污泥高含固厌氧消化中的物质转化原理及新技术研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51538008
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    300.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E10.环境工程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2020-12-31

项目摘要

With the rapid development of urbanization and the construction of wastewater treatment plants, the disposal and treatment of sewage sludge has become increasingly grim. As the requirement of recycling resources and energy from sludge has gradually attracted more attentions, high-efficiency anaerobic digestion technique will be the focus of development in the future. Therefore, it is of great significance to develop the anaerobic digestion technique in terms of high-solids sludge (TS>10%). The study of anaerobic conversion of sludge under high-solids conditions has been conducted previously by our research group and has also been applied into practices in China. However, since the composition of sewage sludge is complicated and the reclamation processes involve multiple reactions, lack of systematic study on regular pattern of material and energy flow during the high added value conversion of sludge has restricted the further development of anaerobic digestion techniques. Based on the changes in existing form, distribution and metabolism of biogenic elements in sludge such as carbon (C), nitrogen (N) and sulphur (S), this project intends to systematically study on the conversion between material and energy, perform research on the recognition and activation of refractory compounds, and establish the model development and dynamic simulation of substance transformation. Moreover, this project is to put forward a new technique based on high-solids digestion which can achieve higher efficiency of material conversion and bio-energy recovery, and finally provide theoretical and technical support for the development of anaerobic digestion technique.
随着我国城镇化的快速发展和污水处理规模的不断增加,污水厂污泥的处理处置问题日益严峻。污泥的资源化和能源化要求逐渐受到关注,高效厌氧消化技术是未来污泥资源化和能源化发展的重点,对污泥高含固厌氧消化新技术(含固率>10%)进行系统研究具有重要意义。课题组对高含固条件下污泥的厌氧转化开展了前期研究,并在我国实现了工程转化应用。但由于市政污泥成分复杂多变,在资源化与能源化转化中涉及多重复合的反应过程,对于污泥物质高值转化的物质流与能量流机理进行系统研究的欠缺制约了该技术的进一步提升。本项目在阐明污泥中C、N、S等生物源要素的物质赋存形态转化与代谢规律的基础上,开展物质-能量转化的系统性分析,研究污泥难降解物质的识别与活化预处理技术,建立物质转化过程的模型和模拟,提出污泥厌氧消化物质转化“整体最优”的新技术,实现物质和能源回收的最大化,为我国高效厌氧消化技术的发展提供理论和技术支撑。

结项摘要

随着我国城镇化的快速发展和污水处理规模的不断增加,污水厂污泥的处理处置问题日益严峻。在全球应对气候变化、实现碳减排和资源循环利用的大背景下,污水厂污泥的资源化和能源化要求逐渐受到关注,高效的厌氧消化技术是未来污泥资源化和能源化发展的重点,对污泥高含固厌氧消化新技术(含固率>10%)进行系统性研究具有极其重要的意义。本项目基于以高含固污泥处理为基础的污泥高级厌氧消化新技术,识别了污泥关键组分结构和赋存形态,揭示了污泥有机质抗降解机制;提出了高含固污泥的流变特性及模型,阐明了高含固污泥厌氧消化系统中碳、氮、硫等重要物质在新技术固-液-气相变体系中的物质流特征及相应微生物机制,构建了高含固污泥厌氧消化系统的生化动力学模型,奠定了基于高含固污泥定向调控污泥有机质转化途径的基础;在阐明水热、生物预处理手段中物理-化学-生物等多条件刺激-应答机制的基础上,提出了主要难降解有机物的活化方法,开发了基于高含固污泥体系下的有机质定向转化、难降解物质分质活化和微生物分相调控的新技术,突破了污泥有机质难降解瓶颈,提高了污泥甲烷产率和降解率,建立了污泥高级厌氧消化新技术路线,为突破污泥预处理关键技术和实现高效厌氧处理示范工程应用提供理论支撑。

项目成果

期刊论文数量(75)
专著数量(0)
科研奖励数量(4)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Humification in extracellular polymeric substances (EPS) dominates methane release and EPS reconstruction during the sludge stabilization of high-solid anaerobic digestion
细胞外聚合物(EPS)的腐殖化在高固体厌氧消化污泥稳定过程中主导甲烷释放和EPS重建
  • DOI:
    10.1016/j.watres.2020.115686
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Water Research
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    Yanfei Tang;Xiaohu Dai;Bin Dong;Yiqun Guo;Lingling Dai
  • 通讯作者:
    Lingling Dai
Revealing the Mechanisms of Polyethylene Microplastics Affecting Anaerobic Digestion of Waste Activated Sludge
揭示聚乙烯微塑料影响废弃活性污泥厌氧消化的机制
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    Environmental Science & Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Wei Wei;Huang Qi Su;Sun Jing;Dai Xiaohu;Ni Bing Jie
  • 通讯作者:
    Ni Bing Jie
Ferrate effectively removes antibiotic resistance genes from wastewater through combined effect of microbial DNA damage and coagulation
高铁酸盐通过微生物 DNA 损伤和混凝的综合作用,有效去除废水中的抗生素抗性基因
  • DOI:
    10.1016/j.watres.2020.116273
  • 发表时间:
    2020-10-15
  • 期刊:
    WATER RESEARCH
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    Ni, Bing-Jie;Yan, Xiaofang;Sun, Jing
  • 通讯作者:
    Sun, Jing
Mechanism analysis to improve sludge dewaterability during anaerobic digestion based on moisture distribution
基于水分分布提高厌氧消化污泥脱水性能的机理分析
  • DOI:
    10.1016/j.chemosphere.2019.03.150
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemosphere
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Zhang Wei;Dong Bin;Dai Xiaohu
  • 通讯作者:
    Dai Xiaohu
New insights into the effect of sludge proteins on the hydrophilic/hydrophobic properties that improve sludge dewaterability during anaerobic digestion
关于污泥蛋白质对亲水/疏水特性的影响的新见解,可提高厌氧消化过程中污泥的脱水性
  • DOI:
    10.1016/j.watres.2020.115503
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Water Research
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    Wei Zhang;Xiaohu Dai;Bin Dong;Lingling Dai
  • 通讯作者:
    Lingling Dai

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其他文献

去除城市生活污泥中有机络合态金属强化其厌氧生物制气
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
    戴晓虎
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    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李晓帅;张栋;戴翎翎;赵文涛;戴晓虎
  • 通讯作者:
    戴晓虎

其他文献

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第一届固体废物环境工程前沿学术论坛(“双碳”目标下)
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AI项目解读示例

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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