《促進傳遞MABR短程硝化反硝化機理及過程強化研究》是依託天津大學，由李保全擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：促進傳遞MABR短程硝化反硝化機理及過程強化研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李保全
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
促進短程硝化反硝化過程對提高膜曝氣生物膜反應器（MABR）除氨脫氮功能具有重要意義。前期研究發現液相錯流具有強化MABR短程硝化反硝化的作用，但其機理尚不明確。本項目在前期促進傳遞膜曝氣生物膜反應器（FT-MABR）的研究基礎上，耦合傳質動力學和分子生態學理論和方法，系統探究錯流強化MABR短程硝化反硝化過程機理。研究內容包括：（1）FT-MABR生活廢水處理生物膜內主要底物的傳質動力學研究；（2）FT-MABR生物膜細菌群落分層結構、功能菌群空間結構動態分布以及功能基因活性表達規律研究；（3）分析FT-MABR生物膜內基質傳質過程與細菌群落結構與功能的關聯性，闡明錯流強化MABR短程硝化反硝化過程的運行機理；（4）FT-MABR短程硝化反硝化的放大實驗研究。其研究方法和成果對MABR過程強化技術在生活污水處理領域的深入研究和開發具有重要的理論和實踐指導意義。
結題摘要
生物脫氮系統內，微生物菌群間通過協同生長以實現不同氮素形態的相互轉化。生物脫氮機制的不斷完善極大推動了新型生物脫氮技術與工藝的不斷湧現，實現了水體氮素污染治理與控制領域的革新發展。在我國大規模污水處理廠提標和強化脫氮的大背景下，本項目通過構建錯流式MABR反應器，探究了主要運行參數對MABR生物膜系統脫氮除碳效能、底物傳質及脫氮功能菌群分布動態演變規律的影響並進一步解析了其與菌群結構-功能間互作關係。研究表明，MABR生物膜中具備脫氮除碳功能的優勢菌群包括Anaerolineae、Betaproteobacteria、Alphaproteobacteria、Gammaproteobacteria和Candidatus Nitrososphaera等，運行參數的變化主要影響其比例分配及系統處理效能。生物膜可容納多種氨氧化菌，包括細菌Nitrosomonas和古菌Candidatus Nitrososphaera；反硝化菌主要包括厭氧反硝化菌Hydrogenophaga、好氧反硝化菌Hyphomicrobium和光能反硝化菌Rhodobacter；脫氮功能菌群的多樣性強化了MABR高效的脫氮性能。利用一維多菌種多底物生物膜模型關聯MABR生物膜內脫氮功能菌群生長動力學、底物傳質動力學與降解動力學，解析功能菌群競爭作用機制及其在生物膜內分層分布情況，在分析總結主要工藝參數對生物膜脫氮除碳性能影響規律基礎上重點探討了短程硝化反硝化調控機理，認為通過菌群生長競爭效應抑制硝化作用中間產物氧化進而可實現短程脫氮途徑最佳化並綜合生物膜內碳氮底物傳質降解過程與功能菌群分層結構間的關聯性，闡明了錯流式MABR生物膜系統功能及短程硝化反硝化調控途徑。在實驗室研究基礎上，設計和構建了新型MABR偶聯中試反應器並進一步拓展了相關工藝技術在城鎮生活污水、海面浮油治理及河道水體淨化中的套用。本項目在研期間共發表期刊論文12篇（SCI9篇，中文核心3篇），申請2項發明專利（獲批1項）並參編著作1部，完成了本項目計畫書的任務指標。此外本項目研究方法與相關成果將對MABR強化脫氮技術的深入研究和開發具有重要的理論和實踐指導意義。
