生物质厌氧发酵与产物控制技术

第1章绪论1
1.1生物质资源化的意义1
1.2羧酸盐平台-VFA生产4
1.2.1厌氧发酵机理5
1.2.2厌氧发酵类型及路径6
1.2.3厌氧发酵过程中典型的功能细菌11
1.2.4挥发性脂肪酸的资源化应用13
1.3厌氧发酵影响因素16
1.3.1底物类型16
1.3.2pH17
1.3.3温度18
1.3.4有机负荷20
1.4木质纤维素类来源与特征20
1.4.1纤维素21
1.4.2半纤维素21
1.4.3木质素22

第2章木质纤维素类生物质预处理技术24
2.1生物质预处理方法概述24
2.1.1物理预处理24
2.1.2化学预处理25
2.1.3生物预处理26
2.2白腐真菌预处理木质纤维素类生物质27
2.2.1白腐真菌预处理概述27
2.2.2白腐真菌降解木质素机理29
2.2.3白腐真菌预处理主要影响因素31
2.3瘤胃微生物预处理概述33
2.3.1瘤胃微生物对木质纤维素的降解机制35
2.3.2瘤胃液转化木质纤维素原料36
2.4木质纤维素的利用现状37
2.4.1加工成型38
2.4.2堆肥38
2.4.3粉碎覆盖38
2.4.4食用菌栽培38
2.4.5化工原料转化39
2.4.6直接燃烧39
2.4.7生物质能源转化39

第3章蘑菇渣发酵产酸41
3.1蘑菇渣厌氧发酵产酸41
3.1.1实验材料与方法42
3.1.2底物浓度对蘑菇渣发酵产酸的影响45
3.1.3pH对蘑菇渣发酵产酸的影响49
3.2白腐真菌预处理促进蘑菇渣产酸55
3.2.1实验材料与方法56
3.2.2白腐真菌预处理对蘑菇渣厌氧发酵的影响61
3.2.3白腐真菌预处理蘑菇渣的机理分析66
3.3蘑菇渣和剩余污泥共发酵促进厌氧发酵产酸73
3.3.1实验材料与方法74
3.3.2蘑菇渣与剩余污泥共发酵对产酸的影响76
3.3.3蘑菇渣与剩余污泥共发酵过程中的底物降解规律79
3.3.4共发酵产酸过程的数学模拟83

第4章厌氧发酵定向产丙酸、戊酸机理分析87
4.1实验材料与方法87
4.2厌氧颗粒污泥反应器的稳定运行91
4.2.1反应器内污泥颗粒化过程91
4.2.2不同pH条件下反应器稳定运行概况及产物组成92
4.2.3厌氧颗粒污泥内部结构及生理特征94
4.3微生物群落分析95
4.4批式循环分析97
4.5发酵路径分析100

第5章瘤胃液预处理促进稻草厌氧发酵产酸产甲烷104
5.1实验材料与方法105
5.1.1瘤胃液微生物群落结构分析111
5.1.2瘤胃液预处理后稻草残渣的表面形态和结构分析115
5.2瘤胃液预处理稻草效果116
5.2.1瘤胃液预处理稻草产酸效果116
5.2.2甲烷发酵效果121
5.2.3动力学分析125
5.3底物浓度对瘤胃液预处理过程中挥发性脂肪酸的影响128
5.3.1底物浓度对瘤胃液预处理过程中生物质降解的影响131
5.3.2底物浓度对瘤胃液预处理过程中生物气的影响132
5.4预处理底物浓度对后续厌氧消化产甲烷的影响134
5.5瘤胃液预处理对微生物群落结构的影响136
5.5.1瘤胃液样品基因组DNA提取137
5.5.2PCR扩增结果138
5.5.3优化序列统计138
5.5.4细菌群落丰度及多样性139
5.5.5细菌群落差异性分析141
5.5.6细菌群落组成分析143
5.6瘤胃液预处理稻草残渣特性149
5.6.1瘤胃液预处理前后稻草残渣表观和微观结构149
5.6.2瘤胃液预处理后稻草残渣的化学成分150
5.6.3瘤胃液预处理后稻草残渣的结构151
5.6.4瘤胃液预处理后稻草残渣的结晶度152

第6章白腐真菌预处理促进沼渣发酵产酸156
6.1实验材料与方法157
6.2白腐真菌预处理对沼渣厌氧发酵效果的影响158
6.2.1白腐真菌预处理对沼渣发酵VFA产率的影响158
6.2.2白腐真菌预处理对固体沼渣发酵液中VFA组分的影响161
6.2.3氮磷在厌氧发酵过程中的释放162
6.3白腐真菌预处理沼渣的机理分析162
6.3.1预处理过程中白腐真菌在沼渣上的生长162
6.3.2白腐真菌预处理对沼渣木质纤维素组分的影响164
6.3.3白腐真菌预处理过程中胞外木质素降解酶活性的变化166
6.3.4沼渣表面形态168
6.3.5白腐真菌预处理过程中固体沼渣pH的变化169

第7章微波-碱预处理、超声-碱预处理和球磨预处理方法对瘤胃液预处理稻草残渣产乙醇发酵的影响172
7.1实验材料与方法173
7.2预处理前后稻草残渣的表观结构176
7.3预处理前后稻草残渣主要成分变化176
7.4预处理前后稻草残渣的微观结构178
7.5预处理前后稻草残渣的红外光谱分析179
7.6预处理前后稻草残渣的结晶度181
7.7预处理前后稻草残渣的比表面积182
7.8预处理方法对稻草残渣酶解糖化和乙醇发酵的影响183

参考文献188