富含微藻的颗粒污泥中胶凝型胞外多糖特性研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51808416
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:23.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E1002.城市污水处理与资源化
- 结题年份:2021
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:陈威; 樊杰; 郭绍东; 秦慧; 梁杰超;
- 关键词:
项目摘要
At present, the increasingly serious pollution of water environment and the energy crisis force us to recycle the water, energy and nutrients from the wastewater. The high activity and excellent settling performance of "microalgae-rich granular sludge" make it feasible to convert sewage to microalgae biomass and achieve resource recovery. "Gel-forming exopolysaccharides" is vital in maintaining the structural stability of granules, but lacks of in-depth study. Through the construction of microalgal-bacterial symbiotic system, this project investigates the mass content of microalgae biomass in the granule during the steady operation of the process. The characteristics of the granule and pollutants removal are studied. The fine structure of gel-forming exopolysaccharides is acquired by using MALDI-TOF-MS, NMR, FTIR, AFM etc. Combined the fine structure with EPS matrix features, the characteristics of granular sludge, community structure, gene expression, etc., we can disclose the origin, synthesis mechanism and variation law of the gel-forming exopolysaccharides. The mechanism of steady operation of the microalgae-rich granular sludge is elucidated from the angle of gel-forming exopolysaccharides. The results of this research will provide significant information and technical support for the application of microalgal-bacterial mutualism in wastewater reuse.
当前,日益严重的水环境污染与能源危机迫使我们必须对污水中的水、能量和营养物进行回收。由于“富含微藻的颗粒污泥”活性高、沉淀性能好,能够有效将污水向微藻生物质转化,从而实现资源回收。“胶凝型胞外多糖”在维持颗粒结构稳定性方面极其重要,然而缺乏深入的研究。本项目通过构建藻菌共生系统,探索不同策略形成的富含微藻的颗粒污泥稳定运行条件和微藻生物质在颗粒中含量变化,并考察颗粒性质和污染物去除效能,采用MALDI-TOF-MS、NMR、FTIR、AFM等表征胶凝型胞外多糖以获得其精细结构,并结合EPS基质特征、颗粒污泥特性、群落结构、基因表达等,深入理解胶凝型胞外多糖的来源、合成机制及变化规律。从胶凝型胞外多糖的角度阐明富含微藻的颗粒污泥稳态机制。本项目研究可为藻菌共生颗粒应用于废水资源化提供理论基础和技术支持。
结项摘要
当前,耗能的污水厂正在将城市污水这种液态污染物转化为气态污染物(即温室气体)和固态污染物(即剩余污泥),而接收污水厂出水的水生态系统的逐渐恶化亦不可避免;近年来光驱动的藻-菌颗粒污泥工艺受到关注,可作为水-能源-资源厂和碳中和厂;藻-菌颗粒污泥微生物的胶凝型胞外多糖是维持颗粒污泥稳定运行的关键物质;故而,胶凝型胞外多糖的特性研究就摆在了水处理科研工作者面前。首次报道了高度自耦合藻-菌颗粒污泥,提出了聚磷藻的概念,其能够在无需曝气条件下实现污水的高效处理及温室气体减排。评价了温度、光强、新兴污染物对藻-菌颗粒污泥的影响。开发了连续流反应器,户外实验表明藻-菌颗粒污泥能够对含复杂碳源的污水进行高效处理,证实了其工程化的潜质,而二氧化碳的添加有望进一步实现城市污水的负-碳处理目标。粘性和亲水性的多糖在藻-菌颗粒污泥微生物聚集过程中起到重要作用,其主要存在于紧密结合型胞外聚合物中。进一步纯化了胞外多糖,发现藻-菌颗粒污泥的胞外多糖可具备凝胶状结构,在弱酸性和中性条件下不可复溶,而在弱碱性条件下溶解。葡萄糖、半乳糖、甘露糖、盐酸氨基葡萄糖、鼠李糖为其主要单糖组分,采用傅里叶红外光谱、甲基化分析、一维核磁、二维核磁等对藻-菌颗粒污泥的酸性多糖结构进行了表征。本项目结果有助于深入了解富含微藻的颗粒污泥的稳态机理,可为藻-菌颗粒污泥应用于环境可持续的污水处理及回用提供理论基础和技术支持。
