《顆粒污泥自營養脫氮的NOx強化機理與微生物種群動力學》是依託重慶大學，由張代鈞擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：顆粒污泥自營養脫氮的NOx強化機理與微生物種群動力學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張代鈞
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
運行顆粒污泥自養脫氮（CANON）SBR反應器，研究NOx強化自營養脫氮機理與微生物種群動力學。進行微量NO2強化自養脫氮以及區分氨氧化菌反硝化和厭氧氨氧化的間歇試驗；運用微電極實測中間產物NO及其在顆粒污泥中的分布；基於各種涉氮生物化學反應和總氮平衡，探討微量NO2強化生物脫氮機理；結合CANON顆粒污泥中好氧氨氧化菌和厭氧氨氧化菌的分子生物學分析與檢測，定性鑑別和定量測定顆粒污泥中的微生物種群及其分布；基於個體生物模型(IBM)與活性污泥模型(ASM)，發展顆粒污泥微生物種群動力學模型；構建CANON顆粒污泥SBR反應器動力學模型；以提高反應器脫氮速率和效率以及降低中間氣體(NO和N2O)產物排放量為目標，最佳化CANON顆粒污泥SBR反應器運行參數。研究成果將進一步揭示微量NO2強化自養脫氮機理，為調控和微量NO2強化顆粒污泥SBR反應器自養脫氮性能提供理論依據和技術方法。
結題摘要
實驗研究了CANON過程影響因素(DO、NH4+-N、pH)，確立了CANON系統的最佳化運行條件，建立了CANON 的SBR反應器動力學模型。研究了NO2強化好氧氨氧化和厭氧氨氧化的機理， NO2強化好氧氨氧化和厭氧氨氧化的動力學特性，建立NO2強化全自養脫氮動力學模型。探索了微量N2H4對恢復和強化CANON系統的作用，實現了自營養脫氮系統在微量N2H4強化下的長期穩定運行。探索了N2H4強化CANON系統的機理，N2H4能夠增加AnAOB的比增長速率及其活性；N2H4抑制AOB和亞硝酸鹽氧化菌的活性，N2H4對於好氧氨氧化的抑制類型為競爭性抑制，對亞硝酸鹽氧化的抑制類型為非競爭性抑制，後者強於前者；建立了N2H4抑制好氧氨氧化和亞硝酸鹽氧化的動力學模型。微生物種群定性和定量結果顯示，CANON系統中AOB主要為亞硝化單胞菌屬（Nitrosomonas）和亞硝化球菌屬（Nitrosococcus）；NOB主要為硝化細菌屬中Nitrobacter winogradskyi、Nitrobacter vulgaris和Nitrobacterhamburgensis三類；AnAOB確定為CandidatusScalindua屬；建立了CANON 顆粒污泥微生物種群一維和二維動力學模型。添加N2H4後AOB及NOB種群數量均有所減少，而AnAOB種群數量明顯增加。添加N2H4明顯減少了CANON系統N2O的產生，CANON系統中N2O主要產生於AOB的羥胺生物氧化及AOB的自營養反硝化途徑。項目的研究成果為認識NO2和N2H4強化CANON系統的機理和規律，了解厭氧氨氧化代謝途徑以及探索CANON系統穩定運行新途徑，提供了重要的科學依據和基礎資料；通過進一步最佳化運行參數和條件，可以推動CANON系統套用於工程實際，為解決自營養脫氮系統難以長期穩定運行提供了一種有效的方法。
