《活性污泥解偶聯減量系統代謝途徑的熱化學研究》是依託重慶大學，由高旭擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：活性污泥解偶聯減量系統代謝途徑的熱化學研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：高旭
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
傳統城市污水二級處理技術剩餘污泥產生量大，日益成為環保行業的沉重負擔。基於能量解偶聯和維持代謝的污泥減量技術效果好、工藝簡單、能耗低。但是對於這種污泥內源減量過程發生的原因、內部驅動和維持機制、外部影響因素、水質保障的可靠性等還存在爭議和研究的空白。本項目立足生化反應體系質能統一的基本熱化學原理，通過引入現代物質和微量熱分析技術手段，對廢水污泥解偶聯減量反應系統的物質和能量構成、轉化、利用形式進行研究，通過測定底物代謝過程的元素轉移、產物種類構成變化和對應的代謝放熱，明確減量系統物質流、微生物體系能量流模式與影響因素，掌握解偶聯減量微生物代謝途徑和驅動機制；以此為基礎，建立基於ASM模型的、整合的廢水生物處理質能分析模型，通過模型的預測與檢驗，獲得系統能量解偶聯減量強化和水質保障的技術措施。項目研究將完善廢水生物系統能量流測定手段、建立質能整合的測試分析體系和熱化學研究方法架構。
結題摘要
基於能量解偶聯和維持代謝的污泥減量技術其發生的原因、內部驅動和維持機制、外部影響因素、水質保障的可靠性等還存在爭議和研究的空白。本項目擬建立廢水微生物體系質能利用和轉化研究的關鍵手段，把握污泥內源減量系統代謝途徑及其微生物學證據等特性，構造基於ASM、以質能整合指標為特徵的數學模型，在其指導下獲得活性污泥系統質能研究的新方法。 在廢水污泥內源減量反應系統物質代謝研究方面，課題組對活性污泥減量系統Anoxic (A) + OSA系統物質代謝過程進行了碳元素平衡，基於微生物基因調控以及胞內代謝中間產物種類及分布對活性污泥減量系統的微生物代謝進行了分析，推測出污泥減量系統微生物體系物質代謝方式與外部控制條件的關係。利用13C標記的葡萄糖作為底物，對污泥減量系統中微生物利用不同碳源合成新微生物的機制進行了研究。在廢水污泥內源減量反應系統能量代謝研究方面，課題組對活性污泥減量系統A+ OSA系統底物焓值進行了分析，並對系統進行了焓值平衡分析；利用微量熱技術研究了污泥減量系統微生物生長不同階段的產熱特性，對系統微生物生化反應熱值進行了測定，研究了污泥減量系統微生物代謝過程能量變化特徵。在廢水處理系統污泥減量質能統一分析模型構建研究方面，根據課題研究進展實施情況，基於現有ASM3模型框架，在內容上增加了SMP組分，並利用物料平衡理論，通過對比分析污泥減量系統與參照系統動力學參數的異同，建立了減量/參照OSA-ASM3-SMP模型。項目研究完善了廢水生物系統能量流測定手段和熱化學研究方法架構。 研究表明，針對污泥減量系統微生物底物代謝以及能量代謝分析尚不能完整解釋系統污泥減量的驅動機制。由於污泥減量過程發生實質上是系統中微生物對底物以及能量配置發生變化的造成，同時考慮到污泥減量系統微生物物質能量代謝分析的需要，課題繼續對污泥減量系統細菌群落以及真核生物群落進行了研究，掌握了污泥減量系統的微生物群落分布特徵，進一步從微生物學角度闡釋了污泥減量的內部驅動機制。
