还探究了不同措施对AN抑制的缓解效果,结果表明稀释法>鸟粪石沉淀法>沸石吸附法,之后采用稀释法进行连续厌氧消化的抑制后恢复试验。结果表明稀释后日均甲烷产率可接近480 m L/g VS,产气也更为稳定,总氨氮(TAN)只在发酵后期较低,说明水热可以一定程度缓解高氨条件下的抑制,这和稀释前结论相符。(4)通过分析连续厌氧消化稀释前后不同分类水平上优势微生物群落的变化以及微生物多样性,深入了解水热预处理的作用以及稀释法缓解氨氮抑制的作用机制。不同发酵阶段的测序结果表明,在细菌门水平上,相对丰度最高的细菌为厚壁菌门和拟杆菌门,在古菌门水平上,广古菌门占绝对优势。这些微生物群落相对丰度的变化表明,水热预处理组的微生物对AN的耐受性更好,氢营养型产甲烷菌在水热处理前后都为优势菌种,但相较水热处理前,水热处理后甲基营养型产甲烷途径在AD过程中发挥了相对更为重要的作用。稀释法是通过快速消除系统出现的抑制物,如氨和VFAs等,使其对微生物的抑制作用去除,恢复其原有活性,进而使系统正常运行。
其他文献
报纸
颗粒-流体体系常呈现复杂的时空多尺度结构,硬球-拟颗粒模拟可通过粒子运动和相互作用复现其亚颗粒尺度上的运动细节,而流体粒子与作为壁面的固体颗粒的碰撞是模拟的重要环节。因此,本文首先考察了粒子-边界作用模型的实际效果,发现镜面反射与偏Maxwell速度分布的漫反射组合的滑移漫反射模型不能将体系温度维持在预设值。本文通过能量分析和数值实验解释了该问题并提出了改进方案。在此基础上,本文以重力驱动的硬球-
学位
【目的】探究腐植酸碱性肥料对香蕉生长的影响及促生机制,为腐植酸碱性肥料的研制与推广应用提供理论依据。【方法】采用盆栽试验,研究腐植酸碱性肥料对香蕉生物量、土壤微生物、酶活性、根系活力和土壤氮磷养分含量的影响。【结果】与常规复合肥和无腐植酸碱性液体肥料相比,腐植酸碱性肥料有利于促进香蕉生长,明显增加香蕉生物量、根系活力、土壤脲酶活性、酸性磷酸酶活性、土壤矿质氮含量、有效磷含量以及细菌、真菌和放线菌数
期刊
近年来,Mo-V-O复合金属氧化物作为催化剂,在醇类、烃类选择性氧化领域表现出广阔的发展前景。苯甲醛是一种简单的芳香醛,在香水、染料、制药和农业等领域中有着极为广泛的应用,为了满足苯甲醛在工业生产中的需求,选择苯甲醇氧化脱氢制苯甲醛是目前最为简单且绿色环保的可行方法。本文采用旋蒸法制备MoVOx复合金属氧化物催化剂,通过两种方式优化催化剂结构。一是Ce掺杂,通过调整Ce掺杂量与Ce掺杂方式;二是后
学位
近年来,随着科学技术的不断进步,工业生产的科技水平不断提高,越来越多的生产呈现智能化、数字化和网络化。因此,对于生产和产品本身的可靠性与安全性以及高质量、高性能的要求成为广泛关注与高度重视的研究课题。大型工业生产过程中,一旦发生严重故障,故障所带来的经济损失与环境污染是非常直观且恶劣的,因此工业过程中对于故障的及时检测、识别与处理至关重要。由于生产工艺结构复杂度越来越高,工业生产过程日渐繁琐,导致
学位
硅由于其超高的理论比容量(3579 mAhg-1,Li15Si4),适应的电压窗口(~0.4 V,vs.Li/Li+)以及丰富的储量,被认为是最具发展前景的锂离子电池(LIBs)负极材料。然而,Li-Si的合金化及去合金化过程中伴随着的巨大体积变化会造成电极的粉碎,电接触的消失以及固体电解质相间层(SEI)的反复破坏与形成等缺陷,使其在实际应用中受到了极大的限制。构建硅碳复合材料(Si/C、SiO
学位
聚碳酸酯(PC)具有优异的综合性能,在建筑、医疗、汽车、电子电器和军工等领域应用十分广泛。传统PC所使用的原料双酚A(BPA)具有类雌激素效应,对人体生殖系统存在危害,而绿色安全的生物基单体异山梨醇(ISB)则被认为是BPA的理想替代品。以ISB为原料合成的聚异山梨醇碳酸酯(PIC)具有优异的热稳定性、透光率和耐磨性,但其合成过程和产品性能仍面临两方面挑战,首先ISB分子内氢键限制了其反应活性,难
学位
乙烯是重要的化工基础原料,目前主要是通过石油裂解生产乙烯。随着石油资源的日益匮乏,寻找新能源代替石油资源成为学者们的研究重点。由于我国天然气储量丰富,因此以甲烷作为生产乙烯的原料引发了学者的思考,从而甲烷氧化偶联(OCM)制乙烯的工艺路线得到了研究者们的广泛关注。甲烷氧化偶联制乙烯路线是能够替代石油资源生产烯烃的重要途径,也是高效清洁利用天然气的重要发展方向。由于乙烯化学性质比较活泼,在OCM反应
学位
硅氢氯化反应是合成三氯氢硅与四氯化硅的重要工业过程,在硅氢氯化反应中不同镍基催化剂的构筑是提升四氯化硅选择性和转化率的有效途径。四氯化硅应用领域十分广泛,可用于生产大比表面积白炭黑,可用于制备有机硅化合物如硅酸酯、有机硅油、高温绝缘漆、有机硅树脂、硅橡胶和耐热衬垫等,在军事工业中用于制造烟幕剂,在冶金工业中用于制造耐腐蚀硅铁,在铸造工业中用作脱模剂,还可作为合成酰肼及用作烯烃类聚合催化剂。高纯四氯
学位
超级细菌给人类健康带来了严重威胁,其中含新德里金属β-内酰胺酶(NDM-1)的超级细菌在全球传播的同时更是突破了人类健康的最后防线——碳青霉烯类抗生素,这主要是因为NDM-1可以水解几乎所有的β-内酰胺类抗生素。设计合成有效的NDM-1临床可用抑制剂迫在眉睫,而抑制剂的设计离不开对NDM-1水解底物机理与相互作用方式的认识。NDM-1对β-内酰胺类抗生素的水解作用位点为抗生素母核部分的β-内酰胺环
学位