厌氧环境下城市污水自有硫酸盐还原诱发氨氧化一步直接脱氮的建立、生化机理及活性强化研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51878538
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 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:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

If sulfate reduction and ammonium oxidation(SRAO)can be established and applied to municipal wastewater treatment, ammonium can be directly transformed to nitrogen gas and removed under anaerobic condition, and the bottle-neck of the traditional biological nitrogen removal of the time will be broken. Although there are many researches on SRAO in special wastewater, the mechanism of the occurrence of SRAO, its functional microbes as well as its biological and chemical foundation concerned are not known very well yet. There are many fundamental questions to be solved, such as how to establish SRAO in municipal wastewater and control operation to cultivate more functional bacteria and high-performance biomass in the system. In this project,the process of SRAO establishment, the evolution of bacteria community structure, enrichment of SRAO functional bacteria and their profiles of activity, as well as transformations of substrate fed are to be investigated in several lab-scale anaerobic reactors treating synthesized wastewater and raw domestic sewage,under the environment of anaerobic digest, sulfate reduction,as well as with enrichment of substrate and specific substance to induce SRAO. The aims of the study are to find out the effects of environmental condition and operating parameters on the induction and establishment of SRAO, the essential connection between sulfate reduction and ammonium oxidation in the SRAO, biochemical pathway of the SRAO, he way and the fateful environment factors of cultivation and enrichment of functional SRAO bacteria, and activity augmentation, to supply some foundation to application of SRAO to nitrogen removal of municipal wastewater treatment in practice.
在城市污水中建立硫酸盐还原-氨氧化(SRAO),就可在厌氧环境中实现污水中氨态氮的一步直接脱除,从而打破现有城市污水处理中生物脱氮这一“瓶颈”。尽管国内外研究报道了在一些特定废水中出现的SRAO,但对该现象发生的机制、功能性微生物、生物-化学机理等都还停留在推测层面。在城市污水条件下,如何能建立SRAO、控制怎样的条件可以培驯出高活性污泥等诸多基础性问题还有待解决。本课题拟采用多种模拟废水和实际生活污水,在不同反应器内,通过考察不同厌氧发酵和硫酸盐还原、基质强化等诱导条件下SRAO的建立过程、反应器内菌群演变、SRAO功能菌的富集、活性变化及物质的转变过程,探明不同环境要素和操作条件对SRAO的诱发及生物脱氮活性的影响,揭示硫酸盐还原与氨氧化的内在联系、SRAO脱氮的生物化学过程,提出功能菌优势增殖的关键环境条件及SRAO活性强化的措施,为城市污水SRAO脱氮技术的开发奠定基础。

结项摘要

为探明城市污水中硫酸盐还原厌氧氨氧化(SRAO)反应建立的条件,揭示SRAO脱氮的生化机理、掌握反应器运行条件对SRAO脱氮效能的影响规律,本课题分别采用有机和无机含铵及硫酸盐废水,在UASB和SBR中,接种不同污泥,对SRAO的建立和活性变化、环境因素的影响等进行了研究。结果表明,通过用硫酸盐逐步替代进水中的亚硝酸盐,培驯成功的高活性厌氧氨氧化污泥不能够被诱发/驯化为硫酸盐厌氧氨氧化污泥;对不同来源的混合接种污泥,一开始就直接供给氨态氮和硫酸盐的无机废水,铵与硫酸盐并不能被微生物同步去除,而在进水中有有机物存在下,反应器内形成了严格的厌氧条件,就出现水中铵和硫酸盐的同步去除,即SRAO现象。污水中硫酸盐还原厌氧氨的氧化是多种微生物共同的作用、由多个不同微生物的生物化学反应联合实现的,而不是单一微生物的代谢结果,也非单一生化反应,其中的硫酸盐还原、反硝化、硫自养反硝化和厌氧氨氧化是由多种不同微生物协同代谢、共同实现了同步脱氮除硫;一定程度上提高进水N/S比可以增加铵转化为亚硝态氮的过程,但不会大幅提高系统SRAO的脱氮量。参与SRAO的微生物包括SRB、反硝化菌和硫自养反硝化菌三类。SRB菌属有Desulfococcus、Desulfatiglans和Syntrophobacteraceae;反硝化菌属主要有Anaerolineaceae、Methyloversatilis、Longilinea、Simplicispira、Anaerolineaceae和Beta proteobacteria;硫自养反硝化菌属为Thiobacillus;此外还存在丰度较低的氨氧化菌属Nitrosomona。未检测到Anammox菌属。在以葡萄糖为碳源的高浓度UASB有机发酵系统中,形成了亚铁和铁离子的生物循环,并导致氨态氮的氧化和厌氧氨氧化脱氮,与发生的硫酸盐还原并无协同作用。本课题的研究结果丰富了人们对SRAO生物脱氮的认识。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
活性污泥微生物群落结构及与环境因素响应关系分析
  • DOI:
    10.13227/j.hjkx.202012191
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马切切;袁林江;牛泽栋;赵杰;黄崇
  • 通讯作者:
    黄崇
升流式污泥床对无机废水中氮硫转化及相互影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱淼;袁林江;牛泽栋;周旭红;贺向峰;钟冰冰
  • 通讯作者:
    钟冰冰
影响硫酸盐型厌氧氨氧化反应建立的因素及关键问题
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    环境科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁林江;有小龙;王刚
  • 通讯作者:
    王刚
活性污泥中一氧化氮还原酶的提取和测定优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨睿;袁林江;王刚;袁林杰;有小龙;牛晚霞;于丽萍
  • 通讯作者:
    于丽萍
厌氧氨氧化UASB系统对氨氮的超量去除机制研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁林杰;袁林江;陈希;杨睿;于丽萍;王刚;贺向峰;杨江伟
  • 通讯作者:
    杨江伟

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    袁林江
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  • DOI:
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  • 期刊:
    《中国给水排水》
  • 影响因子:
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  • 作者:
    林燕;杨永哲;袁林江;王志盈
  • 通讯作者:
    王志盈
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  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    WATER AIR AND SOIL POLLUTION
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    王茹;于丽萍;Bibi Saima Zeb;袁林杰;刘梦瑜;袁林江
  • 通讯作者:
    袁林江
金黄色葡萄球菌聚磷特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    南亚萍;袁林江;王洋
  • 通讯作者:
    王洋
污泥中磷和氮的厌氧溶出及其改性赤泥晶种结晶法回收工艺
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵海霞;宋永会;钱锋;邓遵;袁林江
  • 通讯作者:
    袁林江

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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