新型厌氧氨氧化产电呼吸机制及生物电解池法就地处理源分离尿液的研究

Urine treatment is important to the application and development of the source-separation sanitation and wastewater treatment technology. To the needs and status in qua of on-site treatment of the decentralized source-separation urine, and basing on the experiments results carried out in our labarotary which testified for the first time the existing of the electricigenic anaerobic ammonia dissimilation, the subject proposes a microbial electrolysis cell (MEC) method for on-site treatment of the source-separation urine. The research purposes include: (1) to find and illustrate a new dissimilation way of ammonia by the microbials using anodes as electron acceptor; (2) to advance a new MEC method for on-site urine treatment and build up its bedrock theories. The research contents are: (1)the fundamentals of the high performance electricigenic anaerobic ammonia oxidation; (2) the mechanisms on microbiology and microbial-electrochemistry of the electricigenic anaerobic ammonia oxidation; (3) the kinetics of the MEC reactor for urine treatment and its optimization methods; (4)laboratory studies on the MEC technology for source separation urine. The research is expected to make meaningful original productions in new theories of electricigenic oxic ammonia oxidation and in new technology of urine and high ammonia wastewater treatment.

尿液处理对于源分离-资源循环型生活卫生与污水处理模式的应用与发展有十分重要的意义。课题针对分散式源分离尿液就地处理技术的现状与需求，在通过实验首次证明存在产电呼吸厌氧氨氧化的基础上，提出生物电解池就地处理源分离尿液的技术原理，通过产电呼吸厌氧氨氧化将尿液中的氨态氮转化为氮气同时产氢气。课题研究目的：（1）发现新型产电呼吸厌氧氨氧化作用，阐明其生物学及生物电化学机制；（2）提出一种新型的生物电解池就地处理源分离尿液的方法，建立其工艺理论基础。主要研究内容：（1）高效产电呼吸厌氧氨氧化的基本方法；（2）产电呼吸厌氧氨氧化的生物学机制与生物电化学反应机理；（3）生物电解池处理尿素的反应动力学及优化控制方法；（4）生物电解池法原位处理尿液的小试工艺研究。课题研究有望在新型产电呼吸厌氧氨氧化的生物学及生物电化学方面，以及在尿液与高氨氮废水资源化处理利用技术方面取得重要的创新成果。

尿液处理对于源分离-资源循环型生活卫生与污水处理模式的应用与发展有十分重要的意义。本项目针对分散式源分离尿液就地处理技术的现状与需求，开展了新型产电呼吸厌氧氨氧化反应过程研究，利用双室型微生物电解池成功实现了以氨为底物的微生物产电呼吸，揭示了产电呼吸厌氧氨氧化的生物学机理，建立了产电呼吸厌氧氨氧化的基本方法。此外，本项目开展了乡村污水治理技术顶层设计研究，建立了顶层设计决策流程、评价方法、指标体系和处理技术集，形成了一套我国乡村污水治理技术顶层设计理论。本项目的研究成果扩展和丰富氨的厌氧氧化理论，为源分离尿液与高氨氮废水资源化处理利用技术的发展提供了参考和借鉴。