论文总字数：9002字

摘 要

1. 考察发酵副产物发酵副产物二氧化碳、氨氮进行丁二酸生产的可行性，一碳酸氢铵代替二氧化碳和铵离子，得出在10g/L时丁二酸有最大产量。
2. 探究了铵离子浓度对丁二酸产量的影响，当铵离子浓度升高时，丁二酸产量均呈现逐渐下降的趋势。当铵盐浓度达到35g/L时，抑制明显。
3. 探究了不同碳酸盐提供二氧化碳的能力，得出碳酸镁有最佳的二氧化碳供给能力。
4. 以60%氮气40%二氧化碳模拟沼气尾气，以氨水为酸碱调节剂的批次发酵过程，在发酵末期（28h）,丁二酸产量达32g/L。

关键词：副产物利用、铵离子耐受、丁二酸

Abstract: In this paper, the physical model of biogas fermentation tail gas was established based on the characteristics of biogas fermentation, and the feasibility of producing succinic acid from by-products of fermentation was simulated. The effect of ammonium ion on the yield of succinic acid was discussed, and the following conclusions were drawn：

1. The feasibility of producing succinic acid from fermentation by-products carbon dioxide and ammonia nitrogen was investigated, and ammonium bicarbonate was substituted for carbon dioxide and ammonium ion to obtain the maximum yield of succinic acid at 10g/L.
2. The effect of ammonium ion concentration on succinic acid production was investigated.When the concentration of ammonium salt reaches 35g/L, the inhibition is obvious
3. The capacity of different carbonates to provide carbon dioxide is explored, and it is concluded that magnesium carbonate has the best capacity to supply carbon dioxide.
4. Simulated methane tail gas with 60% nitrogen and 40% carbon dioxide, batch fermentation process with ammonia water as acid-base regulator. At the end of fermentation (28h), succinic acid output reached 32g/L

Keywords: By-product utilization,Ammonium ion tolerance, Succinic acid

目 录

1 前言 3

2 原料与方法 4

2.1 实验试剂 4

2.2 实验仪器与设备 5

2.3 菌种与培养基 5

2.4 方法 5

3结果与讨论 6

3.1标准曲线的绘制 6

3.2厌氧发酵沼气副产物用于发酵制备丁二酸的可行性研究 7

3.3 添加碳酸盐对丁二酸发酵过程固定沼气CO2废气的影响 8

3.4不同铵离子浓度对丁二酸发酵的影响 9

3.5流加NH3·H2O对于丁二酸批式发酵的影响 9

论文小结 11

参考文献 12

致谢 13

1 前言

厌氧发酵沼气技术为目前最重要的生物质能源利用技术之一，也是目前用于畜禽粪便处理与再利用的主要技术之一。沼气工程处理畜禽粪便、生产清洁能源甲烷的同时，还为农业生产提供了有机肥原料（沼液与沼渣），而沼液生产量大，且由于粪便中的蛋白质、氨基酸及尿素等降解，使得沼液中含有相当数量的污染物，尤其是氨氮NH₄-N，若将沼液直接排放或者过量还田，将成为新的污染源。同时，沼气厌氧发酵过程中，还伴随着部分CO₂的产生，严重影响CH₄的品质。含氮基质消化降解过程中产甲烷及氨氮可用图1-1平衡反应式计算。若将沼气发酵的副产物氨氮和CO₂转化利用，符合当下可持续发展的主流，也可为沼气的清洁生产提供新的思路。

图1-1 含氮基质消化降解过程中产甲烷及副产物的平衡反应式

丁二酸是一种常见的天然有机酸，其作为三羧酸循环的中间产物以及厌氧代谢的终端还原产物，广泛存在于人体、动物、植物和微生物中^[1]。自从诺贝尔奖获得者Robert Knock证明丁二酸对人体代谢无副作用后，便被作为添加剂应用于食品、医药等行业中。近年来的研究结果表明丁二酸还可以作为C4平台化合物合成丁二胺、1,4-丁二醇、四氢呋喃、γ-丁内酯等大宗化学品以及聚丁二酸丁二醇酯（PBS）类生物可降解聚酯^[2]。随着化石资源日益枯竭和环境问题日益严重，生物法制丁二酸已成丁二酸工业的必然趋势^[3]。

生物法制丁二酸因其以廉价生物为原料，并且在厌氧合成丁二酸的代谢中，每合成1 mol丁二酸可固定1 mol CO2的低碳合成路径，利用可持续发展资源，成为国内外研究的热点。但由于成本仍然较高，产生废水较多等缺点，目前仍未大量投放到工业生产中，世界范围内只有美国应用碳化公司、发过roquette公司与帝斯曼公司生产，主要供食品工业用^[4]。因此，继续研究降低生物发酵法的成本，提高产率，完善绿色生产工艺体系，是目前国内市场的重要需求。

生物合成丁二酸主要是利用细菌、真菌等微生物，本论文中选取菌种为A. succinogenes130Z，它可以利用广泛的碳源，如纤维二糖、阿拉伯糖、葡萄糖、木糖、蔗糖等，在含有CO2的厌氧条件下，以丁二酸、乙酸、甲酸为主要代谢产物，含有少量的丙酮酸、草酰乙酸等 ^[5]。与其他丁二酸生产菌株不同，A. succinogenes耐高渗透压，具有较好的产物与底物耐受性^[6]。

菌体以可再生资源，如玉米、秸秆、废乳清以及其他工业废料等作为原料，通过发酵固定CO2，再经分离纯化制得丁二酸铵^[7]。对于生物合成法的劣势，我们可以通过对发酵的每一步进行优化来逐步改善，如：降低原料成本、筛选优良菌株和调控代谢降低副产物比率等。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：9002字