纤维素降解菌提高生物质产沼气的研究(附件)【字数：7918】
生物质储量丰富来源广泛，经转化制备生物质能源具有经济与社会的双重效益，因此生物质能的开发利用已越来越受到重视，它不仅可以缓解由于经济发展所带来的能源短缺问题，还可以同环境协调发展，具有独特的环境效益。这次研究的目的是研究纤维素降解菌是否可以提高生物质产沼气量。首先扩培类芽孢杆菌，然后在测定其酶活达到要求后将其与树叶粉碎物与牛粪底物一起进行厌氧发酵，最后利用排水法测定产气量。为了研究加入菌液的最适浓度，本实验设定浓度梯度为0ml、1ml、2ml、4ml、8m。结果表明，在加入8ml菌液的瓶中产气量最稳定。并且在对比空白组产气量后也证明了纤维素降解菌可以提高沼气的产量。因此，利用纤维素降解菌可以提高生物质的利用率，不仅可以节省能源也可以减少对环境的污染。毕业设计说明书（论文）外文
目录
1 绪论 1
1.1 生物质能概念 1
1.2 生物质能特点 2
1.3 我国生物质能利用现状 2
1.4 沼气概念及应用 3
1.5 沼气工程常用的生物质种类及固有特性 3
1.6 纤维素降解菌概念及结构 4
1.7 国内纤维素降解菌研究现状 5
1.8 课题的提出 5
1.9 论文的研究内容及思路 5
2 纤维素降解菌对生物质产沼气的影响 5
2.1 实验材料 5
2.2 原材料预处理及材料的准备 5
2.3 实验装置 5
2.4 实验步骤 7
2.5 纤维素降解菌对生物质产沼气的影响 11
结 论 18
致 谢 19
参 考 文 献 20
1 绪论
当今世界的主流能源来源为石油、煤炭和天然气。在如今愈加注重生态和环境保护的前提下，石油和煤炭因为对于环境的破坏过于严重，正在逐步被替代和淘汰[1]。天然气作为一种清洁能源，现在广泛应用于家庭生活和公共交通当中，有利于环境的保护，大量替代了石油与煤炭，但是作为一种不可再生资源，天然气有着不可避免的弊端：第一会产生二氧化碳，不利于温室效应，其次天然气不可再生，总有用竭的一天。所以在这样的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
情况下，生物质能作为一种可再生资源，得到了广泛的重视，生物质能是太阳能的其中一种表现形式，在碳排放方面有着不可忽视的优势，发展生物质能有利于促进社会与环境和谐共存，能够优化产业结构，当今主流开发方式为生物化学法与热化学法[2]。通过厌氧发酵可将废弃的生物质例如秸秆和树叶等和牛粪在一定温度和条件下进行反应生成可燃的甲烷燃气，基于纤维素结构同时具有异质和复杂的特性，使得纤维素物质所产生的降解率较低和转化率不高，无法为沼气发酵供给大量的营养需求，因此限制了沼气发酵时的产气量和产气速率[3]。另一方面来说，温度也是沼气生产的重要因素，在北方高寒地区无法大规模使用的原因就是因为低温导致产气的效率低下。通过培养纤维素分解菌，与生物质与底物一起进行厌氧发酵，可以提高沼气的产量。所以，通过纤维素分解菌，与生物质进行厌氧发酵，对环境的危害较小，有利于对环境的保护，对国家的发展有不可计量的好处。
沼气发酵的定义是，在一定的湿度、温度和无氧条件下，有机物质（例如人类和家禽粪便，稻草，杂草等）由各种类型、数量和功能的各种微生物分解代谢。最终使混合气体的复杂生化过程，如甲烷和二氧化碳（沼气）。本实验预计通过加入纤维素降解菌来提高沼气的产量。
1.1 生物质能概念
生物质能指的是通过植物的光合作用将太阳能转化为化学能的一种能量形式，通过使用生物质作为载体，可以将生物质储存在生物质中。它一直是人类赖以生存的重要能源，仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第4位，在整个能源系统中占有重要的地位。据预测，到21世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。生物质能通常包括：木材及森林工业废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物、动物粪便[4]。
1.2 生物质能特点
