單級自養脫氮生物膜內部微區反應機理與調控研究

《單級自養脫氮生物膜內部微區反應機理與調控研究》是依託重慶大學，由陳猷鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：單級自養脫氮生物膜內部微區反應機理與調控研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳猷鵬
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

廢水生物脫氮是水污染控制領域的一個重要研究方向，單級自養脫氮工藝在處理高氨氮低碳氮比廢水方面具有簡單、低耗、無需外加碳源等優點。單級自養脫氮系統中生物膜內部的亞硝化與厭氧氨氧化的微區反應與反應器的高效低耗穩定運行存在密切聯繫。本課題以單級自養脫氮生物膜為研究對象，採用微電極作為微區物質分析工具，從溶解氧、氨氮、亞硝態氮和硝態氮在生物膜內部微區分布著手，研究它們在單級自養脫氮生物膜內部亞硝化與厭氧氨氧化微區的遷移、反應轉化規律及對系統脫氮效果的影響機制，以實現對生物膜內部微區反應的精細調控。研究成果對於單級自養生物脫氮工藝的套用具有重要的理論指導作用。擬開展的主要研究內容包括：（1）單級自養脫氮生物膜微觀空間結構特徵解析；（2）單級自養脫氮生物膜內部微區反應機理；（3）單級自養脫氮生物膜內部微區反應的影響因子及調控機制。

結題摘要

本課題以單級自養脫氮生物膜為研究對象，採用微電極作為微區物質分析工具，從溶解氧、氨氮、亞硝態氮和硝態氮在生物膜內部微區分布著手，研究單級自養脫氮生物膜微觀空間結構、內部微區反應機理、微區反應的影響因子及調控機制。通過課題組三年的研究，完成了研究任務。開發了環境友好的測定生物膜內部的溶解氧、氨氮、亞硝態氮、硝態氮的化學修飾固態微電極；利用微電極分析了溶解氧和氮化合物在生物膜內部微區傳質與反應規律；採用表面電漿共振等方法表征了微生物及胞外聚合物在不同表面微觀吸附過程；考察了不同填料對生物膜形成與組成的影響；研究了溶解氧、pH、自由氨、無機碳對系統啟動與穩定運行的影響機制及相對應的調控方法。提出了一種利用溶解氧微區分布確定生物膜內部微通道結構的方法，由此發現了生物膜內部孔道結構的多樣性，該研究進展將有助於提高對生物膜內部傳質的認識。本課題研究成果已累計發表SCI論文9篇，課題負責人均為第一作者或通訊作者。課題負責人作為第一發明人申請專利4項。