耦合生物膜系统的构建及其稳定性、传质特征、协同调控机制的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21476050
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0816.资源、环境与生态化工
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The occurrence of diversified micro-habitat plays an important role in improving the biodiversity within a system of bioreactor, and composes an essential conditon to degrade the organic matters and to convert nitrogen-, and phosphorus- containing substances. The present project plans to construct a system of coupling biofilm by combining multi-habitat, including oxic-anoxic-anaerobic conditions within a microscope based on a kind of self-designed semi-suspended stuffings as carriers, and makes it having a diversified microbial ecological composition with enough stability to satisfy the practical demand of converting the nutrients including nitrogen and phosphorus with high efficiency and degrading the organic matters. In the experiments, integrative techniques combining microelectrode and modern molecular biological techniques will be used to study the stability, mass-transferring characteristics and synergistic controlling mechanism of a coupling biofilm system, and to explicit the microecological composition and its successional regularity for the purpose of clarifying the environmental conditions and key factors to construct a coupling biofilm system and to influence its stability; to verify the concentration profile of characteristic components in space and time for the purpose of revealing the mass-transferring characteristics of the system. On the basis of the integrative analysis of the above two aspects,a synergistic mechanism to control the whole system will be finally obtained.After each objective of the present project having been realized, a new strategy to study a bioreactor will be proposed from a viewpoint of microscal scope, which may provide a useful theoretical approach and lay a solid experimental foundation for the investigation of new-type of bioreactors.
多样化微生境对于促进生物反应器系统内的生物多样性有着重要的作用,并构成了高效降解有机物及促使氮、磷等营养物质迁移转化的基本条件。本申请项目以自主设计的半悬浮填料为载体,在亚微尺度范围内构建好氧-缺氧-厌氧等多生境于一体的耦合生物膜系统,使其具备多样化微生物生态构成及足够的稳定性,满足高效率转化氮、磷及降解有机物的实际需要。实验中将综合采用微电极技术、现代分子生物学技术对耦合生物膜系统的稳定性、传质性能以及协同调控机制等内容进行研究,明确耦合生物膜系统的微生态构成及其演替规律从而阐明构建耦合生物膜系统所需的环境条件及影响其稳定性的关键因素;探明特征物质在耦合生物膜系统的时空浓度分布规律从而揭示其系统的传质特征。结合上述两方面的分析,最终明确调控系统的协同机制。本申请项目提出的各项研究目标实现后,将提出从亚微结构角度研究生物反应器的新策略,奠定研究新型生物反应器的理论及实验基础。

结项摘要

复杂有机物及氮磷营养物质的去除需要多样化的微生物群落,而多样化微生物群落的稳定存在必须依靠系统中有稳定的多样化生境。在水相中,决定生境类型的重要因素为溶解氧浓度,因而可通过调节其浓度实现多样化的生境并促进体系中的生物多样性。常规废(污)水处理工艺中实现好氧-厌氧多样化环境是提高水处理效果的主要途径,而氮磷等营养物质的去除则需要好氧-厌氧的交替环境。本项目通过构建反应器内合适的水力学条件和营养条件在亚微尺度范围内构建好氧-缺氧-厌氧等多生境于一体的耦合生物膜系统,具备了多样化微生物生态构成及足够的稳定性,满足高效率转化氮、磷及降解有机物的实际需要。实验中综合采用了多种现代测试技术对耦合生物膜系统的稳定性、传质性能以及协同调控机制等内容进行研究,明确耦合生物膜系统的微生态构成及其演替规律,并阐明了构建耦合生物膜系统所需的环境条件及影响其稳定性的关键因素;揭示了特征物质(DO)在耦合生物膜系统的时空浓度分布规律和传质特征。在上述基础上,明确了调控系统的协同机制。本申请项目提出的各项研究目标已经实现,发现了连续流膜生物反应器中可以直接培养好氧颗粒污泥的现象,证实从亚微结构角度构建微生境的可行性,提出了新型生物反应器研究开发的新理论并奠定了实验基础。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Essential factors of an integrated moving bed biofilm reactor-membrane bioreactor: Adhesion characteristics and microbial community of the biofilm
一体化移动床生物膜反应器-膜生物反应器的要素:生物膜的粘附特性和微生物群落
  • DOI:
    10.1016/j.biortech.2016.03.136
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Bioresource Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Bing Tang;Chunfei Yu;Liying Bin;Yiliang Zhao;Xianfeng Feng;Shaosong Huang;Fenglian Fu;Jiewei Ding;Cuiqun Chen;Ping Li;Qianyu Chen
  • 通讯作者:
    Qianyu Chen
Co-existence of diverse sludge granules in a single membrane bioreactor
多种污泥颗粒在单个膜生物反应器中共存
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2017.06.036
  • 发表时间:
    2017-10
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Luying Wu;Bing Tang;Guangpeng Chen;Liying Bin;Shaosong Huang;Fenglian Fu
  • 通讯作者:
    Fenglian Fu
不同 C/N 对半悬浮生物填料的同步硝化反硝化过程 的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑丽纯;汤兵;郑义;丁杰伟;李志杰
  • 通讯作者:
    李志杰
Determination of the profile of DO and its mass transferring coefficient in a biofilm reactor packed with semi-suspended bio-carriers
半悬浮生物载体生物膜反应器中溶解氧分布及其传质系数的测定
  • DOI:
    10.1016/j.biortech.2017.05.071
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Bioresource Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Bing Tang;Haoliang Song;Liying Bin;Shaosong Huang;Fenglian Fu;Yiliang Zhao;Qianyu Chen
  • 通讯作者:
    Qianyu Chen
Heterogeneity of the diverse aerobic sludge granules self-cultivated in a membrane bioreactor with enhanced internal circulation
强化内循环膜生物反应器自培养多种好氧污泥颗粒的异质性
  • DOI:
    10.1016/j.biortech.2018.05.004
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Bioresource Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Luying Wu;Bing Tang;Liying Bin;Guangpeng Chen;Shaosong Huang;Ping Li;Fenglian Fu
  • 通讯作者:
    Fenglian Fu

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活性污泥系统中微生物菌群及其功能特性的研究进展
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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
    汤兵
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  • DOI:
    --
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    汤兵
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    10.14108/j.cnki.1008-8873.2017.02.006
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    关凤杰;洪义国;吴佳鹏;王岩;宾丽英;汤兵;谢光炎
  • 通讯作者:
    谢光炎

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基于生化污泥微生物生态构成及其演替过程的流变行为研究
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  • 项目类别:
    面上项目

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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

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          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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