第一点，生物质能具有可再生性，可以节约大量的额外成本。第二点，具有很好的环保特性，所含有的硫、氮数量十分有限，在燃烧后所产生的硫、氮化合物也较少，因为其本身产生所需的二氧化碳与燃烧时所释放的二氧化碳数量相等，可以看作为零排放[5]；用新技术开发利用生物质能不仅有助于减轻温室效应，促进生态良性循环，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成为解决能源危机与环境问题的重要途径之一；三是广泛分布性[6]。缺乏煤炭的地区可以尝试充分利用生物质来解决能源问题。 第四是易燃性和低灰分含量的特点。但由于技术和经济的原因以及可再生能源分布较为分散，能量密度、热值及热效率低等特点，目前其利用率尚不高，仅占全球能源消耗总量的 22%[7]。
1.3 我国生物质能利用现状
当今世界的发达国家正在采用新的高效技术来利用生物能：较为广泛的是热化学转换技术[8]，通过这个方法可以获得较高等级和品质的生物能源，基于热加工工艺的区别，发展出了多种不同的制作方式；其次是生物化学转换法[9]，主要指微生物发酵生产生物质生产沼气，酒精等能源产品的反应；三是使用油厂生产的生物油；四是直接燃烧技术，包括炉膛燃烧技术、锅炉燃烧技术、紧凑型成型技术和垃圾焚烧技术[10]。
1.3.1 热解气化技术
近年来，中国开展了生物质气化技术研究工作，取得了一系列硕果累累的研究成果。 我国已用或商品化的气化炉和气化系统有：中国科学院广州能源研究所的 GSQ 1100大型装置，中国农机院的ND系列和HQ280型，山东省能源研究所的 XFL系列，在农村具有广泛的应用前景。秸秆气化集中供气系统解决了秸秆的有效利用问题，将秸秆转换为高品位能源，降低了成本，提高了农民的生活水平，目前全国己经建设推广了115个示范工程[11]。
1.3.2 生物化学转化技术
沼气在开始使用前，是由秸秆、排泄物等进行发酵后所产生的燃料。发酵的过程中，首先经过第一阶段的物质水解过程，在完成水解后将会开始产生氢气，最后由于反应形成甲烷。在妥善处理某些高含水有机物时，通过植物发酵手段具有重大意义[12]。在当今农村，沼气发酵从多角度渗透到农业生产生活当中，能够有效促进农村经济发展，有利于保护农村生态环境和农业可持续发展。在垃圾处理方面也有较大贡献，国内首个大型生活垃圾无害化处理项目，按照卫生填埋要求设计，采用合理的垃圾填埋规划和技术，目前已经进入正常的沼气生产期[13]。
燃料酒精的制造：在国外发达国家中，已经开始使用汽油与酒精混合的混合燃料，可以制造液体酒精的原理分为有糖类、含纤维素类、含淀粉类，目前较为广泛的是使用含淀粉类的玉米作为主要生产原料，在西方国家技术已经十分成熟，属于较为安全，成本较低的一种能源形式[14]。
目录
1 绪论 1
1.1 生物质能概念 1
1.2 生物质能特点 2
1.3 我国生物质能利用现状 2
1.4 沼气概念及应用 3
1.5 沼气工程常用的生物质种类及固有特性 3
1.6 纤维素降解菌概念及结构 4
1.7 国内纤维素降解菌研究现状 5
1.8 课题的提出 5
1.9 论文的研究内容及思路 5
2 纤维素降解菌对生物质产沼气的影响 5
2.1 实验材料 5
2.2 原材料预处理及材料的准备 5
2.3 实验装置 5
2.4 实验步骤 7
2.5 纤维素降解菌对生物质产沼气的影响 11
结 论 18
致 谢 19
参 考 文 献 20
1 绪论
当今世界的主流能源来源为石油、煤炭和天然气。在如今愈加注重生态和环境保护的前提下，石油和煤炭因为对于环境的破坏过于严重，正在逐步被替代和淘汰[1]。天然气作为一种清洁能源，现在广泛应用于家庭生活和公共交通当中，有利于环境的保护，大量替代了石油与煤炭，但是作为一种不可再生资源，天然气有着不可避免的弊端：第一会产生二氧化碳，不利于温室效应，其次天然气不可再生，总有用竭的一天。所以在这样的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
情况下，生物质能作为一种可再生资源，得到了广泛的重视，生物质能是太阳能的其中一种表现形式，在碳排放方面有着不可忽视的优势，发展生物质能有利于促进社会与环境和谐共存，能够优化产业结构，当今主流开发方式为生物化学法与热化学法[2]。通过厌氧发酵可将废弃的生物质例如秸秆和树叶等和牛粪在一定温度和条件下进行反应生成可燃的甲烷燃气，基于纤维素结构同时具有异质和复杂的特性，使得纤维素物质所产生的降解率较低和转化率不高，无法为沼气发酵供给大量的营养需求，因此限制了沼气发酵时的产气量和产气速率[3]。另一方面来说，温度也是沼气生产的重要因素，在北方高寒地区无法大规模使用的原因就是因为低温导致产气的效率低下。通过培养纤维素分解菌，与生物质与底物一起进行厌氧发酵，可以提高沼气的产量。所以，通过纤维素分解菌，与生物质进行厌氧发酵，对环境的危害较小，有利于对环境的保护，对国家的发展有不可计量的好处。
