低营养低剪切条件下厌氧颗粒污泥形成的群感机理及调控

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51208464
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    冯华军
  • 依托单位：
    浙江工商大学
  • 学科分类：
    E1002.城市污水处理与资源化
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2012
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Anaerobic sludge granulation was observed in carrier anaerobic baffled reactor (CABR) at low nutrition and low shear. The mechanisms of anaerobic sludge granulation are investigated with quorum sensing theory. Based on the solution to extraction and detection of signal molecules in anaerobic granular sludge reactor, key signal molecules, which contribute to anaerobic sludge granulation, are identified through setting control. Besides, the inner relationships among external stress, signal molecular secretion and sludge granulation are ascertained, through reviewing morphology, physical property, chemical constitution and microorganism space-time distribution characteristics of anaerobic granular sludge. Induction of signal molecular for anaerobic sludge granulation is confirmed through dosing the key molecular signals and quorum sensing inhibitors/signal degradation enzymes. At the same time, the feasibility of regulation strategy with quorum sensing for anaerobic sludge granulation is affirmed. The study is benefit for us to understand and proclaim the mechanisms of anaerobic sludge granulation at low nutrition and low shear. Moreover, it is of important significance to carry out the project for enhancing efficiency and stability of anaerobic bioreactor, and improve the foundation theory and technology in our wastewater biotreatment field.
针对课题组开发的填料式折流板反应器（CABR）在低营养低剪切条件下可实现厌氧污泥颗粒化的现象，本项目拟从群体感应（Quorum Sensing, QS）角度探查厌氧颗粒污泥的形成机理。在建立厌氧颗粒污泥体系信号分子富集和检测方法的基础上，通过设置对照组，识别低营养低剪切条件下厌氧污泥颗粒化过程中关键信号分子，结合颗粒污泥的形态学特征、物理特性、化学组成以及微生物种群的时空分布，探明环境压力-信号分子-污泥颗粒化之间的内在关系；通过投加关键信号分子以及关键信号分子的抑制剂或降解酶，验证信号分子对厌氧颗粒污泥的诱导作用机理及强化调控策略的可行性，这有助于我们更好的理解和阐明低营养低剪切条件下厌氧颗粒污泥的形成机理。项目的实施对于提高厌氧反应器高效性和稳定性，提升我国在废水生物处理的基础理论和工艺领域的研究水平将具有十分重要的意义。

