《基於r-K策略菌群選擇的硝化動力學模擬及其最佳化調控》是依託揚州大學，由吳軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於r-K策略菌群選擇的硝化動力學模擬及其最佳化調控
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳軍
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
活性污泥系統最佳化常以提高短期出水水質和降低運行費用為目標，一般不涉及菌群結構,而合理的菌群結構對污水生物處理的長期穩定運行至關重要。分子生物學手段可對活性污泥中的菌群進行鑑定，但是其鑑定結果一般比較多樣、具體，不能作為定量化手段。本項目擬通過生態學中的r-K選擇理論，來系統地界定活性污泥菌群結構。r、K策略菌具有不同的底物降解特性：在底物濃度較高時，r-策略細菌具有競爭優勢，可快速降解底物;底物濃度較低時，K-策略細菌具有優勢，能進一步降低污染物濃度。因此通過最佳化r-K策略菌的結構，可應對衝擊負荷和降低出水污染物濃度。而目前又缺乏對活性污泥r-K策略菌競爭機制的研究。本項目擬通過對硝化過程中r-K策略硝化菌（AOB和NOB）選擇機制的研究，並建立動力學模型，對硝化系統進行調控，做到在滿足硝化效果的同時，又能對硝化菌群結構進行最佳化。研究成果也可擴展到活性污泥系統中其它菌群結構最佳化。
結題摘要
有關硝化動力學和硝化細菌的分子生物學研究表明了r-K策略硝化菌在硝化系統中的廣泛存在。通過保持r-K策略硝化菌的多樣性，可以提高硝化效果的穩定性。但是缺乏針對性的r-K策略最佳化調控手段。本課題將通過r-K策略硝化細菌結構選擇機制的研究，通過數學模擬，來達到對硝化過程和硝化菌群結構最佳化調控的目的。 本項目的研究目標共三項：（1）明確硝化過程中硝化菌r-K策略選擇機制；（2）建立基於硝化菌r-K策略選擇的硝化動力學數學模型；（3）利用硝化菌r-K策略選擇機制，最佳化調控硝化過程，使其在滿足硝化效果同時，又能對硝化菌群結構進行長期最佳化。 數學模擬的結果表明維持較高的混合液氨氮濃度對實現短程硝化有幫助，初步證明了數學模擬的結論。通過提高混合液氨氮濃度，可以富集r-AOB, 在低濃度氨氮廢水中，實現了穩定的短程硝化，從而為套用最近發展的厭氧氨氧化技術創造了條件。建議在低溫下開展短程硝化實驗，進一步驗證數學模擬的結論，並且利用分子生物學手段，研究短程硝化過程中AOB和NOB的變化規律。實驗測得AOB的溶解氧親和力要比NOB 低,在這種條件下,AOB的最大比生長速率高於NOB是實現短程硝化的重要條件; 兩級硝化數學模擬的結果表明,在AOB的溶解氧親和力低於NOB條件下,低溶解氧和高泥齡都不利於短程硝化實現,而較高溶解氧和低泥齡組合有利於短程硝化實現。本研究結果表明AOB種類隨SRT和體積NH4 +濃度的變化而變化。然而，對於AOB物種轉變的直接證據，需要使用分子生物技術工具進一步研究細菌群落分析。 明確了硝化過程中r-K策略硝化菌AOB和NOB的競爭選擇機制；建立然基於r-K策略AOB和NOB的競爭選擇的硝化動力學數學模型； 利用r-K策略選擇機制，提出了最佳化調控硝化過程的方法，使其在滿足硝化效果的同時，又能對硝化菌菌群結構進行長期最佳化。
