高氨氮废水应用CANON工艺之N2O释放机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51308025
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1005.空气污染控制
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Autotrophic nitrogen removal over nitrite (CANON) process, which can carry out the partial nitritation and Anammox process simultaneously within one reactor, is ideal process for ammonia-rich wastewater treatment;. However, CANON process produces more greenhouse gas nitrous oxide (N2O) than traditional nitrification/denitrification process. On the basis of start-up of CANON process, the N2O production was examined in details in the study. First, the amount of N2O production factors are examined to establish the optimal control parameters to minimize N2O emissions by changing the operation of the reactor operating conditions; Second, N2O production inside the reactor will be studied by using 15N nitrogen isotope tracer technology, and the N2O release pathways and mechanism inside the reactor will be revealed by using molecular biology methods such as fluorescence in situ determination (FISH) and PCR-DGGE analysis methods. Third, the main bacteria and the activity of key enzymes inside the reactor need to examined by using f molecular biology methods. Finally, problems that may exist will be studied when reject water was treated, and deviations with synthetic wastewater will be corrected, both the wastewater treatment cost and disadvantage of N2O emission will be considered to proposed optimal control strategy. Therefore, this study has academic innovation and technical feasibility.
全程自养脱氮(CANON)工艺是将短程硝化和厌氧氨氧化结合到一个反应器中处理高氨氮废水的理想工艺,本研究针对该工艺产生的温室气体N2O明显高于传统硝化反硝化工艺的问题,在成功启动CANON反应器的基础上,首先通过改变操作反应器的运行条件,对N2O产生量的各个因素进行考查,确立最佳控制参数以尽可能减少N2O的排放;其次, 采用15N示踪技术研究反应器内部N2O产生途径,同时采用PCR-DGGE分析方法以及荧光原位测定(FISH)等分子生物学手段,揭示N2O的释放途径、产生机理;第三,应用分子生物学手段确定出该反应器体系中的主要菌种及关键酶的活性;最后,以污泥消化液为处理对象,研究CANON工艺在实际应用时可能存在的问题,并校正此前采用人工配水进行N2O减量化研究所存在的偏差,综合CANON工艺处理高氨氮废水的处理成本与排放N2O的危害,提出最优化控制策略。本课题具有学术创新性和技术可行性。

结项摘要

以ANAMMOX技术为基础的CANON工艺具有不需有机碳源、节省曝气量和剩余污泥少等优点,目前主要适用于垃圾渗滤液、污泥消化液等高氨氮废水的处理。但是, CANON工艺在完成高效脱氮效果的同时,容易释放出强温室气体——N2O。首先,启动生物膜CANON工艺和ANAMMOX工艺,试验发现:(1)随着NH4+-N、NO2--N浓度的增加,N2O的释放率均逐渐增加,当NH4+-N=500mg•L-1、NO2--N=100mg•L-1时,分别达到7.15%、11.94%,其中NO2--N对N2O的影响更大。(2)而pH值越小,N2O的释放率越大,当pH=6.64时,达到8.75%。(3)曝气速率越大,N2O的释放率越大,其中曝气速率为8 m3.(m3.h)-1时,其高达9.73%,而间歇曝气时,适当缩短好氧的持续时间(0.5h),可使得N2O的释放量减少约21%。曝气反应初期N2O释放来源主要为NH2OH的氧化,而中期N2O的释放主要是由于NO2--N积累而导致AOB反硝化作用的结果。(4)好氧条件下,反硝化菌是N2O释放的主要承担者,其释放的N2O约占总释放量的65%,其次是AOB,它大约可释放23%的N2O,而ANAMMOX菌若不能及时氧化NO2--N,也会增加N2O的释放量。(5)缺氧条件下,AOB是N2O释放的重要承担者,而ANAMMOX菌和反硝化菌扮演的均是减少N2O释放的角色,前者通过争夺NH4+-N、NO2--N等电子而抑制AOB的反硝化作用,而后者则可以将AOB反硝化作用产生的N2O还原至N2,两者均可达到减少N2O释放的结果。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
初始pH值对序批式CANON工艺脱氮效果和N2O释放的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    付昆明;王会芳;苏雪莹;周厚田
  • 通讯作者:
    周厚田
水力停留时间和溶解氧对陶粒CANON反应器的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王会芳;付昆明;左早荣;仇付国
  • 通讯作者:
    仇付国
丝状菌在污水处理中的控制与应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    水处理技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苏雪莹;付昆明
  • 通讯作者:
    付昆明
厌氧氨氧化技术应用于市政污水处理的前景分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国给水排水
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    付昆明;仇付国;左早荣
  • 通讯作者:
    左早荣
生物膜短程硝化系统的恢复及其转化为CANON工艺的过程
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    付昆明;周厚田;苏雪莹;王会芳
  • 通讯作者:
    王会芳

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其他文献

含铝活性炭污泥对磷的吸附特性研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    环境污染与防治
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    仇付国;陈丽霞;孙瑶;付昆明
  • 通讯作者:
    付昆明
常温城市污水同步亚硝化-厌氧氨氧化研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    付昆明
甲醇为碳源时C/N对反硝化过程中亚硝酸盐积累的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
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    化工学报
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  • 作者:
    朱兆亮;曹相生;钱栋;孟雪征;付昆明
  • 通讯作者:
    付昆明
好氧条件下CANON工艺的启动研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹相生;李冬;付昆明;孟雪征;张杰;朱兆亮
  • 通讯作者:
    朱兆亮
NH_4~+-N与NO_2~--N对连续流CANON反应器运行性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    北京工业大学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    朱兆亮;张杰;李冬;曹相生;付昆明;孟雪征;王俊安
  • 通讯作者:
    王俊安

其他文献

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付昆明的其他基金

Comammox Nitrospira在污水脱氮过程中亚硝酸盐供给的调控运行机制
  • 批准号:
    52370024
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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