城市污水再生利用的深度处理新工艺原理

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51338005
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    300.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E10.环境工程
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The project will aim at the effluent of municipal sewage treatment plant,taking the residual COD, N, P and micro-level or trace toxic pollutants as treatment objectives. The innovative advanced treatment technology for reclamation and reuse of municipal sewage will be researched and developed, mainly solving the common problems and key scientific issues of the reclamation and reuse of the effluent of municipal sewage treatment plant. The main research contents include: (1) To research and developo new pretreatment technology using advanced oxidation processes (AOPs), i.e., using heterogenous Fenton-like oxidation reaction, micro-bubble catalytic ozonation as pretreatment technology, special effort will be made to the high efficeincy catalysts. The effluent of the municipal sewage treatment plant will be pretreated, in order to remove the toxic pollutants and improve the biodegradability of the effluent, which is the first key issue for advanced treatment and reuse of wastewater. (2) To investigate the mechanisms for the removal of COD, N, P and toxic pollutants in biological aerated filter (BAF). The development of new packing materials, the introduction of denitrifying phosphate-accumulating microorganisms and other special strains capable of degrading toxic pollutants will be studied. The mechanism of biofilm formation, the microbial community structure dynamics and the removal characteristics of pollutants will be investigated. The solubel microbial products (SMPs) formed during the operation of the BAF will be determined and analyzed. (3) To develop a novel integrated process of AOP-pretreatment and biological aerated filter for advanced treatment of wastewater. The optimal combination of AOP and BAF will be investigated, the integrating mechanism of AOP and BAF will be probed, in order to make full use of their individual advantages and reduce the treatment cost, this is critical issue for practical application of the advanced treatment technology. The objective of this project is to develop the innovative technology for the reclamation and reuse of municipal sewage, to provide the theoretical foundation and technical support for research and development of new advanced treatment technology, to guarantee the sustainable development and utilization of municipal sewage.
本项目拟研究污水再生利用的深度处理新技术,综合去除城市污水二级处理出水中残留的COD、N、P及微量/痕量有毒有机污染物,重点解决污水再生利用中存在的共性问题和关键科学问题。(1)研究类Fenton氧化技术、微米气泡臭氧催化氧化技术及其高效催化剂,对城市污水二级处理出水进行预处理,改善废水的可生化性并去除残留的部分有毒有机污染物,这是废水深度处理需要考虑的首要问题。(2)研究新型曝气生物滤池(BAF)综合去除有机污染物、N和P的机制。开发新型填料、引入反硝化聚磷微生物及其他高效微生物,探讨BAF在低有机负荷、贫营养条件下生物膜的形成机制、微生物学特性及污染物去除机制,深入探讨曝气生物滤池的微生物代谢产物问题。(3)探讨高级氧化与生物处理组合技术的最佳结合点及其耦合作用机理,充分发挥两者的优势,降低处理成本,这是深度处理技术实用化的关键问题。本项目研究成果将为开发城市污水再生利用的深度处理新工艺提供理论依据和技术支持。

