自养型同步脱氮颗粒污泥处理猪场粪污的效能障碍因子识别及其微生物学机理研究

基本信息
批准号:31500105
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:王兰
学科分类:
依托单位:农业农村部成都沼气科学研究所
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:李淑兰,段奇武,罗涛,王霜
关键词:
猪场粪污胞外多聚物自养型同步脱氮颗粒污泥宏基因组宏转录组
结项摘要

Anaerobically digested swine wastewater contains high amounts of ammonium, but its organic carbon is not sufficient to satisfy the demand of the traditional nitrification-denitrification process. Hence, it has shown some weakness for removing nitrogenous compounds from digested swine wastewater. Using synthetic wastewater, the applicant has successfully developed an autotrophic nitrogen removal (ANR) granular sludge, in which the aerobic ammonium oxidation and anerobic ammonium oxidation (Anammox) were being carried out in single granule and the ammonium was being converted into nitrogen gas. Due to advantages of the ANR granular sludge such as cost effectiveness, high efficiency and environmental-friendly, this process has wider prospects to control the nitrogenous pollution of digested swine wastewater. However, our further studies indicated that the high amounts of inhibitors in swine slurry hindered the application of ANR granular sludge compared with the synthetic wastewater and it resulted in granular sludge disassembly and poor performance. The inhibitors causing the poor performance of autotrophic nitrogen removal granular sludge treating swine wastewater and its microbiological mechanisms would be studied in this research in the light of previous research. The study would involve identification of the key inhibitors causing poor performance by batch activity tests and analysis of the microbial community structure having the ability of secreting EPS (extracellular polymeric substances), functional genes of secreting EPS and their expression level in ANR granular sludge by metagenomes and metatranscriptomics. It would lay a solid theoretical foundation for the application of ANR granular sludge to digested swine wastewater.

猪场粪污经厌氧处理后具有高氮低碳特性,脱氮处理困难,传统硝化-反硝化工艺已无法满足其脱氮需求。申请人前期研发的自养型同步脱氮(ANR)颗粒污泥,在胞外多聚物(EPS)的作用下,将好氧氨氧化和厌氧氨氧化菌群整合于同一颗粒,高效、经济、环保,为猪场粪污的脱氮处理带来了新希望。但本课题组在采用ANR颗粒污泥处理猪场粪污的研究中发现,ANR颗粒污泥处理猪场粪污具有显著的效能障碍,导致ANR颗粒污泥大量解体、脱氮效能大幅下降。基于此,本项目拟采用活性试验等方法,鉴别导致ANR颗粒污泥处理猪场粪污效能障碍的主效因子;采用宏基因组和宏转录组等分子生物学手段,通过研究猪场粪污中主要效能障碍因子对ANR颗粒污泥中EPS分泌菌群群落结构、EPS代谢相关功能基因以及功能基因转录水平的影响,解析ANR颗粒污泥处理猪场粪污效能障碍的微生物学机理,为破除ANR颗粒污泥处理猪场粪污的效能障碍奠定理论基础。

项目摘要

猪场粪污经厌氧处理后具有高氮低碳特性,脱氮处理困难,传统硝化-反硝化工艺已无法满足其脱氮需求。申请人前期研发的自养型同步脱氮(ANR)颗粒污泥,在胞外多聚物(EPS)的作用下,将好氧氨氧化和厌氧氨氧化菌群整合于同一颗粒,高效、经济、环保,为猪场粪污的脱氮处理带来了新希望。但本课题组在采用ANR颗粒污泥处理猪场粪污的研究中发现,ANR颗粒污泥处理猪场粪污具有显著的效能障碍,导致ANR颗粒污泥大量解体、脱氮效能大幅下降。基于此,本项目鉴别了猪场粪污中导致效能障碍的主效因子为COD和Cu,分析了其在畜禽粪污中的浓度、探明了其对ANR工艺的最小抑制浓度,其中COD主要抑制氨氧化细菌的活性,而Cu主要抑制Anammox细菌的活性;采用宏基因组和宏转录组等生物学方法,通过分析猪场废水对ANR颗粒污泥颗粒化特性、ANR颗粒污泥微生物群落结构和功能基因表达水平的影响,揭示了主效因子导致ANR颗粒污泥解体的微生物学机理:猪场粪污中的效能障碍因子会导致除Anammox细菌以外的其他细菌从颗粒污泥上分离,导致Anammox细菌与其他细菌的生态位分离,从而降低脱氮效能,该机理为解除猪场废水厌氧消化液影响ANR工艺的效能障碍和进一步提高ANR工艺效能提供理论基础。另外,尽管ANR工艺处理猪场粪污的效能有所降低,但经过驯化,其仍远高于文献报道的同类工艺,因此本项目开发了自养型同步脱氮工艺处理猪场废水厌氧消化液的高效绿色环保工艺,为猪场废水的脱氮处理提供技术支撑。

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

祁连山天涝池流域不同植被群落枯落物持水能力及时间动态变化

祁连山天涝池流域不同植被群落枯落物持水能力及时间动态变化

DOI:10.13885/j.issn.0455-2059.2020.06.004
发表时间:2020
2

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2021.10.004
发表时间:2021
3

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
4

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
5

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019

王兰的其他基金

批准号:41871359
批准年份:2018
资助金额:57.50
项目类别:面上项目
批准号:81670122
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:31060249
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:31272319
批准年份:2012
资助金额:15.00
项目类别:面上项目
批准号:61304123
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91641126
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:重大研究计划
批准号:31660504
批准年份:2016
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30470885
批准年份:2004
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:31672293
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:30800597
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81402329
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:30571990
批准年份:2005
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:51008214
批准年份:2010
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51578384
批准年份:2015
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:21303258
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:30070092
批准年份:2000
资助金额:14.00
项目类别:面上项目
批准号:30870267
批准年份:2008
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:30970361
批准年份:2009
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:30570194
批准年份:2005
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:30640051
批准年份:2006
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:30900741
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81901561
批准年份:2019
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11301234
批准年份:2013
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30340043
批准年份:2003
资助金额:8.00
项目类别:专项基金项目
批准号:30470254
批准年份:2004
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:81470334
批准年份:2014
资助金额:70.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

调控污泥形态强化单级颗粒污泥自养脱氮系统抵御低温胁迫的效能及机理

批准号:51708431
批准年份:2017
负责人:李柏林
学科分类:E1002
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

包埋脱氮菌颗粒同步脱氮共代谢降解典型PPCPs的效能与机理研究

批准号:51778155
批准年份:2017
负责人:荣宏伟
学科分类:E1002
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
3

能源自给型自养脱氮新工艺及其机理研究

批准号:51478134
批准年份:2014
负责人:隋军
学科分类:E1002
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
4

脱氮颗粒污泥的结构特征、种群解析及其反应机理研究

批准号:50778110
批准年份:2007
负责人:蔡伟民
学科分类:E1002
资助金额:32.00
项目类别:面上项目