微生物胞外电子传递为核心的废水生物强化处理新方法
结题报告
批准号:
51538012
项目类别:
重点项目
资助金额:
260.0 万元
负责人:
穆杨
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
项目参与者:
胡真虎、李文卫、童中华、陈洁洁、李道波、韩俊成、李磊、李阳、张杰
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中文摘要
微生物胞外电子转移和还原能力在多种元素的地球化学循环、环境修复和废水处理方面具有重要的意义。项目拟开展对微生物胞外电子传递机制的调控及其在废水强化生物处理的研究工作。通过媒介、材料和代谢等调控微生物的胞外电子传递,阐明胞外电子传递的增强机制;确定废水中污染物降解过程中起关键作用的胞外电子传递途径,通过调控微生物的胞外电子传递实现废水的生物强化处理;在此基础上,耦合光/电催化等手段,实现废水中难降解污染物的高效去除;通过外加电子源形成新的胞外电子传递途径,进一步提高污染物的降解效率;在以上研究的基础上,探讨微生物胞外电子传递及其强化新模式处理实际废水的可行性,为实现废水生物处理系统的效能提升提供科学依据和技术支撑。
英文摘要
The extracellular electron transfer (EET) ability of the electrochemically active bacteria (EAB) and its reduction function are highly important for geochemical cycle of many elements, environment remediation and wastewater treatment. In this project we are planning to focus on the EET manipulation of the EAB through different approaches as well as its application on enhanced biological wastewater treatment. The effect of redox mediators, nanomaterials and bacterial intracellular metabolism on the EET process of the EAB and their EET acceleration mechanisms will be firstly investigated. Then the key EET pathways of the EAB related to pollutant removal and their regulation mechanisms will be elucidated through experiments and modelling. Furthermore, the coupled system between the EET of the EBA and (photo)electrocatalysis process will be developed in order to effectively degrade the pollutants and the pollutant removal mechanisms in the coupled system will be studied. Additionally, the influence of additional electron sources on the EET process of the EBA as well as its mechanisms for improving pollutant removal will be further explored. Based on the above results, this project will finally evaluate the feasibility of treating real wastewaters through the enhanced EET-based systems. The results from this project are expected to provide theoretical fundamentals and technical support for performance improvement of biological wastewater treatment process.
电活性微生物胞外电子传递能力在多种元素的地球化学循环、环境修复和废水处理方面具有重要的意义。深入研究环境中电活性微生物的胞外电子传递机制,并探索其在废水生物处理中的应用非常必要。本项目以强化废水生物处理为目标,揭示了电活性微生物胞外电子传递降解污染物的同位素分馏等分子机制,发现了电活性微生物降解有毒污染物的NfnB等胞内新途径,阐明了电活性微生物胞外降解污染物的胞内外调控原理并建立了相应的基因、功能材料和环境条件等调控方法,构建了电活性微生物胞外电子传递耦合光/电催化等强化污染物降解新技术,发展了基于电活性微生物胞外电子传递的UASB-BES等废水处理新工艺,为废水生物处理系统的效能提升提供了重要的科学依据和技术支撑。研究成果在国际SCI源刊物上发表论文88篇,其中中科院1/2区论文占比约80%,包括6篇Environmental Science & Technology、3篇Environmental Science & Technology Letters、6篇Water Research、1篇Progress in Energy and Combustion Science (IF = 28.937);授权中国发明专利7项,申请中国发明专利4 项;已培养5名博士和6名硕士毕业生。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Preparation of microvillus-like nitrogen-doped carbon nanotubes as the cathode of a microbial fuel cell
微生物燃料电池阴极微绒毛状氮掺杂碳纳米管的制备
DOI:10.1039/c5ta06673e
发表时间:2016-01
期刊:Journal of Materials Chemistry A
影响因子:11.9
作者:He Yan Rong;Du Feng;Huang Yu Xi;Dai Li Ming;Li Wen Wei;Yu Han Qing
通讯作者:Yu Han Qing
Simultaneous removal of pyridine and denitrification in an integrated bioelectro-photocatalytic system utilizing N-doped graphene/α-Fe2O3 modified photoanode
利用氮掺杂石墨烯/α-Fe2O3 修饰光阳极在集成生物电光催化系统中同时去除吡啶和反硝化
DOI:10.1016/j.electacta.2020.137425
发表时间:2021
期刊:Electrochimica Acta
影响因子:6.6
作者:Chen D.;Zhang X.;Chen H.;Shi H.;Jiang X.;Mu Y.;Pant D.;Han W.;Sun X.;Li J.;Shen J.;Wang L.
通讯作者:Wang L.
Insights into short- and long-term effects of loading nickel nanoparticles on anaerobic digestion with flocculent sludge
深入了解负载镍纳米粒子对絮状污泥厌氧消化的短期和长期影响
DOI:10.1039/c9en00628a
发表时间:2019-09
期刊:Environmental Science-Nano
影响因子:7.3
作者:He Chuan Shu;Ding Rong Rong;Wang Yi Ran;Li Qi;Wang Yi Xuan;Mu Yang
通讯作者:Mu Yang
DOI:10.1016/j.jhazmat.2019.03.107
发表时间:2019
期刊:Journal of Hazardous Materials
影响因子:13.6
作者:Zhou G.-N.;He C.-S.;Wang Y.-X.;He P.-P.;Liu J.;Mu Y.;Zhang L.-S.
通讯作者:Zhang L.-S.
Substantially enhanced anaerobic reduction of nitrobenzene by biochar stabilized sulfide-modified nanoscale zero-valent iron: Process and mechanisms
生物炭稳定硫化物改性纳米零价铁显着增强硝基苯的厌氧还原:过程和机制
DOI:10.1016/j.envint.2019.105020
发表时间:2019
期刊:Environment International
影响因子:11.8
作者:Zhang D.;Shen J.;Shi H.;Su G.;Jiang X.;Li J.;Liu X.;Mu Y.;Wang L.
通讯作者:Wang L.
废水处理与资源化
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    国家杰出青年科学基金
  • 资助金额:
    400万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    穆杨
  • 依托单位:
养殖废水碳氮磷资源化新技术及智能控制的研究
  • 批准号:
    U19A20108
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    245.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    穆杨
  • 依托单位:
生物电化学反应器水力调控机制的多尺度研究
  • 批准号:
    51878637
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    穆杨
  • 依托单位:
碳纳米管与微生物共代谢降解典型新关注微污染物的耦合作用机理研究
  • 批准号:
    51478446
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    88.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    穆杨
  • 依托单位:
国内基金
海外基金