高氨氮负荷膜生物反应器强化去除毒害有机物及其机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51608134
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    王铸
  • 依托单位：
    广州大学
  • 学科分类：
    E1002.城市污水处理与资源化
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Toxic organic compounds and high concentration of ammonia nitrogen in wastewater seriously threaten the ecological security. This project aims to use the membrane bioreactor (MBR), which has advantages in the removal of ammonia nitrogen and toxic organic compounds, to treat high ammonia wastewater and simultaneously strengthen the removal efficiency of toxic organic compounds. The effects of toxic organic compounds on microbial nitrification will be studied. In addition, the pathways of ammonia metabolism and the metabolites of toxic organic compounds will be investigated to determine the contribution of heterotrophic metabolism, nitrifying activity and abiotic nitration on the removal of toxic organic compounds. Illumina high-throughput sequencing, metagenomics analysis and real time polymerase chain reaction will also be applied to reveal the changes in diversity and abundance of functional genes, and the relationship between functional genes distribution and microbial community structure, so as to explore the potential molecular ecological mechanisms of enhanced removal of toxic organic compounds in MBR with high ammonia load. Lastly, the operating parameters of MBR will be optimized to improve the removal efficiency of ammonia nitrogen and toxic organic compounds. This project will provide new theoretical and practical supports for the efficient and economical treatment of wastewater with high concentration of ammonia and toxic organic compounds which produced from pharmaceutical, coking, and leather industry.
废水中存在的毒害有机污染物和高浓度氨氮，严重威胁了生态安全。本课题拟利用膜生物反应器（MBR）在高氨氮废水处理及毒害有机物去除方面具有的优势，在实现高浓度氨氮去除的基础上，强化对毒害有机污染物的去除效率。通过氨氮的转化途径、毒害有机污染物代谢产物分析等，揭示毒害有机物存在下对微生物硝化作用的影响，阐明异养菌生长代谢、污泥硝化活性和非生物硝基化反应在毒害有机物去除中的贡献。通过Illumina高通量测序、宏基因组学分析、实时定量PCR等分子生物学手段，分析运行过程中高氨氮负荷MBR中功能基因丰度和多样性的变化特征，以及功能基因分布与菌群结构之间关系，揭示高氨氮负荷MBR反应器强化去除毒害有机物的微生物学机制。在此基础上，优化工艺条件，实现MBR反应器对高浓度氨氮及毒害有机物的高效去除。本项目的实施将为我国制药、焦化和制革等行业中高氨氮、高毒废水的处理提供科学依据和理论支持。

结项摘要

有机废水中的毒害有机污染物和高浓度氨氮严重威胁了生态安全。本项目首先研究了MBR反应器维持高效、稳定运行所能去除的最大氨氮负荷，并在此基础上探究了盐浓度、碳氮比、磺胺甲恶唑等对高氨氮负荷MBR运行的影响以及高氨氮负荷MBR强化去除磺胺甲恶唑的机制，进一步借助Illumina高通量测序、宏基因组学分析等分子生物学方法探究了高氨氮负荷MBR微生物功能菌群与反应器运行参数之间的关系，解析了高氨氮负荷MBR反应器中的微生物学机理。研究结果表明：（1）优化运行参数，MBR反应器最大氨氮去除负荷可达4.78 kg NH4+-N/m3·d；（2）高氨氮负荷MBR耐受的NaCl盐浓度达到4%；（3）MBR反应器可实现高浓度氨氮（1000 mg/L）和高浓度磺胺甲恶唑（100 mg/L）的同步去除；（4）对磺胺甲恶唑去除起主导作用的是污泥的硝化过程；（5）不同条件下氨氧的去除是由不同类型的氨氧化细菌主导完成的。本项目的研究成果可为高盐、高氨氮、高毒废水的治理提供科学依据和理论支持。

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（2）
Degradation of triphenyl phosphate (TPhP) by CoFe2O4-activated peroxymonosulfate oxidation process: Kinetics, pathways, and mechanisms
CoFe2O4 激活的过一硫酸盐氧化过程降解磷酸三苯酯 (TPhP)：动力学、途径和机制
  • DOI：
    10.1016/j.scitotenv.2019.05.105
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Science of the Total Environment
  • 影响因子：
    9.8
  • 作者：
    Song Qingyun;Feng Yiping;Wang Zhu;Liu Guoguang;Lv Wenying
  • 通讯作者：
    Lv Wenying
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    2017-12-15
  • 期刊：
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Miao, Yu;Wang, Zhu;Li, Aimin
  • 通讯作者：
    Li, Aimin
Dual-cocatalysts decorated rimous CdS spheres advancing highly-efficient visible-light photocatalytic hydrogen production
双助催化剂装饰的环状 CdS 球促进高效可见光光催化制氢
  • DOI：
    10.1016/j.apcatb.2018.03.014
  • 发表时间：
    2018-09-05
  • 期刊：
    APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL
  • 影响因子：
    22.1
  • 作者：
    Wei, Ren-Bin;Huang, Zan-Ling;Liu, Zhao-Qing
  • 通讯作者：
    Liu, Zhao-Qing
Salinity stresses make a difference in the start-up of membrane bioreactor: performance, microbial community and membrane fouling
盐度胁迫对膜生物反应器的启动产生影响：性能、微生物群落和膜污染
  • DOI：
    10.1007/s00449-018-2048-3
  • 发表时间：
    2019-03-01
  • 期刊：
    BIOPROCESS AND BIOSYSTEMS ENGINEERING
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Luo, Gan;Wang, Zhu;Li, Ai-Min
  • 通讯作者：
    Li, Ai-Min
Transformation of atenolol by a laccase-mediator system: Efficiencies, effect of water constituents, and transformation pathways
漆酶介体系统对阿替洛尔的转化：效率、水成分的影响和转化途径
  • DOI：
    10.1016/j.ecoenv.2019.109555
  • 发表时间：
    2019-11-15
  • 期刊：
    ECOTOXICOLOGY AND ENVIRONMENTAL SAFETY
  • 影响因子：
    6.8
  • 作者：
    Feng, Yiping;Shen, Mengyao;Liu, Guoguang
  • 通讯作者：
    Liu, Guoguang

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  • 作者：
    孔锋;方建;吕丽莉;史培军;刘凡;王铸;杨旭
  • 通讯作者：
    杨旭

其他文献

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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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