结项摘要

厌氧颗粒污泥由于其较长的颗粒污泥培养周期及复杂的颗粒化机理已成为国内外废水生物处理领域的一个重要研究方向。本研究项目通过调查3种典型工业废水处理厂的厌氧颗粒污泥，探明关键信号分子在水相、水洗相及泥相中的分布比例，并根据信号分子自身的物理化学特性分析其在不同pH、有机负荷冲击及氮供应失衡条件下信号分子与厌氧颗粒污泥的相互关系及作用规律，结合上述群体感应规律设计群感调控器，加速低营养低剪切条件下厌氧污泥的颗粒化进程，为厌氧颗粒污泥的培养技术提供新思路。研究发现，厌氧颗粒污泥中DSF主要分布于泥相，而AI-2却集中于水相，至于AHLs的分布与其分子结构中的酰基链长度和取代基相关，并根据信号分子的分布情况明确各类信号分子对厌氧颗粒污泥内外层EPS合成的作用规律。通过改变pH、有机负荷及氮供应条件，发现不同信号分子的生态行为在厌氧颗粒污泥各相污泥特性退化中的作用，从而确定信号分子的最佳作用环境。在群体感应调控器的促进下，污泥的颗粒化进程明显加快，污泥的颗粒化特性显著优于对照实验组。已发表期刊论文10篇；已有1项中国发明专利被授权。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Enhanced removal of p-fluoronitrobenzene using bioelectrochemical system
利用生物电化学系统强化去除对氟硝基苯
  • DOI：
    10.1016/j.watres.2014.03.027
  • 发表时间：
    2014-09-01
  • 期刊：
    WATER RESEARCH
  • 影响因子：
    12.8
  • 作者：
    Feng, Huajun;Zhang, Xueqin;Shentu, Jiali
  • 通讯作者：
    Shentu, Jiali
The effect of quorum sensing on anaerobic granular sludge in different pH conditions
不同pH条件下群体感应对厌氧颗粒污泥的影响
  • DOI：
    10.1016/j.bej.2015.08.010
  • 发表时间：
    2015-11-15
  • 期刊：
    BIOCHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Ding, Yangcheng;Feng, Huajun;Shen, Dongsheng
  • 通讯作者：
    Shen, Dongsheng
Ecological roles and release patterns of acylated homoserine lactones in Pseudomonas sp HF-1 and their implications in bacterial bioaugmentation
假单胞菌 HF-1 中酰化高丝氨酸内酯的生态作用和释放模式及其在细菌生物强化中的意义
  • DOI：
    10.1016/j.biortech.2012.08.116
  • 发表时间：
    2012-12-01
  • 期刊：
    BIORESOURCE TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Wang, Mei-zhen;Zheng, Xin;Feng, Hua-jun
  • 通讯作者：
    Feng, Hua-jun
Stimulative mineralization of p-fluoronitrobenzene in biocathode microbial electrolysis cell with an oxygen-limited environment
限氧环境下生物阴极微生物电解池中对氟硝基苯的促进矿化
  • DOI：
    10.1016/j.biortech.2014.08.120
  • 发表时间：
    2014-11-01
  • 期刊：
    BIORESOURCE TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Shen, Dongsheng;Zhang, Xueqin;Wang, Yanfeng
  • 通讯作者：
    Wang, Yanfeng
The effect of C/N ratio on nitrogen removal in a bioelectrochemical system
C/N比对生物电化学系统脱氮的影响
  • DOI：
    10.1016/j.biortech.2012.12.192
  • 发表时间：
    2013-03-01
  • 期刊：
    BIORESOURCE TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Huang, Baocheng;Feng, Huajun;Shen, Dongsheng
  • 通讯作者：
    Shen, Dongsheng

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其他文献

The interference of nonylphenol with bacterial cell-to-cell communication
壬基酚对细菌细胞间通讯的干扰
  • DOI：
    10.1016/j.envpol.2019.113352
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Environmental Pollution
  • 影响因子：
    8.9
  • 作者：
    Thilini Jayaprada;胡经铭;张芸芸;冯华军;沈东升;Sudarshanee Geekiyanage;汪美贞
  • 通讯作者：
    汪美贞
我国餐厨垃圾资源化处理规模的影响因素统计学分析
  • DOI：
    10.13205/j.hjgc.202103024
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    环境工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    祝晓燕;陈婷;赵莹莹;裘晓鹏;殷峻;冯华军;张进锋
  • 通讯作者：
    张进锋
Interference of non-lethal levels of graphene oxide in biofilm formation and adaptive response of quorum sensing in bacteria
非致死水平的氧化石墨烯对细菌生物膜形成的干扰和群体感应的适应性反应
  • DOI：
    10.1039/c8en00680f
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Environmental Science Nano
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张芸芸;李娜;汪美贞;冯华军;徐超;徐峰
  • 通讯作者：
    徐峰

其他文献

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冯华军的其他基金

电驱动厌氧自生动态膜形成机理与结构调控机制
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2022
  • 资助金额：
    54 万元
  • 项目类别：
    面上项目
电驱动厌氧自生动态膜形成机理与结构调控机制
  • 批准号：
    52270051
  • 批准年份：
    2022
  • 资助金额：
    54.00 万元
  • 项目类别：
    面上项目
电活性生物膜形成的界面热力学机制
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2019
  • 资助金额：
    60 万元
  • 项目类别：
    面上项目
高温微生物电催化同步矿化氟代硝基苯类化合物作用机制
  • 批准号：
    51478431
  • 批准年份：
    2014
  • 资助金额：
    86.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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