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批准号 |
50878164 |
项目名称 |
给水管壁硝化生物膜硝化作用机理与控制 |
项目类别 |
面上项目 |
申请代码 |
E1001 |
项目负责人 |
张永吉 |
负责人职称 |
副教授 |
依托单位 |
同济大学 |
研究期限 |
2009-01-01 至 2011-12-31 |
支持经费 |
38(万元) |
氯胺消毒管网中的硝化作用会引起管网内亚硝酸盐、硝酸盐超标和异养菌大量繁殖等水质问题。目前针对硝化作用的研究主要集中在硝化作用对水质影响方面,对于引起管网硝化作用的给水管壁上硝化生物膜的系统研究还较少。本项目针对给水管壁硝化生物膜的形成、硝化作用机理及其对硝化作用的影响等方面开展研究,通过实验室模拟管网系统和实际管网取样,重点研究氯胺消毒管网中硝化生物膜的形成规律、硝化细菌的菌种鉴定及硝化细菌对异养菌生长在营养转换方面机理等关键科学问题。主要解决氯胺消毒管网内硝化作用的预先判断方法、硝化生物膜的控制方法等问题,并从理论上揭示管网中硝化细菌与异养菌再生长之间的关系。通过本课题的研究,可为解决城市管网中出现的硝化问题提供理论基础和技术支持。 2100433B
微生态制剂作为一种有益微生物制剂,和其它药物不同。理论上它优于抗生素,克服了应用抗生素所造成的菌群失调、耐药菌株的增加以及药物的毒副反应。实践表明,微生态制剂应用在畜禽、水产、人提都存在很多优点,提高...
溴虫腈是一种杀虫剂前体,其本身对昆虫无毒杀作用。昆虫取食或接触溴虫腈后在昆虫体内,溴虫腈在多功能氧化酶的作用下转变为具体杀虫活性化合物,其靶标是昆虫体细胞中的线粒体。使细胞合成因缺少能量而停止生命功能...
深床滤池+碳源投加+反硝化滤池控制技术=深床反硝化滤池深床反硝化滤池是一套工艺,设备包括:滤池土建、滤砖、级配承托层、粗粒石英砂滤料、布水堰板、阀门、反冲水泵、反冲风机、水质检测仪表、液位计、流量计、...
给水管网管壁生物膜生长特性研究
以模拟输水管道生物膜反应器(SIBR)模拟实际给水管网,研究了不同温度、流速、材质的细菌生长规律。结果表明,管道水力剪切力小于0.60 N/m~2(0.6 m/s)时,随着流速的增大,细菌量越大;27℃和21℃宜于细菌生长,13℃不宜于细菌生长,随着温度的降低,细菌量会降低,细菌生长的最大值出现的时间延迟;不锈钢片的细菌量明显小于PVC片,不锈钢管材是较为理想的管材。
北京市给水管网管壁微生物膜群落
为研究给水管网管壁微生物膜的群落结构,采用异养菌平板计数(HPC)和单链构象多态性(SSCP)技术,分析了北京市第九水厂管龄接近,管材和余氯浓度不同的2个样品异养菌数目和种类。细菌计数结果表明,2个样品微生物数量有较大差异。SSCP电泳及测序结果则显示2个样品中4条相同条带与蜡状芽孢杆菌、假单胞菌、苏云金芽孢杆菌和溶血不动杆菌的同源性分别为100%、99%、100%和97%。另一条只在第2个样品中出现的条带测序与未培养细菌(GenBank登录号EF09462)的同源性为96%。潜在致病菌的存在警示应更加重视饮用水的微生物安全性。
保持污水短程硝化反硝化工艺稳定运行的关键是选择性抑制亚硝酸盐氧化菌群(NOB)的生长而保持氨氧化菌群(AOB)的优势地位。本研究针对膜曝气生物膜用于短程硝化反硝化启动难、不稳定的问题,根据AOB与NOB之间的种群竞争理论,利用荧光原位杂交、激光共聚焦显微成像、Real-time qPCR以及16S rRNA克隆文库构建等分子生物学分析技术,从生物膜外部环境条件、接种污泥菌群构成及生物膜厚度控制三个角度,来探索对膜曝气生物膜内NOB的有效抑制措施,阐明其抑制机理,并在此基础上提出膜曝气生物膜短程硝化反硝化稳定运行的调控策略。本研究可解决目前膜曝气生物膜短程硝化反硝化运行稳定性较差的问题,不仅能为今后用于短程脱氮的膜曝气生物膜反应器的设备化和产业化提供关键参数,而且为我国低碳氮比污水的可持续性处理提供技术支持和科学依据。
本项目以膜曝气生物膜形成过程及菌群结构变化为考察对象,通过控制进水氨氮负荷和膜内气压等措施,实现膜曝气生物膜短程硝化与反硝化的稳定运行。利用溶解氧微电极技术,系统考察了不同工况下膜曝气生物膜内溶解氧的扩散规律,发现在不同膜内气压的条件下,膜曝气生物膜内溶解氧的穿透深度变化不大,都在120µm左右。采用荧光原位杂交与激光共聚焦联用技术,对膜曝气生物膜内的主要功能菌群的空间分布特征进行了分析,结果发现当生物膜厚度小于100µm时,溶解氧可全部穿透生物膜,氨氧化菌群(AOB)和亚硝酸盐氧化菌群(NOB)分布在整个生物膜厚度范围内;当生物膜厚度大于500µm时,由于溶解氧穿透深度有限,AOB和NOB主要分布在接近曝气膜的生物膜底部的100~150µm深度范围内。随着生物膜厚度的增加,生物膜内胞外多聚物(EPS)的含量相应增加,反硝化异养菌可利用EPS作为碳源在硝化生物膜内生存,并产生反硝化作用。控制生物膜厚度是控制膜曝气生物膜稳定短程硝化反硝化的关键,实验结果表明生物膜厚度控制在200~300µm左右,可以实现系统的稳定短程硝化反硝化。在生物膜启动初期采用高氨氮负荷与较高温度(30℃)的措施来抑制NOB的生长,实现了膜曝气生物膜反应器短程硝化的成功启动运行,实时定量PCR分析结果证实了AOB在生物膜内的优势地位。本研究对于深入理解膜曝气生物膜结构和功能特征,解决目前膜曝气生物膜用于短程硝化反硝化启动困难、运行稳定性较差的问题,促进膜曝气生物膜反应器技术的工程应用与设备化,均具有重要的理论意义和实践指导作用。 2100433B
污水硝化—反硝化脱氮处理是一种利用硝化细菌和反硝化细菌的污水微生物脱氮处理方法。此法分为硝化和反硝化两个阶段,在好氧条件下利用污水中硝化细菌将含氮物质(包括有机氮和无机氮)转化为硝酸盐,然后在缺氧条件下(溶解氧<0.5mg/L)利用污水中反硝化细菌将硝酸盐还原成气态氮。硝化反应可采用一级硝化或两级硝化。一级硝化中,同时也进行碳氧化过程;二级硝化中,碳化和硝化过程可分池进行。硝化池可采用曝气池的形式。两段生物脱氮法是污水微生物脱氮的有效方法,作为标准生物脱氮法已得到较广泛应用。2100433B