电子穿梭体诱导污泥厌氧发酵定向产乙酸的调控机制及效能优化

基本信息
批准号:51508398
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:杨雪
学科分类:
依托单位:同济大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:周磊,闫媛,方慧莹,陈杰
关键词:
丙酸氧化6二磺酸钠剩余污泥定向产乙酸酶表达蒽醌2
结项摘要

The volatile fatty acids (VFAs) from anaerobic fermentation is a new and cost-effective way to recover the carbon sources in excess sludge. Comparing with other VFAs, acetic acid is the most popular component for subsequent processes. More dedicated acetic acid production from fermentation indicates profound significance for reclamation of excess sludge. This study adopted anthraquinone-2,6-disulfonic acid (AQDS) as exogenous electron shuttles to regulate anaerobic fermentation process for more acetate production. The microbial pathways and microbial communities are investigated using reverse transcription quantitative PCR (RT-qPCR) and high-throughput sequencing. The mechanisms of AQDS regulation on anaerobic fermentation pathway will be summarized. Furthermore, the severe delay of propionic degradation will be solved by creating certain environmental stresses to promote interspecies electron transfer during propionic degradation. The relationships between enzymes expression, microbial communities and environmental stresses will be studied to elucidate the mechanisms. The each environmental stresses will be optimized for appropriate regulation strategies. Finally, strong alkaline pretreatment will be adopted to enhance the acetate producing efficiency, and the influences of strong alkaline pretreatment on acetate production will be analyzed. The AQDS regulation, environmental stresses, and strong alkaline pretreatment will be reorganized for effective acetate production. This study primarily meets the development of resource recovery from anaerobic fermentation of excess sludge, and could provide theoretical basis for dedicated acetate production in the future.

厌氧发酵产酸是实现剩余污泥资源化的重要途径之一,若实现定向产乙酸,其作为高附加值产品可以促进剩余污泥资源化处置产业价值链的形成。本研究提出外源投加电子穿梭体(蒽醌-2,6-二磺酸钠(AQDS))调控厌氧发酵过程实现高效定向产乙酸,采用反转录定量PCR(RT-qPCR)及高通量测序技术准确解析混合微生态体系中AQDS调控厌氧发酵产酸的代谢通路并确定其调控机制;为解决定向产乙酸过程中的关键瓶颈问题——丙酸氧化作用滞后,设置能够促进该转化过程中种间电子传递机制的胁迫环境,建立关键酶表达、种群间关系变迁与胁迫环境的关联规律并优化调控策略;最后叠加强碱预处理进一步提高系统产酸量,并探索预处理方式对AQDS定向产乙酸的影响,最终将各调节手段进行整合简化后实现高效定向产乙酸。本研究符合目前剩余污泥厌氧资源化的科技需求,研究成果可以为剩余污泥发酵定向产乙酸提供可靠的理论依据。

项目摘要

本项目以城市污水处理厂剩余污泥为研究对象,探索电子穿梭体对剩余污泥厌氧发酵过程定向产酸的影响,开发高铁酸钾胁迫污泥厌氧发酵定向产酸技术,并进一步利用天然沸石和BP-A型BMED工艺分离发酵液中酸性和碱性组分,以提升发酵液中VFAs品级,提高技术应用前景。研究主要结果表明,通过调控电子穿梭体能够有效地改变剩余污泥厌氧发酵代谢路径,但如无预处理手段协助或添加其他有机底物协同发酵,剩余污泥能够提供的溶解性有机物(即产酸代谢底物)有限,发酵产酸量难以提升,发酵液应用价值受限。基于此,进一步提出厨余和剩余污泥协同厌氧发酵产酸工艺、利用高铁酸钾的强氧化性胁迫剩余污泥厌氧发酵产酸工艺,通过对比底物转化、酸性产物积累、中间产物积累、生物气积累规律,结果表明,厨余协同发酵因提供了更为丰富的溶解性大分子有机底物含量,使得厌氧发酵产酸效率有较大提升,并且促进溶解性多糖含量是协同发酵定向产乙酸的关键。高铁酸钾作为氧化剂,不仅能够促进大分子有机物的溶出,而且能够进一步地促进酸性产物积累,相较其他预处理手段,高铁酸钾能够真正地参与到剩余污泥厌氧发酵产酸过程

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

Efficient photocatalytic degradation of organic dyes and reaction mechanism with Ag2CO3/Bi2O2CO3 photocatalyst under visible light irradiation

Efficient photocatalytic degradation of organic dyes and reaction mechanism with Ag2CO3/Bi2O2CO3 photocatalyst under visible light irradiation

DOI:
发表时间:2016
2

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
3

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
4

Empagliflozin, a sodium glucose cotransporter-2 inhibitor, ameliorates peritoneal fibrosis via suppressing TGF-β/Smad signaling

Empagliflozin, a sodium glucose cotransporter-2 inhibitor, ameliorates peritoneal fibrosis via suppressing TGF-β/Smad signaling

DOI:10.1016/j.intimp.2021.107374
发表时间:2021
5

An alternative conformation of human TrpRS suggests a role of zinc in activating non-enzymatic function

An alternative conformation of human TrpRS suggests a role of zinc in activating non-enzymatic function

DOI:10.1080/15476286.2017.1377868.
发表时间:2017

杨雪的其他基金

批准号:51303209
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81401346
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71904137
批准年份:2019
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11201173
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11026043
批准年份:2010
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:31060028
批准年份:2010
资助金额:25.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81871277
批准年份:2018
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:41901394
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81801734
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11401427
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31300628
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11601366
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71872086
批准年份:2018
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:71102039
批准年份:2011
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91954119
批准年份:2019
资助金额:75.00
项目类别:重大研究计划
批准号:51903152
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11604342
批准年份:2016
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31870736
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:71573086
批准年份:2015
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:31700788
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11904126
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

环境激素壬基酚在剩余污泥厌氧发酵产酸过程中的生物降解效能与机制解析

批准号:51208371
批准年份:2012
负责人:严媛媛
学科分类:E1006
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

秸秆混合菌微氧水解定向产氢产乙酸研究

批准号:21106145
批准年份:2011
负责人:李东
学科分类:B0811
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

矿化垃圾对高含固剩余污泥厌氧发酵产酸的影响行为及作用机制

批准号:51908305
批准年份:2019
负责人:赵建伟
学科分类:E1006
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于污泥定向产酸及产PHA菌富集系统评价的利用污泥碳源合成生物可降解塑料的研究

批准号:51378142
批准年份:2013
负责人:陈志强
学科分类:E1002
资助金额:79.00
项目类别:面上项目