《低營養條件下聚磷菌內聚物的作用機制及動力學研究》是依託清華大學，由吳光學擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：低營養條件下聚磷菌內聚物的作用機制及動力學研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：吳光學
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
污水中磷主要通過強化生物除磷工藝被有效去除以避免水體富營養化，但此工藝在低營養條件下會出現運行失效或失敗現象。本研究以厭氧/好氧交替運行強化生物除磷工藝為載體，建立區分聚磷菌胞內胞外多聚物的分析方法，進行聚磷菌內聚物在低營養條件下的作用機制與動力學表征/參數的試驗和模型研究，以期揭示強化生物除磷工藝中聚磷菌內聚物在低營養條件下的作用機理。主要研究內容包括：建立聚磷菌胞內和胞外多聚物的分析方法；聚磷菌在低營養包括低進水碳源濃度和內源呼吸條件下生成、利用內聚物的機制和動力學表征/參數；構建合理有效的數學模型和生化模型，進行低營養條件下內聚物作用機理及動力學的模擬研究；解析低營養條件下聚磷菌內聚物與強化生物除磷工藝運行之間的內在規律及調控關係。本研究不但能促進對強化生物除磷機理的深入認識，也為污水除磷工藝在低營養條件下的穩定運行提供理論依據和技術支持。
結題摘要
污水中磷的過度排放會造成受納水體的嚴重污染和誘發水體富營養化，而強化生物除磷工藝（EBPR）是有效去除污水中磷的技術途徑。但EBPR在低營養等條件下會出現運行失效或失敗現象。鑒於聚磷菌多聚物在EBPR中的重要作用，其作用機制的相關研究對促進EBPR工藝的穩定運行具有重要現實意義。研究以厭氧/好氧交替運行強化生物除磷工藝為載體，建立了區分聚磷菌胞內胞外多聚物的分析方法，進行了聚磷菌內聚物在低營養等條件下的作用機制與動力學表征/參數的試驗和模型研究。主要結果包括：（1）加熱法能很好地區分胞內胞外多聚物，能為EBPR多聚物作用機制的研究提供有效檢測方法；（2）碳源濃度主要影響聚磷菌活性而不影響其產率，低碳源濃度有利於聚磷菌的馴化；（3）內源呼吸條件下聚磷菌會優先利用PHA和糖原，然後是聚磷，且多聚物降解動力學係數不同；（4）聚磷菌受到衝擊後，會首先恢復內聚物水平然後恢復除磷效率，但不管是低碳源還是高碳源衝擊過程中聚磷菌會維持糖原的數量不發生明顯變化；（5）研究得到一種新型“反硝化除磷菌”代謝模式，也即反硝化除磷過程中利用內聚物反硝化釋放一氧化二氮（N2O）時，主要受到電子受體類型的影響而非碳源本身或其濃度的影響；（6）好氧條件下存在聚磷菌活性時，或促進N2O的釋放，所以聚磷菌利用內聚物對釋放N2O作用機制的影響需要從“微生物競爭”角度入手，而非僅僅考慮單一影響因素；（7）建立了引入多糖等參數的數學模型，可通過調整多糖最大反應速率和半飽和常數對研究結果進行很好的模擬，當僅考慮聚磷菌和異養菌好氧代謝過程時，不能很好地模擬多聚物對聚磷菌活性的影響機制，對其解析需要引入不同微生物種群的影響。課題相關研究解析了強化生物除磷工藝中聚磷菌多聚物的作用機理及其關鍵動力學參數，將為EBPR的穩定運行和調控提供理論指導，並提出了相關科學問題研究的方向。