项目成果
期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Microalgal-bacterial granular sludge for municipal wastewater treatment under simulated natural diel cycles: Performances-metabolic pathways-microbial community nexus
模拟自然昼夜循环下用于城市废水处理的微藻-细菌颗粒污泥:性能-代谢途径-微生物群落关系
- DOI:10.1016/j.algal.2021.102198
- 发表时间:2021-01-14
- 期刊:ALGAL RESEARCH-BIOMASS BIOFUELS AND BIOPRODUCTS
- 影响因子:5.1
- 作者:Ji, Bin;Wang, Shulian;Liu, Yu
- 通讯作者:Liu, Yu
Assessment of Microalgal-Bacterial Granular Sludge Process for Environmentally Sustainable Municipal Wastewater Treatment
环境可持续城市废水处理的微藻-细菌颗粒污泥工艺评估
- DOI:10.1021/acsestwater.1c00303
- 发表时间:2021-11-15
- 期刊:ACS ES&T WATER
- 影响因子:--
- 作者:Ji, Bin;Liu, Yu
- 通讯作者:Liu, Yu
藻-菌颗粒污泥胞外聚合物及其表面特性研究
- DOI:10.13671/j.hjkxxb.2021.0290
- 发表时间:2021
- 期刊:环境科学学报
- 影响因子:--
- 作者:龚喜平;季斌;肖美星;胡姜帅;樊杰
- 通讯作者:樊杰
Microalgal-bacterial granular sludge process for sustainable municipal wastewater treatment: Simple organics versus complex organics
用于可持续城市废水处理的微藻-细菌颗粒污泥工艺:简单有机物与复杂有机物
- DOI:10.1016/j.jwpe.2022.102613
- 发表时间:2022-02-09
- 期刊:JOURNAL OF WATER PROCESS ENGINEERING
- 影响因子:7
- 作者:Ji, Bin;Shi, Yuting;Yilmaz, Murat
- 通讯作者:Yilmaz, Murat
Microalgal-bacterial granular sludge process for non-aerated aquaculture wastewater treatment
微藻-细菌颗粒污泥工艺处理非曝气水产养殖废水
- DOI:10.1007/s00449-021-02556-0
- 发表时间:2021-03-27
- 期刊:BIOPROCESS AND BIOSYSTEMS ENGINEERING
- 影响因子:3.8
- 作者:Fan, Siqi;Ji, Bin;Yuan, Julin
- 通讯作者:Yuan, Julin
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其他文献
碳溶反应过程焦炭气孔结构变化规律
- DOI:10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20150068
- 发表时间:2015
- 期刊:钢铁
- 影响因子:--
- 作者:王杰平;谢全安;孙章;季斌;梁英华
- 通讯作者:梁英华
アルツハイマー病のホールマークと神経炎症の分子イメージング
阿尔茨海默病特征和神经炎症的分子成像
- DOI:--
- 发表时间:2011
- 期刊:最新医学
- 影响因子:--
- 作者:季斌;樋口真人;須原哲也
- 通讯作者:須原哲也
ヒト肝臓検体を用いる脂肪肝に対する 18F-FEDACイメージングの有用性評価
使用人体肝脏标本评估 18F-FEDAC 成像对脂肪肝的有效性
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:
- 影响因子:--
- 作者:謝 琳;由井譲二;熊田勝志;羽鳥晶子;山崎友照;季斌;河村和紀;張明栄
- 通讯作者:張明栄
末梢血投与型・脳内発現ウイルスベクターの開発とアルツハイマー病の実験的遺伝子治療
开发在大脑中表达的外周血病毒载体以及阿尔茨海默病的实验性基因治疗
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:
- 影响因子:--
- 作者:岩田修永;森田知樹;高橋茜;関口みさき;服部芳野;浅井将;村松慎一;季斌;樋口真人;西道隆臣
- 通讯作者:西道隆臣
混流式水轮机涡带工况下两级动静干涉及其压力脉动传播特性分析
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:水力发电学报
- 影响因子:--
- 作者:季斌;罗先武;西道弘;许洪元
- 通讯作者:许洪元
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季斌的其他基金
藻-菌颗粒微生物组糖原代谢的光响应机制及调控
- 批准号:52270048
- 批准年份:2022
- 资助金额:54.00 万元
- 项目类别:面上项目
藻-菌颗粒微生物组糖原代谢的光响应机制及调控
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:54 万元
- 项目类别:面上项目