微生物胞外电子传递为核心的废水生物强化处理新方法

基本信息
批准号:51538012
项目类别:重点项目
资助金额:260.00
负责人:穆杨
学科分类:
依托单位:中国科学技术大学
批准年份:2015
结题年份:2020
起止时间:2016-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:胡真虎,李文卫,童中华,陈洁洁,李道波,韩俊成,李磊,李阳,张杰
关键词:
电活性菌光电催化胞外电子传递调控废水强化生物处理
结项摘要

The extracellular electron transfer (EET) ability of the electrochemically active bacteria (EAB) and its reduction function are highly important for geochemical cycle of many elements, environment remediation and wastewater treatment. In this project we are planning to focus on the EET manipulation of the EAB through different approaches as well as its application on enhanced biological wastewater treatment. The effect of redox mediators, nanomaterials and bacterial intracellular metabolism on the EET process of the EAB and their EET acceleration mechanisms will be firstly investigated. Then the key EET pathways of the EAB related to pollutant removal and their regulation mechanisms will be elucidated through experiments and modelling. Furthermore, the coupled system between the EET of the EBA and (photo)electrocatalysis process will be developed in order to effectively degrade the pollutants and the pollutant removal mechanisms in the coupled system will be studied. Additionally, the influence of additional electron sources on the EET process of the EBA as well as its mechanisms for improving pollutant removal will be further explored. Based on the above results, this project will finally evaluate the feasibility of treating real wastewaters through the enhanced EET-based systems. The results from this project are expected to provide theoretical fundamentals and technical support for performance improvement of biological wastewater treatment process.

微生物胞外电子转移和还原能力在多种元素的地球化学循环、环境修复和废水处理方面具有重要的意义。项目拟开展对微生物胞外电子传递机制的调控及其在废水强化生物处理的研究工作。通过媒介、材料和代谢等调控微生物的胞外电子传递,阐明胞外电子传递的增强机制;确定废水中污染物降解过程中起关键作用的胞外电子传递途径,通过调控微生物的胞外电子传递实现废水的生物强化处理;在此基础上,耦合光/电催化等手段,实现废水中难降解污染物的高效去除;通过外加电子源形成新的胞外电子传递途径,进一步提高污染物的降解效率;在以上研究的基础上,探讨微生物胞外电子传递及其强化新模式处理实际废水的可行性,为实现废水生物处理系统的效能提升提供科学依据和技术支撑。

项目摘要

电活性微生物胞外电子传递能力在多种元素的地球化学循环、环境修复和废水处理方面具有重要的意义。深入研究环境中电活性微生物的胞外电子传递机制,并探索其在废水生物处理中的应用非常必要。本项目以强化废水生物处理为目标,揭示了电活性微生物胞外电子传递降解污染物的同位素分馏等分子机制,发现了电活性微生物降解有毒污染物的NfnB等胞内新途径,阐明了电活性微生物胞外降解污染物的胞内外调控原理并建立了相应的基因、功能材料和环境条件等调控方法,构建了电活性微生物胞外电子传递耦合光/电催化等强化污染物降解新技术,发展了基于电活性微生物胞外电子传递的UASB-BES等废水处理新工艺,为废水生物处理系统的效能提升提供了重要的科学依据和技术支撑。研究成果在国际SCI源刊物上发表论文88篇,其中中科院1/2区论文占比约80%,包括6篇Environmental Science & Technology、3篇Environmental Science & Technology Letters、6篇Water Research、1篇Progress in Energy and Combustion Science (IF = 28.937);授权中国发明专利7项,申请中国发明专利4 项;已培养5名博士和6名硕士毕业生。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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