微量营养物质对毛纺废水生物处理的影响研究

+投送一级学科：环境科学与工程二级学科：环境科学原　件复印件中国博士后科学基金资助金申请表申请人姓名梁威编号19224设站单位清华大学流动站名称(一级学科)环境科学与工程进站日期2002年9月15日通讯地址清华大学环境科学与工程系邮政编码100084电话010-627728382003年9月8日填表14 申请须知1.申请者必须认真阅读现时执行的《中国博士后基金资助条例》，并按该条例有关规定进行申请。2.申请者打字填写（如不具备打字条件时，请用钢笔或圆珠笔正楷书写，不要用铅笔填写）本表1至6页，并由两位推荐人在7和8页分别填写推荐意见，报所在设站单位（含经批准招收博士后的非设站单位，下同）。经设站单位在9页填写审核意见后再用B5复印纸进行复制。3.每位申请者需向中国博士后科学基金会交纳评审资料费100元人民币，未交纳者，不予受理。4.各设站单位于每年三月十日至三月三十一日或九月十日至九月三十日期间将本单位所有申请者的《申请表》（一式七份，必含原件）和评审资料费集中汇至中国博士后科学基金会。5.本表封面上的“原件”和“复印件”系指本份材料是原件或复印件，请在相应的方框内打“√”；“编号”系指申请进站时，全国博士后管委会办公室或有关省、市对博士后研究人员的统一编号；“投送学科”系指申请资助项目所属的学科领域。若是交叉学科或跨学科，则应填写所涉及的主要学科名称。学科须按国务院学位委员会公布的标准名称填写。6.填表必须实事求是，认真翔实，不得虚报或留空。有的栏目如无内容可填，请写上“无”、“未”等字；5若填写不下，可另附纸。14 姓名梁威性别男出生年月1971年5月民族汉博士后日常经费来源国家资助¨　单位自筹þ　企业提供（企业博士后）¨　来自重大科研项目经费（项目博士后）¨　学位获得年月攻读学位单位学位论文题目导师学学士1992.7信阳师范学院光合细菌的生理生化特性研究王采芹位情硕士1999.6华中师范大学激素及理化因子对西洋参细胞悬浮培养影响的研究周吉源况博士2002.7中国科学院水生生物研究所复合垂直流构建湿地净化机理研究－微生物和酶吴振斌起止年月单位研究工作职务主要1996.9—1999.6华中师范大学先后参加了银杏和西洋参等的组织培养及其次生代谢等方面的研究。硕士生研究工作1999.9—2002.7中国科学院水生生物研究所欧盟国际科技合作项目：垂直流构建湿地的净化机理研究等。中国科学院知识创新工程重要方向性项目(KSCX2-SW-102)：环境污染生物修复等研究。博士生经历2002.9—清华大学环境科学与工程系国家863高技术研究项目：高效优良菌种选育及生物处理系统中微生物种群的优化调控（2002AA601150）；具体负责微生物种群优化调控等研究。博士后14 主要研究成果：已发表在国内外核心学术刊物上的论文题目、全部作者署名顺序、发表时间、刊登论文的刊物名称以及被SCI、EI、ISR、SSCI收录、引用的情况；获得专利的名称、内容和号码；有何发明创造、技术革新、工艺设计和过程等。请务必具体说明以上成果的科学价值、应用前景、经济效益、社会效益以及本人在这些成果中的主要贡献及所获得奖励的名称、等级和获奖人的排名顺序。近年来，申请人在国内外学术刊物上先后发表论文近20篇，其中与本项目有关的部分论文如下：1.梁威，胡洪营。印染废水生物处理技术强化研究进展。《环境污染治理技术与设备》。2003，已接受。2.胡洪营，梁威(2003)。废水生物处理系统中微生物活性的强化及种群结构的优化调控。第6次环境微生物学术讨论会论文摘要汇编。p106-107。(大会发言)(2003年8月24-27日，成都)。3.梁威，胡洪营。人工湿地污水净化过程中生物因素作用的研究进展。《中国给水排水》。2003，已接受。（EI收录）4.吴振斌，梁威*，邱东茹，周巧红，成水平，付贵萍，贺锋。复合垂直流构建湿地基质酶活性与污水净化效果研究。《生态学报》。2002，22（7）：1012-1017。5.