城市黑臭河道泥水界面硝化-反硝化对曝气扰动的响应机制

硝化与反硝化是削减底泥氮负荷和控制内源氮释放的重要途径。作为治理黑臭河道的重要技术，人工曝气产生的泥水界面扰动是影响硝化-反硝化作用的重要因素。目前关于曝气对泥水界面氮行为影响的研究主要从溶解氧角度进行分析，对其产生的扰动释放影响作用尚未定论，而且从曝气扰动影响角度研究泥水界面硝化-反硝化耦合以及相应的微生物机制解析尚未见有报道。另外，课题组前期研究发现氨氧化古菌为黑臭河道底泥的优势菌，为重新认识泥水界面硝化-反硝化耦合的微生物机制提供了新思路。本课题拟采用雷诺数和剪切流速来定量表征曝气产生的泥水界面扰动，系统研究泥水界面硝化-反硝化过程对曝气扰动的响应特征，并利用PCR-DGGE、克隆文库分析和定量PCR等分子生物学方法，探讨曝气扰动下泥水界面硝化-反硝化耦合的微生物机制，确定优化的曝气运行条件和微生态调控策略，为底泥内源氮的有效控释提供理论依据，并为曝气治理工程的优化实施提供技术支撑。

硝化与反硝化是削减底泥氮负荷和控制内源氮释放的重要途径。作为治理黑臭河道的重要技术，人工曝气产生的泥水界面扰动是影响硝化-反硝化作用的重要因素。本项目从曝气扰动角度系统研究了不同曝气扰动强度、不同曝气扰动深度以及不同曝气扰动模式下泥水界面硝化-反硝化动态耦合关系；同时利用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）、克隆文库分析和荧光定量PCR等分子生物学方法，探讨了曝气扰动下泥水界面硝化-反硝化耦合的微生物作用机制，表明氨氧化古菌在底泥内源氮转化过程的重要作用和地位，确立了相对优化的曝气运行边界条件和调控策略，并进行了现场示范工程验证；在此研究基础上，提出了一种基于扰动特征值雷诺数（Re）反馈调控的精确曝气过程控制方法，开发了一种适合于强化内源氮营养盐控释的低影响型底泥修复曝气装置。