课题基金 / 基金详情

生物炭介导的Fe(II)-Fe(III)-Fe(II)循环过程中新型同步厌氧脱氮机制研究

批准号:
52070143
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
王静
依托单位:
学科分类:
工业水处理与回用
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王静

项目摘要

结项摘要

王静的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
氨氮和硝氮共存废水的高效低耗处理是当今工业废水处理领域中的研究热点。尽管同步硝化-反硝化工艺可同时脱除氨氮和硝氮,但过程中所必需的NO2-积累以及严格的运行条件使其脱氮过程难以持续稳定进行。借助分子生物学技术、化学动力学及固相表征分析方法,本项目拟研究基于Fe(II)-Fe(III)-Fe(II)循环的Feammox(厌氧铁氨氧化过程)-NDFO(依赖NO3-的铁氧化过程)联合工艺用于同步厌氧脱除氨氮和硝氮;通过添加生物炭和输入电流实现对铁循环的调控及微生物活性的促进,提高生物炭表面铁循环的转换速率,进而提高联合工艺的脱氮效率与选择性。本项目可揭示铁循环与生物脱氮机制的重要关联,阐明生物炭及输入电流对铁循环速率以及对Feammox-NDFO同步厌氧脱氮效率与机制的影响,为寻求高效低耗的新型废水脱氮技术提供一种重要的新思路,并为微生物-地学-化学联合处理含氮废水提供一种重要的交叉协同理念。
英文摘要
Highly efficient and cost-effective simultaneous-removal of ammonium and nitrate from industrial wastewater is an important issue in the area of wastewater treatment. Although simultaneous nitrification-denitrification technology can simultaneously remove ammonium and nitrate from wastewater, the indispensable accumulation of NO2- and the strict requirements of the operation conditions make it difficult to sustain for a long time. By means of molecular biology, chemical kinetics and solid characterizations, this project intends to investigate the simultaneous anaerobic removal of ammonium and nitrate from wastewater by coupling Feammox (iron ammonia oxidation) and NDFO (iron oxidation dependent on nitrate) technology on the basis of the Fe(II)-Fe(III)-Fe(II) cycles. In order to increase the cycling rates in Fe(II)-Fe(III)-Fe(II) and improve the microbial activities in the system, we will add biochar and input electric current in the coupled system, thus promoting the removal efficiencies and selectivity of nitrogen. This study will reveal the important correlations between the Fe(II)-Fe(III)-Fe(II) cycling and the mechanisms involved in biological denitrification, and elucidate the effects of biochar and the electric current on the Fe(II)-Fe(III)-Fe(II) cycling rates as well as on the efficiencies and mechanisms involved in the simultaneous removal of nitrogen by the Feammox-NDFO coupled system. This not only opens a new avenue for seeking the high-efficient and cost-effective technology for nitrogen removal from wastewater, but also provides important implications for combining disciplines of microbiology, geochemistry and chemistry in the treatment of nitrogen-containing industrial wastewater.
铵氮和硝氮共存废水的高效低耗处理是目前工业废水处理领域面临的实际问题。尽管已有的同步硝化-反硝化工艺可实现同步去除,但存在反应条件严格,效率低下以及难以持续稳定运行等缺点。本项目以开发高效低耗的同步脱除废水中NH4+和NO3-的新型脱氮工艺为目标,基于 Fe(II)-Fe(III)-Fe(II)循环、厌氧铁铵氧化(Feammox:Fe(III )-Fe(II) )和依赖NO3-的铁氧化(NDFO:Fe(II)-Fe(III) )反应,将硝化和反硝化这两个生物过程相耦合,用于同步处理含NH4+和 NO3-的废水。在成功搭建厌氧反应器的基础上,分别通过调节外源电压、加入不同铁矿物、加入不同电子穿梭体等方式来调控 Fe(II)-Fe(III)-Fe(II)之间的转换速率;富集并分离具有氮去除功能细菌,将纯菌及混合菌加入反应体系,最优条件下将NH4+和 NO3-同步去除效率提高至99.88%和90.01%。为实现对Feammox-NDFO耦合反应的精准调控,进一步通过添加不同类型、浓度的铁矿物、外源加入NO2- 、NO3-以启动Feammox和NDFO过程,表征分析表明,铁矿物在反应过程中发生结构改变,并在通电条件下形成了有利于微生物附着和生长的形态,这一微环境的改变对微生物具有选择性,高通量测序结果和功能预测分析进一步揭示参与反应的铁还原细菌具有铵氧化与反硝化相关功能,氮转化相关基因在反应中得到富集,氮代谢通路得到增强。此外,通过制备和运用光催化材料实现光催化活性,进一步提高了NO3-还原效率。本项目揭示了 Fe(II)-Fe(III)-Fe(II)循环与生物脱氮机制的重要关联,阐明输入电流和电子穿梭体对铁循环速率以及对Feammox-NDFO耦合同步脱氮效率与机制的影响,为寻求经济、稳定、高效的新型废水脱氮工艺提供一种重要的新思路和应用方向。
厌氧氨氧化(ANAMMOX)细菌对东印度洋孟加拉湾氮释放贡献的分子生态学研究
  • 批准号:
    41506182
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    王静
  • 依托单位:
国内基金
海外基金