羟胺强化高级氧化对污泥胞外聚合物可控降解与胞外抗性基因协同处理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51908234
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万
  • 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:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Sewage sludge is difficult to be dewatered due to its high bound water content. The treatment and disposal of sludge is a worldwide problem. How to destroy the highly hydrated nature of extracellular polymer substance (EPS) and emerging contaminants in EPS is the key problem for sludge deep-dewatering. In traditional advanced oxidation process, the accumulation of Fe(III) will greatly reduce the oxidation efficiency, resulting in a decline of the degradation ability for EPS. In this study, hydroxylamine was used to accelerate the Fe(III)/Fe(II) redox cycles. It could adjust the free radicals generation ratio in liquid phase and sludge floc, improving the production and utilization efficiency of free radicals. The mechanism of controllable degradation of EPS was studied by changing the dosage and dose mode of oxidants to produce different concentration of free radicals in the system. Dewatering performance, EPS composition, extracellular polysaccharides and protein structure, surface thermodynamic characteristic, and so on were determined in this study. Competitive reactions of free radicals between the liquid phase and sludge floc would be studied in production mechanism, reaction path, and reaction efficiency. The influence of oxidation intensity on the hydrophilic structure destruction of sludge flocs was clarified, and the law of EPS degradation degree on the release of bound water was explored. The distribution of extracellular antibiotic resistance genes in EPS was determined. The degradation of extracellular antibiotic resistance genes by free radicals in heterogeneous systems was explored.
市政污泥结合水含量高,脱水困难,处理处置是一项世界性难题。如何破解污泥胞外聚合物(EPS)亲水特性以及降解被EPS吸附的新型污染物是影响污泥最终处置的关键问题。传统高级氧化技术中三价铁的积累会大大降低氧化速率,导致其对污泥EPS的降解能力下降。本研究通过外加羟胺促进三价铁/亚铁的循环转化,控制自由基在污泥体系中液/固相的生成比例,提高自由基的产生与利用效率;通过改变氧化剂的投加量与投加方式,在体系中产生不同浓度的自由基,探讨污泥EPS进行可控降解机理。通过测定不同氧化强度预处理污泥的脱水性能、EPS组分、胞外多糖与蛋白质结构、表面热力学特性等特性,研究自由基在污泥液/固相竞争反应中的产生机理、作用路径与反应效率。明确氧化强度对污泥絮体亲水结构破坏影响,探究EPS降解程度对结合水释放的规律。对胞外抗性基因在污泥EPS中的分布进行测定,探究非均相体系中自由基对胞外抗性基因协同降解规律。

结项摘要

污泥是污水处理的副产物,污泥胞外聚合物(EPS)的空间结构与有机物特性是影响污泥脱水性能的关键因素;而脱水污泥的资源化与脱水滤液的生物毒性也是污泥处理处置的重要研究方向。本研究通过羟胺促进三价铁/亚铁的循环转化,通过控制双氧水的投加量,调控体系的氧化强度,实现了污泥EPS的逐层降解。但是污泥脱水性能随着EPS内层亲水性多糖的暴露,增加污泥絮体水合作用能,进而导致污泥絮体间能垒的增加,脱水性能恶化。此外,开发了酸洗预处理技术,使厌氧消化污泥减量,同时提高了其土地利用性。深度脱水污泥的资源化利用与脱水滤液污水处理厂原位处理也进行了研究。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Evaluation of Sludge Deep-Dewatering Filtrate Recirculation to Wastewater Treatment Plant by Toxicity Detection with Microbial Fuel Cells
微生物燃料电池毒性检测评价污泥深度脱水滤液再循环至污水处理厂
  • DOI:
    10.1021/acsestwater.2c00571
  • 发表时间:
    2023-01
  • 期刊:
    ACS ES&T Water
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qianqian Wen;Yuan Liu;Wenbo Yu;Qian Zhu;Yuwei Zhu;Shijie Bian;Xintai Su;Keke Xiao;Sha Liang;Shushan Yuan;Huijie Hou;Jingping Hu;Jiakuan Yang
  • 通讯作者:
    Jiakuan Yang
Enhancing waste activated sludge dewaterability by reducing interaction energy of sludge flocs
通过降低污泥絮体的相互作用能提高废弃活性污泥的脱水能力
  • DOI:
    10.1016/j.envres.2020.110328
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Environmental Research
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    Yu Wenbo;Wan Yanlei;Wang Yu;Zhu Yuwei;Tao Shuangyi;Xu Qi;Xiao Keke;Liang Sha;Liu Bingchuan;Hou Huijie;Hu Jingping;Yang Jiakuan
  • 通讯作者:
    Yang Jiakuan
Insights into leachate reduction in landfill with different ventilation Rates: Balance of Water, waste physicochemical Properties, and microbial community
不同通风率垃圾填埋场渗滤液减排的见解:水平衡、废物理化性质和微生物群落
  • DOI:
    10.1016/j.wasman.2022.11.033
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Waste Management
  • 影响因子:
    8.1
  • 作者:
    Pan Jin;Shijie Bian;Wenbo Yu;Shuai Guo;Changfei Lai;Lixin Wu;Hongyang Zhao;Keke Xiao;Sha Liang;Shushan Yuan;Liang Huang;Songlin Wang;Huabo Duan;Fangmao Gan;Wenran Chen;Jiakuan Yang
  • 通讯作者:
    Jiakuan Yang
Novel Insights into Extracellular Polymeric Substance Degradation, Hydrophilic/Hydrophobic Characteristics, and Dewaterability of Waste Activated Sludge Pretreated by Hydroxylamine Enhanced Fenton Oxidation
对羟胺增强芬顿氧化预处理废弃活性污泥的胞外聚合物降解、亲水/疏水特性和脱水性的新见解
  • DOI:
    10.1021/acsestengg.0c00128
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    ACS ES&T Engineering
  • 影响因子:
    7.1
  • 作者:
    Yu Wenbo;Wen Qianqian;Yang Jiakuan;Xiao Keke;Zhu Yuwei;Tao Shuangyi;Liang Sha;Hu Shaogang;Wu Qiongxiang;Hou Huijie;Liu Bingchuan;Hu Jingping
  • 通讯作者:
    Hu Jingping

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其他文献

Fenton试剂与骨架构建体复合调理剂对污泥脱水性能的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何姝;杨家宽;虞文波;张诗楠;彭丽;罗森;沈星星;时亚飞;李亚林
  • 通讯作者:
    李亚林

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

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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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