基于Fe基质生物载体的低CN比污水自养反硝化脱氮研究的任务书.docx

基于Fe基质生物载体的低CN比污水自养反硝化脱氮研究的任务书
一、研究背景和意义
随着城市化进程的加快和人口数量的增长，城市生活污水排放也逐渐增多，生产和生活污水的排放严重污染了水体，对环境和生态系统产生了严重的影响。在城市污水处理中，脱氮工艺是消除氮污染非常重要的一环，常见的生物脱氮工艺包括硝化和反硝化过程。
传统的生物脱氮工艺通过利用硝化细菌将污水中的氨态氮转化为硝态氮，再利用反硝化细菌将硝态氮还原为氮气排出，以达到脱氮的目的。这种技术需要大量的有机碳和较高的COD/N比例，既浪费资源，还存在着许多缺点，如高能耗、易被有机负荷波动等。
针对这些问题，越来越多的研究者开始关注基于Fe基质生物载体的低CN比污水自养反硝化脱氮技术。该技术可以利用化学反应产生的电子接受体（如硝酸盐、亚硝酸盐等）作为细菌的电子受体，利用硫酸盐还原菌等自养微生物从废水中提取化学能，从而实现废水的脱氮处理。相对于传统的生物脱氮工艺，该技术具有循环利用资源、无需添加外源碳源、低能耗、抗冲击负荷等优势，可以为城市污水治理提供新的思路和技术支持。因此，对于基于Fe基质生物载体的低CN比污水自养反硝化脱氮技术的研究，具有非常重要的现实意义和科研价值。
二、研究内容和方法
1.研究内容
本研究的主要任务是研究基于Fe基质生物载体的低CN比污水自养反硝化脱氮技术，以实现废水脱氮处理，从而降低水体氮污染的程度。
具体研究内容包括：
（1）研究Fe基质生物载体的选材和制备方法；
（2）优选自养微生物菌群，建立Fe基质生物载体的脱氮反应体系；
（3）探究反硝化过程中的微生物代谢途径及其机理；
（4）评价基于Fe基质生物载体的低CN比污水自养反硝化脱氮技术的脱氮效果和适用性。
2.研究方法
本研究采用实验室研究和数值模拟相结合的方法，具体如下：
（1）优选Fe基质生物载体的选材和制备方法，通过SEM、EDS、XRD等手段对Fe基质进行表征，考察Fe基质结构和性能；
（2）从自来水厂城市污水处理厂等污水中筛选适宜自养微生物菌群，建立Fe基质生物载体的反硝化体系；
（3）利用CHNS-O分析仪、荧光原位杂交技术（FISH）、共振荧光扫描仪（CLSM）等手段对反硝化过程中的微生物代谢途径及其机理进行研究；
（4）采用自行搭建的废水处理实验平台，评价基于Fe基质生物载体的低CN比污水自养反硝化脱氮技术的脱氮效果和适用性；同时利用ANSYS等软件对反硝化过程进行数值模拟。
三、预期研究结果及意义
预期研究结果如下：
（1）成功制备出性能稳定的Fe基质生物载体，建立了适用于城市污水处理的脱氮反应体系；
（2）优选自养微生物菌群，构建了基于Fe基质生物载体的脱氮反应体系，并探究了反硝化过程中的细菌代谢途径和机理；
（3）成功建立基于Fe基质生物载体的低CN比污水自养反硝化脱氮技术实验平台，评价了该技术的脱氮效果和适用性。
本研究的意义在于：
（1）提出了一种新型的废水脱氮处理技术，为城市污水治理提供了新的思路和技术支持；
（2）在探究反硝化过程中微生物代谢途径和机理方面取得了一定的新成果和新认识；
（3）为后续研究提供了基础和参考，有利于推进城市污水治理技术升级和提高水环境质量。