梁威，吴振斌，周巧红，成水平，付贵萍。构建湿地基质微生物类群与污水净化效果及其相关分析。《中国环境科学》。2002，22（3）：282-285。（EI收录）6.吴振斌，梁威*，成水平，贺锋，付贵萍，陈辉蓉，邓家齐，詹发萃。人工湿地植物根区土壤酶活性与污水净化效果及相关分析。《环境科学学报》。2001，21(5)：622－624。7.梁威，吴振斌，周巧红，成水平，付贵萍，詹发萃，邓家齐。构建湿地去除酞酸酯的基质微生物和酶机制研究。《长江流域资源与环境》。2003，12（3）：254－258。8.吴振斌，梁威*，成水平，周巧红，邓家齐，詹发萃。复合垂直流构建湿地净化污水机制研究---I.微生物类群和土壤酶。《长江流域资源与环境》。2002，11(2)：179－183。9.梁威，吴振斌，周巧红，成水平，付贵萍，陈辉蓉，邓家齐，詹发萃。复合垂直流构建湿地植物根区磷酸酶及脲酶活性与污水净化效果之间的关系。《植物生理学通讯》。2002，38（6）：545－548。10.梁威，邱东茹，熊丽，吴振斌。荧光原位杂交技术（FISH）及其在环境微生物学中的应用。《生命科学》。2002，14（3）：186－187，143。*通讯作者。14 申　请　资　助　项　目　情　况名中文微量营养物质对毛纺废水生物处理的影响研究称英文THEEFFECTSOFMICRONUTRIENTSONTEXTILEWASTEWATERBIOLOGICALTREATMENT研究类别基础研究¨　应用基础þ　技术开发¨　国家重点项目¨　省市或部门重大项目¨　自选项目þ　项目来源863高技术研究项目¨　国家自然科学基金项目¨　其它项目¨研究经费来源及数额除5000元日常经费外，目前尚无其它专门经费资助。14 项目的具体内容、预期目标及国内外在这方面研究的现状：具体研究内容：以毛纺废水为研究对象，从微生物营养学角度，研究微生物生长代谢所需的微量营养物质对微生物代谢功能的影响，为提高工业废水的生物处理系统的效果提供理论和技术支持。具体内容如下：1）毛纺废水水质成分研究；2）废水处理系统中代表性微生物对微量营养物质的需求研究；3）微量营养物质对系统微生物代谢活性的影响；4)微量营养物质对系统微生物代谢活性的作用机理研究等。预期目标：通过对毛纺废水处理系统所需微量营养物质对微生物代谢功能的影响及其作用机理研究，系统阐明微量营养物质对废水生物处理系统微生物代谢活性的作用及其机理，开展新型高效微生物助剂的开发研究，为提高工业废水的生物处理系统的效果提供理论和技术支持。预期将取得一批具有独创性的研究成果，申请专利1－2项；发表国内外高水平论文2-4篇。国内外研究现状：工业废水未经处理或处理后未达到规定标准就直接排放，不仅直接危害人类健康，而且严重破坏水体、土壤及其生态系统。以活性污泥法为代表的生物处理技术是目前工业废水的主要处理工艺，但目前生物处理系统普遍存在COD去除率较低、运行不稳定等问题。为了提高工业废水生物处理系统的处理效率，国内外研究者先后对生物强化技术、微生物固定化技术以及生物降解过程促进技术等方面进行了不同程度的研究。虽然这些研究在某些方面取得了一定的进展，但也都存在一定的不足【1】。废水营养物质不均衡是工业废水生物处理效率降低的重要原因之一，以往的研究主要针对C、N、P等大量营养物质，但对微生物代谢所需的生长因子等微量营养物质的作用缺乏系统研究，这方面的研究还需进一步加强【2】。生长因子和微量金属元素等微量营养物质14 是微生物生长代谢所需的重要成分之一，微生物所需的微量营养物质的量虽然极少，但其在微生物生命活动中的作用却极为重要。研究发现生长因子以及微量金属在微生物生长代谢中起到如下作用：（1）有些维生素、氨基酸以及金属离子作为辅酶以激活相关酶的活性；（2）一些无机盐用于系统的电子转移；（3）调节渗透压、氢离子浓度、氧化还原电位等。因此从理论上讲通过对废水微量营养物质的优化可以有效提高微生物的代谢活性，从而显著提高处理效果。