项目名称: 好氧反硝化作用的分子生物学机制及其过程动力学研究

项目编号: No.51478140

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 其他

项目作者: 马放

作者单位: 哈尔滨工业大学

项目金额: 90万元

中文摘要: 当前我国城市污水处理的主要对象已由有机污染物去除转变为氮素物质去除。好氧反硝化理论的提出拓展了污水生物脱氮技术的新方向。本项目以好氧反硝化菌为研究对象,结合基因组学、生物信息学及过程动力学,全面解析好氧反硝化菌的代谢及调控机理,为好氧反硝化理论研究奠定基础,内容包括:(1) Nap与Nar在好氧反硝化过程中的作用关系;(2)好氧反硝化菌(群)对硝酸盐的降解动力学模型;(3)氧基质-MBfR系统的好氧反硝化效能及产物分析;(4)好氧反硝化过程的化学计量学及物料平衡模型构建。 本研究属于环境工程、基因工程及生物信息学领域,意义在于:(1)从基因层面揭示好氧反硝化菌的代谢及调控机理。(2)从动力学角度建立不同反硝化酶作用下的底物降解动力学方程。(3)构建基于好氧反硝化作用的氧基质-MBfR系统,提出好氧反硝化作用调控策略。(4)构建化学计量学及物料平衡模型,解析好氧反硝化菌代谢途径及作用机理。

中文关键词: 好氧反硝化;基因敲除;化学计量学;氧基质-MBfR;过程动力学

英文摘要: At present, the major objects of municipal wastewater treatment in China are gradually converting from traditional organic matter removal to the removal of nutrient substance such as nitrogen. The proposition of aerobic denitrification theory expanded the research orientation of wastewater biological nitrogen removal technology.This project studies aerobic denitrifying bacteria as the object, elaborating the metabolism and regulation mechanisms of aerobic denitrifying bacteria combining genome, bioinformatics and process kinetics, and making a foundation of aerobic denitrification theory, including: (1) the functioning interrelationships between Nap and Nar, (2) the degradation kinetics models of aerobic denitrifying bacteria and microbial community degrading nitrate, (3) analysis of the effect and production of aerobic denitrification oxygen based membrane biofilm reactor, (4) constructing of aerobic denitrification stoichiometry and mass balance model. This study belongs to the fields of environmental engineering, genetic engineering and bioinformatics, and the meaningsinclude:(1) revealing the metabolism and regulation mechanism of aerobic denitrification bacteria from the genome level.(2) establishingthe substrate degradation kinetics equation under the action of different denitrifying enzymes.(3) building the oxygenbased membrane biofilm reactor system basing on aerobic denitrification and proposing the regulation strategy of aerobic denitrification.(4) building the models of stoichiometry and mass balance, then quantitatively analyzing the metabolic pathways and function mechanism of aerobic denitrifying bacteria.

英文关键词: Aerobic denitrification;Gene knockout;Stoichiometry;Oxygen-based membrane biofilm reactor;Process Kinetics

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