沼气发酵的定义是，在一定的湿度、温度和无氧条件下，有机物质（例如人类和家禽粪便，稻草，杂草等）由各种类型、数量和功能的各种微生物分解代谢。最终使混合气体的复杂生化过程，如甲烷和二氧化碳（沼气）。本实验预计通过加入纤维素降解菌来提高沼气的产量。
1.1 生物质能概念
生物质能指的是通过植物的光合作用将太阳能转化为化学能的一种能量形式，通过使用生物质作为载体，可以将生物质储存在生物质中。它一直是人类赖以生存的重要能源，仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第4位，在整个能源系统中占有重要的地位。据预测，到21世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。生物质能通常包括：木材及森林工业废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物、动物粪便[4]。
1.2 生物质能特点
第一点，生物质能具有可再生性，可以节约大量的额外成本。第二点，具有很好的环保特性，所含有的硫、氮数量十分有限，在燃烧后所产生的硫、氮化合物也较少，因为其本身产生所需的二氧化碳与燃烧时所释放的二氧化碳数量相等，可以看作为零排放[5]；用新技术开发利用生物质能不仅有助于减轻温室效应，促进生态良性循环，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成为解决能源危机与环境问题的重要途径之一；三是广泛分布性[6]。缺乏煤炭的地区可以尝试充分利用生物质来解决能源问题。 第四是易燃性和低灰分含量的特点。但由于技术和经济的原因以及可再生能源分布较为分散，能量密度、热值及热效率低等特点，目前其利用率尚不高，仅占全球能源消耗总量的 22%[7]。
1.3 我国生物质能利用现状
当今世界的发达国家正在采用新的高效技术来利用生物能：较为广泛的是热化学转换技术[8]，通过这个方法可以获得较高等级和品质的生物能源，基于热加工工艺的区别，发展出了多种不同的制作方式；其次是生物化学转换法[9]，主要指微生物发酵生产生物质生产沼气，酒精等能源产品的反应；三是使用油厂生产的生物油；四是直接燃烧技术，包括炉膛燃烧技术、锅炉燃烧技术、紧凑型成型技术和垃圾焚烧技术[10]。
1.3.1 热解气化技术
近年来，中国开展了生物质气化技术研究工作，取得了一系列硕果累累的研究成果。 我国已用或商品化的气化炉和气化系统有：中国科学院广州能源研究所的 GSQ 1100大型装置，中国农机院的ND系列和HQ280型，山东省能源研究所的 XFL系列，在农村具有广泛的应用前景。秸秆气化集中供气系统解决了秸秆的有效利用问题，将秸秆转换为高品位能源，降低了成本，提高了农民的生活水平，目前全国己经建设推广了115个示范工程[11]。
1.3.2 生物化学转化技术
沼气在开始使用前，是由秸秆、排泄物等进行发酵后所产生的燃料。发酵的过程中，首先经过第一阶段的物质水解过程，在完成水解后将会开始产生氢气，最后由于反应形成甲烷。在妥善处理某些高含水有机物时，通过植物发酵手段具有重大意义[12]。在当今农村，沼气发酵从多角度渗透到农业生产生活当中，能够有效促进农村经济发展，有利于保护农村生态环境和农业可持续发展。在垃圾处理方面也有较大贡献，国内首个大型生活垃圾无害化处理项目，按照卫生填埋要求设计，采用合理的垃圾填埋规划和技术，目前已经进入正常的沼气生产期[13]。
燃料酒精的制造：在国外发达国家中，已经开始使用汽油与酒精混合的混合燃料，可以制造液体酒精的原理分为有糖类、含纤维素类、含淀粉类，目前较为广泛的是使用含淀粉类的玉米作为主要生产原料，在西方国家技术已经十分成熟，属于较为安全，成本较低的一种能源形式[14]。
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