《厭氧氨氧化過程指紋研究》是依託浙江大學，由鄭平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：厭氧氨氧化過程指紋研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：鄭平
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
厭氧氨氧化（Anammox）是環境和微生物領域的研究熱點，已有10餘篇論文發表於《Nature》和《Science》上，並有多個工程用於廢水脫氮。但厭氧氨氧化菌（AnAOB）生長極慢，迄今未能純培，菌種（混培物）質控困難。細胞色素c（Cyt c）是AnAOB的關鍵成分、Anammox酶的必要輔基、AnAOB呈現紅色的主要致因。然而，人們對AnAOB活性、Cyt c含量、紅色特徵的耦聯性知之甚少。在典型工況下，試驗Anammox反應器的運行性能，檢測AnAOB混培物的組成、結構和功能性狀，研究AnAOB混培物各級結構的顯色特徵，探索AnAOB混培物功能活性、Cyt c[Fe(II)/Fe(III)]含量、顯色特徵的耦聯關係，並以AnAOB混培物的紅色特徵構建Anammox反應器狀態指紋（對應於運行性能的顏色指標），可指導Anammox過程有效控制和實時最佳化，推動Anammox技術持續發展。
結題摘要
作為極具潛力的新型廢水生物脫氮技術，厭氧氨氧化（Anammox）工藝已成為環境工程領域的研究熱點，但其存在種質易變、直觀判據缺乏的難題，嚴重限制了工程化套用。本項目基於Anammox顆粒污泥床反應器，研創了典型過程狀態指紋，可為Anammox工藝的運行調控提供理論依據和技術參數。主要結論如下：① 測定Anammox污泥反應動力學曲線，根據氨氮動力學特徵參數（Ks-55.86 mg N/L，Ki-412.22 mg N/L，Kmax-151.75 mg N/L）劃分了Anammox過程典型狀態：飢餓狀態（0-Ks, q/qmax<50%）、飽足狀態（Ks-Kmax, q/qmax>50%）、耐受狀態（Kmax-Ki, q/qmax＞50%）和中毒狀態（＞Ki, q/qmax＜50%）。② 通過長期穩定運行，分別建立了各典型狀態的Anammox脫氮系統，測得了各自的穩態效能參數：飢餓、飽足、耐受和中毒狀態下的容積去除速率分別為0.69、4.97、9.65、13.73 kg N/(m3·d)，污泥比活性分別為188.94±26.58、313.29±53.27、397.50±50.93、198.60±3.12 mg N/(g VSS·d)。③ 探究Anammox混培物的組效關係，創建了對應的顏色指紋。建立了各典型狀態的色度值聚類中心（a*, b*）；色度值與污泥比活性之間存在極顯著的相關關係（r=0.940, p＜0.01）；通過色度值，以細胞色素c的濃度變化和價態比例變化關聯了厭氧氨氧化菌聯氨脫氫酶量及酶活。⑤ 探究厭氧氨氧化顆粒污泥形效關係，創建了對應的形態指紋。各典型工況下顆粒污泥體積平均粒徑依次為1970、2187、2351、2566 μm，顆粒污泥表面凹凸度依次為0.931、0.916、0.882、0.870；通過相對光亮度（LSCE*/ LSCI*），以顆粒菌群、EPS和孔隙分布關聯了顆粒污泥的粒徑、凹凸度和傳質通量。⑥ 探究厭氧氨氧化顆粒污泥床構效關係，創建了對應的質地指紋。污泥床自下而上顆粒污泥體積平均粒徑由2135.18 μm遞減至1470.50 μm，粒徑分布變異係數由0.42逐級增加到0.83；光亮度L*可以表征顆粒污泥粒徑及污泥床高度；由污泥床沿程密度差主導的顆粒污泥跳選分層運動是質地特徵的成因。
