外加电压驱动蛋白质厌氧消化产甲烷效能提升的机制研究

目录

第1章绪 论

1.1 课题来源

1.2 研究背景

1.3 废弃生物质厌氧消化技术的优势

1.3.1 废弃生物质的处理处置及能源回收

1.3.2 废弃生物质中蛋白组分的存在形式及降解规律

1.3.3 电子传递过程对厌氧消化代谢过程的影响

1.4 产甲烷菌代谢路径

1.4.1 乙酸营养型代谢路径

1.4.2 氢营养型代谢路径

1.4.3 甲基营养型代谢路径

1.5 基于电子传递过程强化的厌氧消化新技术研究进展

1.5.1 导电碳材料强化厌氧消化产甲烷技术

1.5.2 零价铁强化厌氧消化产甲烷技术

1.5.3 外电压驱动厌氧消化产甲烷技术

1.5.4 基于外电压/导电介质强化产甲烷的机制对比分析

1.6 课题研究目的与内容

1.6.1 课题研究目的及意义

1.6.2 课题主要研究内容

1.6.3 课题技术路线图

第2章实验材料与方法

2.1 实验装置及材料

2.1.1 MEC-AD反应器

2.1.2 常用实验仪器和药剂

2.1.3 接种污泥及培养基

2.2 实验设计及运行方法

2.2.1 反应器启动与运行

2.2.2 外电路电子传递理论产甲烷量计算方法

2.3 分析检测方法

2.3.1 水样分析检测方法

2.3.2 气体成分分析检测方法

2.4 微生物群落结构分析方法

2.4.1 样品DNA的提取

2.4.2 PCR扩增及荧光定量分析

2.4.3 Illumina PE250高通量测序分析

第3章外电压驱动强化蛋白质厌氧消化产甲烷效能

3.1 引言

3.2 外电压驱动对反应器启动期的影响效能

3.2.1 启动期电流变化情况

3.2.2 启动期消化液的COD变化规律

3.2.3 启动期产气量及产气组分变化规律

3.3 外电压驱动对不同浓度蛋白质厌氧消化过程的影响

3.3.1 外电压驱动对COD降解的影响

3.3.2 外电压驱动对消化液中含氮组分变化的影响

3.3.3 外电压驱动对消化液中VFAs变化的影响

3.3.4 外电压驱动对产甲烷效能的影响

3.4 本章小结

第4章外电压驱动后群落组成变化与功能菌群演替

4.1 引言

4.2 微生物多样性及差异性分析

4.2.1 微生物群落多样性分析

4.2.2 微生物群落差异性分析

4.3 外电压驱动前后微生物群落结构变化及演替规律

4.3.1 门水平微生物群落解析

4.3.2 属水平微生物群落解析

4.3.3 阴极产甲烷菌变化规律分析

4.4 本章小结

第5章外电压驱动强化产甲烷速率机制分析

5.1 引言

5.2 基于外电路直接电子传递理论的产甲烷贡献探究

5.2.1 厌氧消化周期外电路电流变化规律

5.2.2 外电路电子转移量衡算分析

5.2.3 外电路直接电子传递理论贡献占比分析

5.3 基于热力学分析产甲烷效能强化机制

5.3.1 嗜氢型产甲烷菌定向富集提升产甲烷效能机制解析

5.3.2 阴极胞外直接电子传递过程提升产甲烷效能机制解析

5.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

声明

致 谢