同步硝化反硝化与反硝化除磷耦合强化脱氮除磷微生物特性研究的任务书.docx

同步硝化反硝化与反硝化除磷耦合强化脱氮除磷微生物特性研究的任务书
任务书：
一、任务背景
氮、磷是生物体生长与发育的必需元素，但过多的氮、磷排放会引起水体富营养化现象，危及水体生态系统。因此，减少氮、磷的排放已成为环境保护的重要任务之一。目前，传统的生物处理技术难以同时实现高效脱氮和除磷，且耗能较大，运行成本高，因此需要探索新的方法强化脱氮除磷效果。
二、任务目标
本研究的目标是：研究同步硝化反硝化（SND）和反硝化除磷（DNPA）耦合强化脱氮除磷的微生物特性，明确微生物群落的结构、功能以及它们在强化脱氮除磷中的作用。
三、任务内容
1.建立同步硝化反硝化和反硝化除磷的模拟实验体系；
2.分析不同操作条件下微生物群落结构和功能特点；
3.研究不同微生物群落对氮、磷代谢的影响；
4.探究同步硝化反硝化和反硝化除磷的相互作用机制；
5.验证实验结果。
四、技术路线
1.样品采样和处理：
收集不同污水处理厂的进水和出水样品。测定水样中氨氮、硝态氮、总磷、溶解性磷等参数。根据水样中的某些物质含量情况，选择合适的基质、添加剂等，在实验室里建立好稳定的实验体系。
2.建立同步硝化反硝化和反硝化除磷的模拟实验体系：
在人造硝化除磷固定膜生物反应器中，设置不同的反应室培养SND和DNPA微生物。同时，控制剂量添加、空气供应等操作变量，调整反应器运行参数以实现高效脱氮、除磷。
3.分析不同操作条件下微生物群落结构和功能特点：
通过PCR扩增16SrRNA基因，采用IlluminaMiseq高通量测序技术分析不同反应器里微生物群落的动态分布情况。同时，借助荧光原位杂交、PCR-DGGE等技术，分析微生物群落的结构、特点及其功能的相互作用。
4.研究不同微生物群落对氮、磷代谢的影响：
通过基因组学、代谢组学等方法，揭示微生物群落对氮、磷代谢及其相关代谢途径的影响规律，并阐述这些代谢过程对氮磷的反应之间的耦合关系。
5.探究同步硝化反硝化和反硝化除磷的相互作用机制：
结合分子生物学和生物化学等手段，探究SND和DNPA过程中相关微生物功能基因的表达以及反硝化、微生物黏附、光合作用等过程对SND、DNPA协同耦合的影响。
6.验证实验结果：
在该研究中，将研究所得的实验结果与数值模拟结果进行比较，验证SND和DNPA过程的耦合关系及其对脱氮除磷效果的影响。
五、研究意义
通过本研究，可以深入探究SND和DNPA过程之间的相互作用关系，揭示微生物在强化脱氮除磷过程中的机理及其生理生化代谢特征，为深入研究微生物群落在环境中的生态功能提供新思路。此外，本研究成果还能为脱氮除磷生物处理技术的优化升级提供理论依据和实践指导。