《高盐水营养物及重金属生物处理与调控理论》

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该项目属环境工程学领域,是污水处理与资源化的基础研究。

高盐废水中营养物和重金属的高效低成本生物处理对生态安全至关重要,是中国现阶段坚决打好水污染防治攻坚战的重大战略需求,也是山东省新旧动能转换实现经济社会可持续发展必须面对的课题。高盐逆境条件水环境污染物的高效生物去除一直缺乏相关基础理论,依据现行淡水污水生物处理的基础理论并应用于高盐废水处理,其效能严重受盐度和重金属毒性抑制,并产生亚硝酸盐累积和大量消毒副产物等二次污染风险,高盐废水处理成为水处理领域长期存在的国际难题。认识自然逆境微生物的营养代谢和解毒基础理论并构建逆境水处理生物系统和调控理论体系,对实现高盐废水中营养物和重金属的高效低成本生物处理具有重要意义。该项目以海洋微生物和秸秆资源为切入点,针对逆境下抗逆微生物对污染物的迁移转化理论、生物量与效能的安全调控理论等关键科学问题,历时十年研究,取得如下重要科学发现:

1、首次揭示了原生适盐海洋菌株的营养代谢和重金属解毒规律,分离鉴定了系列原生适盐好氧海洋菌株,创建了原生适盐海洋菌株处理高盐废水的基础理论。突破了传统活性污泥法处理高盐废水的认识,提供了高盐废水关键微生物菌剂,避免了二次污染,系统阐明了海洋细菌处理高盐废水的机制,构建了海洋微生物高盐废水处理同化合成理论体系。

2、首次提出了利用秸秆资源固定海洋微生物和营养调控的方法,建立了天然高分子基载体材料的环境响应与控制理论。解决了水处理功能菌剂易流失、易受营养配比限制而失效的工程问题,提供了秸秆高效资源化利用的新途径,阐释了重金属协同吸附固定、营养盐吸附-缓释调控机理。

3、创新性构建并验证了海洋细菌处理高盐废水生物处理系统,系统揭示了处理系统的环境适应机制、污染物安全去除调控机制。提出了利用原生适盐菌生物强化处理高盐废水的新途径,构建了生物强化膜生物水处理理论体系。

该项目利用海洋微生物和秸秆建立了高盐水重金属和营养物的可控高效生物处理及调控技术理论体系。共发表SCI论文107篇,授权发明专利15项。8篇代表性论文分别发表在Bioresource Technol、Carbohyd Polym、J Membrane Sci、Chem Eng J等生物资源与生物处理技术领域的Top期刊上。8篇代表作发表后,被他引256次,其中SCI他引203次,被包括Appl Catal B-Environ、Crit Rev Sci Tec、Adv Colloid Interfac、Water Res和Polym Rev等国际主流期刊多次引用,得到了中国工程院院士曲久辉、Bioresource Technol主编Hao H.Ngo等水处理领域国际权威学者的引用和正面评价,产生了重要的国际国内影响,引领了高盐水生物处理相关领域的国际前沿,为打好污染防治攻坚战、保障中国生态环境安全和经济可持续发展作出重要贡献,对加强该省生态环境保护、建设美丽山东具有重要的理论和现实意义。

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