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复合垂直流人工湿地厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应机制研究的任务书
任务书：复合垂直流人工湿地厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应机制研究
研究背景
传统的处理污水的技术通常会产生大量的废水与污泥，同时也需要大量的能源或化学药剂来进行处理。而垂直流人工湿地则是一种相对比较新型的处理污水技术，在堆积了选择性植物后，可以有效地去除水中的氮和磷，并且减少对环境的影响，从而成为了一种广受欢迎的水处理系统。
而在近些年，一系列的研究表明，垂直流人工湿地还可以被用于同时进行厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应，从而去除废水中的氨氮和甲烷等污染物质。然而，目前对于此类复合处理系统中的两种反应的机制和影响因素还不太清楚，需要进行进一步深入的研究。
研究目的
本次研究的目的是探究复合垂直流人工湿地中厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应的机制，并研究不同运营条件和环境因素对该系统稳定性的影响。具体来说，需要完成以下几个任务：
1、构建复合垂直流人工湿地处理系统，并探究其中的运营条件和环境因素对系统的稳定性、氨处理效率和甲烷去除率的影响；
2、采用分子生物学和基因组学等技术手段对系统中微生物的组成和丰度进行深入的分析，并研究微生物对于两种反应的作用机制；
3、通过分析反应中的关键环节和中间产物等，探究厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应在复合垂直流人工湿地中的机制；
4、建立合适的模型，预测不同环境条件下该系统的运营效果，并对研究结果进行实验验证。
研究内容
1、构建复合垂直流人工湿地处理系统：构建试验装置，包括人工湿地系统、进水处理设备、采样控制系统等，并对试验进水等操作参数进行规划和设定。
2、探究系统运营条件和环境因素对反应的影响：通过对系统进水质量和其他运营参数的调控，探究氨处理效率和甲烷去除率等反应效果的影响因素，包括pH、温度、水力停留时间等。并对系统中的生物吸附、生物矿化等反应进行分析和研究。
3、微生物组成和丰度的分析：通过采样和PCR等技术手段，对复合垂直流人工湿地系统中的微生物进行分析，拟定细胞质DNA法（FISH）、荧光原位杂交（FISH）等方法，在相关原料基础之上，对异养和自养微生物分类、多样性等问题进行分析。并通过比较发现贡献者对两种反应的作用机制。
4、厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化机制的分析：传统厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应中，参与反应的微生物种类和机理已经有相对清晰的认识，而在复合垂直流人工湿地中，这两种反应可能会受到其他因素的影响，因此需要进行进一步的机制研究，通过分析反应中的关键环节和中间产物等，探究氨氮和甲烷在该系统中的反应机制。
5、建立合适的模型和实验验证：对研究结果建立合适的模型，预测不同环境条件下该系统的运营效果，并逐步对模型进行实验验证，最终得出结论。
研究方案
1、试验设备：采用复合垂直流人工湿地处理系统，设计进水处理设备、采样控制系统等。
2、实验设计：根据试验的目的和任务，设计相关的试验项目和运营条件，探究不同的因素对反应的影响。
3、分析方法：采用分子生物学和基因组学等技术手段，对系统中的微生物组成和丰度进行分析，同时通过化学分析、显微观察等方法对反应的机制进行研究。
4、模型构建和实验验证：建立合适的模型，对实验结果进行分析和模型调整，并逐步对模型进行实验验证，最终得出结论。
研究时限
本次研究从开始到完成，需要约为2年的时间。其中，第一年主要是系统构建、运行调试和数据采集等工作；第二年主要是对数据进行分析和模型构建，并进行模型验证和认证工作。
研究成果
本次研究的成果主要包括以下几个方面：
1、复合垂直流人工湿地处理系统在厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应中的运营效果和影响因素；
2、复合处理系统中微生物的组成和丰度，以及其参与反应的作用机制；
3、复合垂直流人工湿地中的厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应的机制研究结果；
4、适用于复合湿地系统的机理模型构建结果及其验证，以及阐明模型的适用范围和局限性，同时为后续的应用研究提供基础数据和案例支撑。
结语
本次研究涉及到多个领域的知识和技术，需要对相关知识有较为深入的了解和掌握。同时也需要对科学研究有一定的思路和方法，同时进行严谨、有效和可靠的实验操作和数据分析工作。在研究过程中，需要认真对待每个环节，注重思考和沟通，确保研究的可信性和科学性。