双功能无纺布-复合生物反应器中好氧/厌氧氨氧化耦合脱氮机理的研究与模拟

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21107144
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    孟凡刚
  • 依托单位：
    中山大学
  • 学科分类：
    B0604.水污染与控制化学
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

限氧自养脱氮（OLAND）是一种高效、经济和技术可行的脱氮方法。本项目拟在自行设计反应器的基础上，研究悬浮生长的好氧氨氧化（AOB）菌和附着生长的厌氧氨氧化（ANAMMOX）菌协同完成自养脱氮的机理。本项目采用批式实验、分子生物学分析和活性污泥数学模型模拟等手段研究OLAND脱氮过程中AOB和ANAMMOX菌群的氨氧化动力学，并阐明耦合脱氮机理。通过微电极原位测试和基质扩散与降解模型模拟，在微观层面上揭示基质在生物膜内部的迁移、转化规律以及生物膜中各功能菌群的分布规律、共生关系等；同时，明确基质传质与生物膜性质（孔隙率、厚度等）之间的相互关系，揭示生物膜强化传质在OLAND工艺中的重要意义。通过以上研究，探明AOB菌和ANAMMOX菌的耦合脱氮机理，确定实现OLAND工艺高效脱氮的策略与方法，并为开发和应用新型、高效、低成本的污水自养脱氮技术提供理论依据。

结项摘要

在NSFC青年基金的资助下，项目组成员借助中山大学的科研条件，通过3年的科研努力，顺利完成了该项目的主要研究内容，基本达到了预期研究目标。基于强化污染物在生物膜内部的传质，项目组成员通过整合MBR和传统生物膜工艺提出了一种新型反应器—NWHBR，优化了反应器的运行参数，并实现了高效同时硝化反硝化过程；构建了NWHBR厌氧氨氧化工艺，确定了关键厌氧氨氧化菌种，实现了“膜”的无污染长期稳定运行；借助MBR顺利启动和稳定运行了亚硝化工艺，采用高通量测序技术分析了好氧氨氧化菌的富集规律；系统研究了水体中腐殖酸对好氧/厌氧氨氧化过程及其功能菌群的影响机制；采用红外光谱和XPS等先进手段分析了好氧/厌氧氨氧菌胞外聚合物的关键组成；借助差异UV-vis光谱和光谱参数分析了典型金属离子和自养脱氮菌胞外聚合物的相互作用。这些研究成果有望为自养脱氮工艺的实际应用或优化运行提供理论依据和技术指导。在该项目资助下，项目组成员已发表SCI论文4篇，包括环境工程领域最有影响力的杂志Biotechnology & Bioengineering (1篇)、Water Research (2篇)和膜分离领域重要刊物Journal of Membrane Science (1篇)。 课题组成员申请国家发明专利2项，其中1项已获授权。已培养3名硕士毕业生、1名博士毕业生，其中1人获2013年“广东省优秀硕士论文”。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
A novel nonwoven hybrid bioreactor (NWHBR) for enhancing simultaneous nitrification and denitrification
一种用于增强同时硝化和反硝化作用的新型非织造混合生物反应器（NWHBR）
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Biotechnology and Bioengineering
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Fangang Meng;Yuan Wang;Li-Nan Huang;Jie Li;Feng Jiang;Shiyu Li;Guang-Hao Chen
  • 通讯作者：
    Guang-Hao Chen
Spectroscopic characterization of extracellular polymeric substances from a mixed culture dominated by ammonia-oxidizing bacteria
以氨氧化细菌为主的混合培养物中胞外聚合物的光谱表征
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    Water Research
  • 影响因子：
    12.8
  • 作者：
    Cuiqin Yin;Fangang Meng;Gang-Hao Chen
  • 通讯作者：
    Gang-Hao Chen
Reactor performance and microbial ecology of a nitritation membrane bioreactor
硝化膜生物反应器的反应器性能和微生物生态
  • DOI：
    10.1016/j.memsci.2014.03.034
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Journal of Membrane Science
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Luwei Shen;Yuan Yao;Fangang Meng
  • 通讯作者：
    Fangang Meng
Improving nitrogen removal in an ANAMMOX reactor using a permeable reactive biobarrier
使用可渗透的反应性生物屏障改善厌氧氨氧化反应器中的氮去除
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Water Research
  • 影响因子：
    12.8
  • 作者：
    Fangang Meng;Guangyi Su;Yifang Hu;Hui Lu;Li-Nan Huang;Guang-Hao Chen
  • 通讯作者：
    Guang-Hao Chen
A novel nonwoven hybrid bioreactor (NWHBR) for enhancing simultaneous nitrification and denitrification
一种用于增强同时硝化和反硝化作用的新型非织造混合生物反应器（NWHBR）
  • DOI：
    10.1002/bit.24866
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Biotechnology and Bioengineering
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Meng; Fangang;Wang; Yuan;Huang; Li-Nan;Li; Jie;Jiang; Feng;Li; Shiyu;Chen; Guang-Hao
  • 通讯作者：
    Guang-Hao

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  • 通讯作者：
    孟凡刚

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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？
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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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