剩餘污泥醌呼吸偶聯重金屬還原脫毒作用研究

《剩餘污泥醌呼吸偶聯重金屬還原脫毒作用研究》是依託上海師範大學，由宋佳秀擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：剩餘污泥醌呼吸偶聯重金屬還原脫毒作用研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：宋佳秀
• 依託單位：上海師範大學

項目摘要

重金屬的毒性是剩餘污泥再利用的最主要限制因素。申請者基於厭氧醌呼吸偶聯有機物降解和重金屬還原的代謝途徑及原理，提出污泥厭氧消化同步醌呼吸還原重金屬的新思路，即在污泥消化產甲烷的同時，強化污泥的醌呼吸作用，使重金屬得到還原，進而實現剩餘污泥的減量穩定和重金屬的無害化。本研究將針對尚未被探索的厭氧醌呼吸還原重金屬過程的關鍵問題，深入的開展醌呼吸構建條件、還原重金屬脫毒作用及規律的研究，並通過對腐殖質結構及與金屬結合特性的表征和分析，建立其結構-化學特性-醌呼吸活性的關聯關係，深化腐殖質作為有機物和重金屬電子穿梭載體的相關機制，為構建和控制高效厭氧消化醌呼吸還原重金屬脫毒系統及深入相關機理提供技術支持和理論依據。本項目的實施，不僅有利於推進剩餘污泥的穩定、重金屬脫毒及再利用的研究，還有助於了解微生物醌呼吸這一新型代謝途徑的基本規律和機理，為解決一些科學領域的關鍵問題提供參考。

結題摘要

本項目研究了厭氧污泥醌呼吸作用以及降解氯酚類有毒物質的特性、影響因素及機理。利用蒽醌-2,6-雙磺酸為模式物在厭氧消化過程富集醌呼吸微生物，結果發現，富集產物具有較強的腐殖質還原能力。不同來源的腐殖質因其具有不同的分子結構和醌功能基團數量，對污泥的醌呼吸的促進作用有所差別。而可從還原性腐殖質接受電子的Fe(III)可顯著加強醌呼吸速率。富集產物以有機物作為電子供體時可偶聯轉化苯和三氯乙烯等環境有毒物質。研究中以脫氯微生物為代表對醌呼吸相關微生物在厭氧污泥中的作用進行了考察，以氯酚為加富培養物獲得脫氯厭氧污泥，明確了環境因子(ORP、pH、鹼度、硝酸鹽、硫酸鹽、抗生素等)對還原脫氯的影響，並考察了脫氯污泥的醌呼吸特性。馴化培養物通過現代分析技術——高通量測序對脫氯微生物的種屬等生物信息進行測定，分析了脫氯污泥的種群組成、聚類分析、動態演變等信息。結果表明，在氯酚的脅迫下，污泥內的微生物多樣性減少，脫氯污泥中產氫產乙酸菌占有絕對優勢，產氫產乙酸菌並不脫氯，但是和脫氯菌互營共生，起到釋氫作用，因此是實現微生物胞外電子傳遞（醌呼吸）的關鍵環節，是醌呼吸微生物的重要伴生菌。本研究深入了厭氧醌呼吸機理及相關微生物的特性、基本問題、相關規律，有利於推進剩餘污泥的穩定、脫毒及再利用的研究，深入了微生物醌呼吸這一新代謝途徑的機理，為探討該類微生物在環境物質循環過程中的相關科學問題及對有毒物質的降解提供理論基礎。