结项摘要

项目取得以下主要成果:(1) 制备了几种新型的掺铈及掺锰的类芬顿催化剂和臭氧氧化催化剂,并进行了结构性能表征。利用硼氢化钠还原制备了Fe0/Ce0催化剂,通过添加还原性氧化石墨烯(RGO),制备得到Fe0/Ce0-RGO,有效的降低了催化剂的团聚。利用共沉淀法制备得到Fe3O4/Mn3O4,通过添加RGO,制备得到Fe3O4/Mn3O4¬-RGO,电镜观察表明Fe3O4与Mn3O4均匀分布在RGO表面。利用同晶替代法制备了Ce0.1Fe0.9OOH,掺入金属铈不影响针铁矿原本的晶体结构;利用水热法制备了纳米Fe-KCC-1,具有较高的比表面积(464.56 m2/g);采用共沉淀法制备了纳米Fe3O4/MWCNTs复合物,拥有超顺磁性;利用共沉淀法制备了纳米Fe3O4-CeO2/MWCNTs复合物,长度粗细均匀,金属氧化物均匀分散在碳纳米管的表面。(2) 确定了多种因素,包括初始pH、污染物浓度、氧化剂浓度、温度及催化剂用量等对药物类化合物降解的影响。结果发现,在酸性条件(pH=3)下,Fe3O4/Mn3O4系列催化剂对污染物降解效率较高,且催化剂可重复利用;在中性条件下,Fe0/Ce0系列催化剂对污染物降解效率较高,但催化剂稳定性有待提高。污染物的降解符合一级动力学。催化臭氧氧化体系在一个广泛的pH范围内均表现出良好的催化氧化效果。臭氧用量、催化剂用量和污染物的初始浓度对抗生素的降解都有一定的影响。(3) 探讨了污染物的降解机理及催化剂的作用机理。通过添加自由基抑制剂,确定了类芬顿反应和臭氧催化氧化过程中活性自由基的作用;通过对催化剂反应前后的表征以及对污染物的降解中间产物分析,提出了污染物的可能降解途径以及催化剂的作用机理。(4) 将类芬顿法、臭氧催化氧化分别与曝气生物滤池相结合,对污水处理厂的二级出水进行深度处理,结果表明,类芬顿氧化处理后可提高废水的可生化性,但其生物毒性有所增加;后续曝气生物滤池进行处理,可有效降低废水的生物毒性。Fe3O4-CeO2/MWCNTs–O3体系对城市二级出水中微量有机污染物有较好的去除效率,二级出水对抗生素类污染物在该体系下的降解影响不大;类芬顿氧化、催化臭氧氧化分别耦合生物曝气滤池技术(BAF)组合工艺,可有效去除药物类污染物、硝氮及DOC也有一定的去除。

项目成果

期刊论文数量(65)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(8)
Microbial degradation of triclosan by a novel strain of Dyella sp.
Dyella sp. 新型菌株对三氯生的微生物降解。
  • DOI:
    10.1007/s00253-018-8740-z
  • 发表时间:
    2018-01
  • 期刊:
    Applied Microbiology and Biotechnology
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Wang SZ;Yin YN;Wang JL
  • 通讯作者:
    Wang JL
Degradation of trimethoprim by gamma irradiation in the presence of persulfate
过硫酸盐存在下伽马射线照射降解甲氧苄啶
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016-10
  • 期刊:
    Radiation Physics and Chemistry
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Zhang Zhonglei;Yang Qi;Wang JL
  • 通讯作者:
    Wang JL
Removal of sulfonamide antibiotics from wastewater by gamma irradiation in presence of iron ions
在铁离子存在下通过伽马射线照射去除废水中的磺酰胺类抗生素
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016-08
  • 期刊:
    Nuclear Science and Techniques
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Wan Zhong;Wang Jian-Long
  • 通讯作者:
    Wang Jian-Long
Catalytic ozonation of dimethyl phthalate by Ce-substituted goethite
Ce取代针铁矿催化臭氧氧化邻苯二甲酸二甲酯
  • DOI:
    10.1007/s13762-017-1319-x
  • 发表时间:
    2017-03
  • 期刊:
    International Journal of Environmental Science and Technology
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Bai Z. Y.;Wang J. L.;Yang Q.
  • 通讯作者:
    Yang Q.
COMPARISON OF SULFAMETHAZINE ADSORPTION BY MULTI-WALLED CARBON NANOTUBES (MWCNTS) AND MAGNETIC MWCNTS FROM AQUEOUS SOLUTION
多壁碳纳米管 (MWCNTS) 和磁性 MWCNT 在水溶液中吸附磺胺二甲嘧啶的比较
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Fresenius Environmental Bulletin
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhu Xin;Wang JL
  • 通讯作者:
    Wang JL

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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

        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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