产氢厌氧细菌的分离筛选及其产氢效能评价

论文摘要

本研究从牛的瘤胃、瓣胃和皱胃,污水处理厂生物池进口处、生物池内取样,利用划线法分离筛选出厌氧细菌；采用吲哚试验、氧化酶试验和点滴试验、16SrDNA测序等技术对分离细菌进行鉴定；利用摇瓶培养方法测定细菌的生长曲线；自行研制厌氧流化床生物反应器；最后将分离鉴定的细菌分别放入自行研制反应器中进行发酵产氢效能评价。具体研究结果如下：1.从牛的瘤胃、瓣胃和皱胃中共分离到三株厌氧细菌。生理生化鉴定结果显示,三株厌氧细菌吲哚试验均呈阳性,氧化酶试验呈阴性,点滴试验呈阴性；16SrDNA测序结果显示,三株厌氧细菌的16srDNA序列的相似性在99%以上,属同一种兼性厌氧细菌——肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）。2.在污水处理厂生物池进口污泥中、生物池内各分离到一株厌氧细菌。生理生化鉴定结果显示,两株厌氧细菌吲哚试验均呈阳性,氧化酶试验呈阴性,点滴试验呈阳性；16srDNA测序结果显示,两株厌氧细菌的16srDNA序列的相似性在99%以上,属同一种兼性厌氧细菌——大肠杆菌（Escherichia coli）。3.分离筛选到的两株厌氧细菌的生长曲线测定结果表明,肺炎克雷伯菌的对数生长期为1-8h,稳定期为8-14h,14h之后进入衰亡期；大肠杆菌的对数生长期为1-4h,稳定期为4-14h,14h之后进入衰亡期。两株厌氧细菌的对数生长期和稳定期略有差别,但是衰亡期开始的时间是相同的。4.自行研制厌氧流化床生物反应器,摆脱了实验室小型产氢装置的局限性,可以在较大规模下用细菌循环利用原料产氢；能保证较好的厌氧环境,较恒定的温度,为厌氧发酵产氢提供稳定的工作环境；能将秸秆原料直接投入到反应器中供养细菌产氢,简单易行。5.以蔗糖作为诱导物质,以甜高粱秸秆为主要原料,在自行研制的厌氧流化床生物反应器中测定分离细菌的产氢效能。结果显示,两株细菌不仅有产氢能力,并可在反应器的活性炭上形成白色细菌颗粒。当细菌颗粒形成之后,在保持液压恒定的条件下,3-5d后,就有氢气产生；并且利用蔗糖阶段和利用甜高粱秸秆阶段都会产生,利用甜高粱秸秆阶段的氢气产量明显高于利用蔗糖阶段的氢气产量。在产氢效能的评价过程中,反应器控制温度为37℃,液压恒定时间由9.3h维持14d之后降低为4.6h,产氢基料pH值为5.8-6.5,肺炎克雷伯菌的整个实验过程中产生气体氢气含量最高可达28%,大肠杆菌的所产气体中氢气含量最高达31.6%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 引言
• 文献综述
• 1. 世界能源消费现状及特点
• 2 我国在经济发展和社会进步中存在的能源问题、启示及建议
• 2.1 我国在经济发展和社会进步中存在的能源问题
• 2.2 我国能源国情的启示
• 2.3 针对我国能源国情提出的建议
• 3 解决当今能源问题的对策
• 4 世界各国当前的农业废弃物状况
• 4.1 国外当前的农业废弃物状况
• 4.2 我国当前农业废弃物状况
• 5 氢能源对比其他能源的优势
• 6 当今世界上的制氢方法
• 6.1 用化石燃料制氢
• 6.2 电解水制氢
• 6.3 生物质制氢
• 6.4 收集各种废弃产品中的氢气再次利用
• 7 各种制氢方法的比较
• 8 生物制氢目前的技术关键及发展前景
• 8.1 筛选高效率菌种、改良流程
• 8.2 细化产氢机理,提高产氢效率
• 第一章 产氢厌氧细菌的分离筛选
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 培养基
• 1.3 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 从牛胃中筛选出的厌氧细菌
• 2.2 从生物池内和生物池进口泥中筛选出的厌氧细菌
• 3 讨论
• 第二章 分离厌氧细菌的鉴定
• 第一节 厌氧细菌的生理生化测定
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 吲哚试验
• 2.2 氧化酶试验
• 2.3 点滴试验
• 3 讨论
• 第二节 厌氧细菌的分子生物学鉴定
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 牛的瘤胃中细菌NWEno.1的测序结果
• 2.2 牛的瓣胃中细菌NWEno.3的测序结果
• 2.3 牛的皱胃中细菌NWMno.4的测序结果
• 2.4 生物池进口活性污泥中的细菌JKNno.5的测序结果
• 2.5 生物池里活性污泥中的细菌SWCno.6的测序结果
• 2.6 五株细菌与相似物种的相似性比较
• 3 讨论
• 第三章 细菌的生长曲线测定
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 肺炎克雷伯菌的生长曲线
• 2.2 大肠杆菌的生长曲线
• 3 讨论
• 第四章 分离的兼性厌氧细菌产氢效能评价
• 第一节 厌氧流化床反应器的研制
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 3 讨论
• 第二节 分离的兼性厌氧细菌利用秸秆产氢的测定
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 肺炎克雷伯菌在反应器中的吸附和产氢情况
• 2.2 大肠杆菌在反应器中的吸附和产氢情况
• 3 讨论
• 实验主要结论
• 参考文献
• 附录1 五株分离细菌的16SrDNA测序结果
• 附录2 厌氧流化床生物反应器外观及细节部分图片
• 附录3 实验药品及仪器列表
• 致谢
• 攻读学位期间参与的课题及科研成果