污泥高含固厌氧消化系统氮流量解析及调控策略研究

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基本信息

  • 批准号:
    51678429
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1006.固废资源转化与安全处置
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Changes in global environment and shortage in resources require the gradual function shift in wastewater treatment plants from pollution reduction to resources and power recovery. Sewage sludge is usually considered the "Energy and Mineral Resources in cities". The application of high solid anaerobic digestion technology is thus important due to the improvement of energy recovery from organic matters in sewage sludge. However, there are still lack of studies on how the key intermediates of nitrogen containing organic matters convert in high solid anaerobic digestion systems. In this study, nitrogen flow analysis will be firstly conducted, focusing on the generation of key intermediates, the formation and conversion of nitrogen-containing organic matters, microbial community structure, numbers of typical microbes, and the relationships among them. Then, based on the results, electron and mass control strategy will be proposed for the optimization of nitrogen flow and the related carbon flow by providing proper Oxidation-reduction Potential environment for microbes. Finally, according to the results from the analysis of nitrogen flow and microbial metabolisms, mathematical model on the whole nitrogen flow will be finalized for the establishment of comprehensive model applied in high solid anaerobic digestion system with sewage sludge.
在全球环境变化、资源能源短缺的背景下,污水处理厂的功能逐渐从削减污染向面向未来的资源与能源工厂转变。高含固厌氧消化技术能够实现污泥这种“城市能源及矿产资源”中有机物与能量的高效转化,因而被认为是现代污水处理厂的重要组成部分。然而,污泥中的重要含氮有机物(蛋白质)在高含固厌氧消化系统中关键中间产物的代谢机理研究依然欠缺。本课题拟以污泥高含固厌氧消化系统中氮流量的解析为切入点,考察含氮有机质关键中间产物的生成与转化机理及与系统内相关微生物种群结构、数量、代谢特征的关系。并在此基础上,通过控制氧化还原电位重新分配电子流的方式优化氮流量及与之相关的碳流量,实现污泥的有机质降解、转化和能源回收最大化。最终,本课题将以污泥高含固厌氧消化系统中氮流量解析及相关微生物代谢机制的分析结果为基础,构建含氮物质基础厌氧消化模型,为完善污泥高含固厌氧污泥系统的生化数学综合模型提供理论和科学依据。

结项摘要

本课题针对污泥中的重要含氮有机物(蛋白质)在高含固厌氧消化系统中关键中间产物的代谢机理展开研究。首先,以污泥高含固厌氧消化系统中氮组分以及流量的解析为切入点,考察含氮有机质关键中间产物(游离氨基酸)的生成与转化机理及与系统内相关微生物种群结构、数量、代谢特征的关系。在此基础上,通过无机质(二氧化硅)添加、提高反应温度(超高温>70度)等手段控制氧化还原电位重新对电子流进行分配以优化氮流量,实现污泥的有机质降解、转化和能源回收最大化。最终,本课题以污泥高含固厌氧消化系统中氮流量解析及相关微生物代谢机制的分析结果为基础,构建高氨氮胁迫条件下基础厌氧消化模型,为完善污泥高含固厌氧污泥系统的生化数学综合模型提供理论和科学依据。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Methanogenic population dynamics regulated by bacterial community responses to protein-rich organic wastes in a high solid anaerobic digester
高固体厌氧消化器中细菌群落对富含蛋白质的有机废物的反应调节产甲烷种群动态
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2017.02.098
  • 发表时间:
    2017-06-01
  • 期刊:
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Li, Ning;Xue, Yonggang;Dai, Xiaohu
  • 通讯作者:
    Dai, Xiaohu
Sludge age impacted the distribution, occurrence state and structure of organic compounds in activated sludge and affected the anaerobic degradability
泥龄影响活性污泥中有机物的分布、赋存状态和结构,影响厌氧降解能力
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2019.123261
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Chen Sisi;Yang Dianhai;Dong Bin;Li Ning;Dai Xiaohu
  • 通讯作者:
    Dai Xiaohu
Pathways in bacterial and archaeal communities dictated by ammonium stress in a high solid anaerobic digester with dewatered sludge
脱水污泥高固体厌氧消化池中氨胁迫决定的细菌和古菌群落的途径
  • DOI:
    10.1016/j.biortech.2017.05.094
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Bioresource Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Li Ning;He Jin;Yan Han;Chen Sisi;Dai Xiaohu
  • 通讯作者:
    Dai Xiaohu
Micron-sized silica particles in wastewater influenced the distribution of organic matters in sludge and their anaerobic degradation
废水中微米级二氧化硅颗粒影响污泥中有机物的分布及其厌氧降解
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2020.122340
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Hazardous Materials
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Sisi Chen;Bin Dong;Dianhai Yang;Ning Li;Xiaohu Dai
  • 通讯作者:
    Xiaohu Dai
污泥超高温(65℃)厌氧消化系统启动方案
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    戴晓虎;于春晓;李宁;董滨
  • 通讯作者:
    董滨

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    李宁;张伟;李贵贤;赵鹬
  • 通讯作者:
    赵鹬

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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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