资源化微藻培养过程藻分离废水循环利用抑制因子识别及控制机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51778448
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万
  • 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:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The addition of nutrient elements, such as nitrogen and phosphorus, and the large consumption of water resources are the limiting factors that affect the economic feasibility of large-scale microalgae production. The reuse of medium (water and nutrients) during the large-scale culture of microalgae is a key issue that can reduce the consumption of water resources and nutrients. In this study, the identification of inhibitory factors, impacts mechanisms and controlling methods in the medium (water and nutrients) reuse in the process of microalgae (Chlorella pyrenoidosa) culturing were thoroughly investigated. Then, a full microalgae culture process control technology system based on medium reuse was established to improve the technology and economic feasibility of the large-scale microalgae cultivation. The main research contents include the reuse of the medium (water and nutrient) and their balance relationship accounting, the evolution of organic and inorganic components along with the circulation of medium, the effects of accumulation of organic compounds on the yield and cell composition of microalgae, inhibition factor recognition, and controlling methods(membrane method, ozone oxidation) optimization, etc. The technical challenges of the recycling of microalgae culture medium were illustrated, which is of great significance to improve the economy of resource-intensive microalgae cultivation.
资源化微藻培养过程氮、磷等营养元素的添加、水资源的大量消耗成为影响大规模微藻生产经济可行性的制约因素。微藻大规模培养过程培养基(水及营养物质)回用是一个关键问题,可以减少水资源和营养物质的消耗。本研究对资源化微藻(蛋白核小球藻)培养过程中培养基(水及营养物质)回用涉及的抑制因子识别、影响机理、控制等科学问题进行深入研究,建立基于培养基循环利用的微藻培养全过程控制技术体系,提高资源化微藻大规模培养技术及经济可行性。研究过程中,主要开展的研究内容包括培养基(水及营养物质)回用次数及平衡关系核算、有机物及无机组分随培养基循环的演化规律、有机物累积对微藻培养产率和细胞组分变化的影响机理、抑制因子识别、控制方法(膜法、臭氧氧化)优选等。本研究可以阐释微藻培养过程培养基循环利用的技术挑战,对提高资源化微藻大规模培养经济性具有十分重要的意义。

结项摘要

本研究提出微藻废水循环培养技术(AWC2T),有助于以清洁、资源高效和经济的方式解决围绕水资源短缺和生态可持续性的挑战。研究建立了一种新的微藻生长模型(AGM),阐明了微藻在AWC2T系统中的生长机理,应用于动态模拟和优化设计。经过8批培养后,回收废水加快了微藻的生长速度,生物量和脂类分别增加了11%和37.65%。积累的可溶性藻类产物(SAPs)通过提供营养和调节代谢促进微藻生长。此外,情景模拟还说明了AWC2T系统的良好长期运行表现。100%回收微藻废水可节省0.3%的氮和54.36%的磷。技术经济分析(TEA)和生命周期评估(LCA)研究了将经济和可持续性原则融入微藻生产的生命周期中。AWC2T通过实现资源的高水平回收、提供实质性利益、增强应急能力和抗风险能力,以及抵消一系列负面环境影响,产生了远优于非循环技术的结果。本研究发表SCI收录研究论文16篇,申请中国发明专利3项,培养博士2名,硕士5名。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Intelligent mitigation of fouling by means of membrane vibration for algae separation: Dynamics model, comprehensive evaluation, and critical vibration frequency
藻类分离膜振动智能减缓污染:动力学模型、综合评价和临界振动频率
  • DOI:
    10.1016/j.watres.2020.115972
  • 发表时间:
    2020-09-01
  • 期刊:
    WATER RESEARCH
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    Jiang, Shuhong;Xiao, Shaoze;Zhang, Yalei
  • 通讯作者:
    Zhang, Yalei
Impact of transmembrane pressure (TMP) on membrane fouling in microalgae harvesting with a uniform shearing vibration membrane system
均匀剪切振动膜系统收获微藻时跨膜压力 (TMP) 对膜污染的影响
  • DOI:
    10.1016/j.algal.2018.10.003
  • 发表时间:
    2018-11-01
  • 期刊:
    ALGAL RESEARCH-BIOMASS BIOFUELS AND BIOPRODUCTS
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Jiang, Shuhong;Zhang, Yalei;Chu, Huaqiang
  • 通讯作者:
    Chu, Huaqiang
Cleaning and regeneration of irreversibly fouled and discarded reverse osmosis membranes: method and mechanism
不可逆污染和废弃反渗透膜的清洗和再生:方法和机制
  • DOI:
    10.5004/dwt.2019.23212
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Desalination and Water Treatment
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Wang Miao;Yu Zhenjiang;Zhang Yalei;Zhou Xuefei;Chu Huaqiang
  • 通讯作者:
    Chu Huaqiang
The interaction between microalgae and membrane surface in filtration by uniform shearing vibration membrane
均匀剪切振动膜过滤中微藻与膜表面的相互作用
  • DOI:
    10.1016/j.algal.2020.102012
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Algal Research-Biomass Biofuels and Bioproducts
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Zhao Fangchao;Li Zongxue;Han Xixi;Zhou Xiaolin;Zhang Yalei;Jiang Shuhong;Yu Zhenjiang;Zhou Xuefei;Liu Changqing;Chu Huaqiang
  • 通讯作者:
    Chu Huaqiang
Continuous treatment of hydrothermal liquefaction wastewater in an anaerobic biofilm reactor: Potential role of granular activated carbon
厌氧生物膜反应器连续处理水热液化废水:颗粒活性炭的潜在作用
  • DOI:
    10.1016/j.jclepro.2020.122836
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    Journal of Cleaner Production
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Libin Yang;Buchun Si;Yuanhui Zhang;Jamison Watson;Michael Stablein;Jiabin Chen;Yalei Zhang;Xuefei Zhou;Huaqiang Chu
  • 通讯作者:
    Huaqiang Chu

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其他文献

双氯芬酸钠调控雨生红球藻生长的影响研究
  • DOI:
    10.15985/j.cnki.1001-3865.2019.10.003
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    环境污染与防治
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张文文;褚华强;周雪飞;张亚雷
  • 通讯作者:
    张亚雷
动态膜生物反应器运行及泥饼特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    水处理技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张亚雷;周雪飞;陈杰;褚华强
  • 通讯作者:
    褚华强

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钢厂废水-废气耦合微藻培养与等剪切振动膜分离采收互馈作用机制研究
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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

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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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