同步硝化反硝化與反硝化除磷耦合強(qiáng)化脫氮除磷微生物特性研究的任務(wù)書

同步硝化反硝化與反硝化除磷耦合強(qiáng)化脫氮除磷微生物特性研究的任務(wù)書任務(wù)書：一、任務(wù)背景氮、磷是生物體生長與發(fā)育的必需元素，但過多的氮、磷排放會引起水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，危及水體生態(tài)系統(tǒng)。因此，減少氮、磷的排放已成為環(huán)境保護(hù)的重要任務(wù)之一。目前，傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)難以同時實現(xiàn)高效脫氮和除磷，且耗能較大，運行成本高，因此需要探索新的方法強(qiáng)化脫氮除磷效果。二、任務(wù)目標(biāo)本研究的目標(biāo)是：研究同步硝化反硝化（SND）和反硝化除磷（DNPA）耦合強(qiáng)化脫氮除磷的微生物特性，明確微生物群落的結(jié)構(gòu)、功能以及它們在強(qiáng)化脫氮除磷中的作用。三、任務(wù)內(nèi)容1.建立同步硝化反硝化和反硝化除磷的模擬實驗體系；2.分析不同操作條件下微生物群落結(jié)構(gòu)和功能特點；3.研究不同微生物群落對氮、磷代謝的影響；4.探究同步硝化反硝化和反硝化除磷的相互作用機(jī)制；5.驗證實驗結(jié)果。四、技術(shù)路線1.樣品采樣和處理：收集不同污水處理廠的進(jìn)水和出水樣品。測定水樣中氨氮、硝態(tài)氮、總磷、溶解性磷等參數(shù)。根據(jù)水樣中的某些物質(zhì)含量情況，選擇合適的基質(zhì)、添加劑等，在實驗室里建立好穩(wěn)定的實驗體系。2.建立同步硝化反硝化和反硝化除磷的模擬實驗體系：在人造硝化除磷固定膜生物反應(yīng)器中，設(shè)置不同的反應(yīng)室培養(yǎng)SND和DNPA微生物。同時，控制劑量添加、空氣供應(yīng)等操作變量，調(diào)整反應(yīng)器運行參數(shù)以實現(xiàn)高效脫氮、除磷。3.分析不同操作條件下微生物群落結(jié)構(gòu)和功能特點：通過PCR擴(kuò)增16SrRNA基因，采用IlluminaMiseq高通量測序技術(shù)分析不同反應(yīng)器里微生物群落的動態(tài)分布情況。同時，借助熒光原位雜交、PCR-DGGE等技術(shù)，分析微生物群落的結(jié)構(gòu)、特點及其功能的相互作用。4.研究不同微生物群落對氮、磷代謝的影響：通過基因組學(xué)、代謝組學(xué)等方法，揭示微生物群落對氮、磷代謝及其相關(guān)代謝途徑的影響規(guī)律，并闡述這些代謝過程對氮磷的反應(yīng)之間的耦合關(guān)系。5.探究同步硝化反硝化和反硝化除磷的相互作用機(jī)制：結(jié)合分子生物學(xué)和生物化學(xué)等手段，探究SND和DNPA過程中相關(guān)微生物功能基因的表達(dá)以及反硝化、微生物黏附、光合作用等過程對SND、DNPA協(xié)同耦合的影響。6.驗證實驗結(jié)果：在該研究中，將研究所得的實驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行比較，驗證SND和DNPA過程的耦合關(guān)系及其對脫氮除磷效果的影響。五、研究意義通過本研究，可以深入探究SND和DNPA過程之間的相互作用關(guān)系，揭示微生物在強(qiáng)化脫氮除磷過程中的機(jī)理及其生理生化代謝特征，為深入研究微生物群