另外，近一两年来的研究发现在复合微生物培养过程中研究发现加入少量不同的生长因子或微量元素可以对系统中某些菌的生长起促进作用，使之成为优势菌，从而达到微生物群落调控和优化的效果。通过微量营养物质对系统微生物代谢活性的增化研究，不仅可以促进污染物的降解，同时可以实现系统中的微生物群落的优化，使系统形成一个良性循环的生态系统。这对提高废水生物处理系统的效率有重要的理论意义和实用价值【3－9】。但生长因子等微量营养物质对工业废水处理系统中微生物功能（代谢活性）影响等方面的研究，目前还非常零乱，国内外尚未见有关研究的系统报道。参考文献：1.梁威，胡洪营。印染废水生物处理技术强化研究进展。《环境污染治理技术与设备》。2003，已接受。2.GrauP.1991.Criteriafornutrient-balancedoperationofactivatedsludgeprocess.WaterScienceandTechnology.24(3-4):251-258.3.BurgessJ.E.,QuarmbyJ.etal.1999.Micronutrientsupplementsforoptimizationofthetreatmentofindustrialwastewaterusingactivatedsludge.Waterresearch.33(18):3707-3714.4.BurgessJ.E.,QuarmbyJ.etal.1999.Roleofmicronutrientsinactivatedsludge-basedbiotreatmentofindustrialeffluents.BiotechnologyAdvances.17:49-70.5.JeffersonB.,BurgessJ.E.etal.2001.Nutrientadditiontoenhancebiologicaltreatmentofgreywater.WaterResearch.35(11):2702-2710.6.LemmerH.,LindG.etal.1998.Vitaminadditioninbiologicalwastewatertreatment.WaterSci.Technol.37:395-398.7.LindG.,SchadeM.etal.1994.Useofvitaminsinbiologicalwastewatertreatment.GWF-Wasser/Abwasser135:595-600.8.刘洋，陈双基等。2002。生物强化技术在废水处理中的应用。环境污染治理技术与设备。3（5）：36－40。9.雷萍，郭爱莲等。2000。焦化废水降解的生物强化条件研究。西北大学学报（自然科学版）。30（6）：511-513。14 项目的科学意义、学术价值、应用前景、解决什么前人尚未解决的问题并务必说明本人的创新之处及主要特色：项目的科学意义、学术价值：废水营养物质不均衡是工业废水生物处理效率降低的重要原因之一，以往的研究主要针对C、N、P等大量营养物质，但对微生物代谢所需的生长因子等微量营养物质的作用缺乏系统研究。生长因子和微量金属元素等微量营养物质是微生物生长代谢所需的重要成分之一，微生物所需的微量营养物质的量虽然极少，但其在微生物生命活动中的作用却极为重要。国内外大量研究表明，大多数工业废水缺乏微生物生长的必须的微量营养物质，因此，从理论上讲，通过加入一定种类和浓度的微量营养物质能够起到优化运行效果等作用。毛纺等废水是公认难处理的工业废水之一，研究微量营养物质对毛纺等废水处理系统微生物代谢功能的影响，将为提高毛纺废水生物处理效率提供理论和技术支撑。应用前景：通过微量营养物质对毛纺等废水生物处理系统中微生物功能的影响研究，研究开发新型高效微生物助剂，将显著提高毛纺等废水的处理效率，降低处理成本。此项研究成果不仅在工业废水处理领域，而且在污染环境的生物修复等领域都具有广阔的应用前景。主要创新之处:n系统研究微量营养物质对毛纺废水生物处理系统的影响及其机理，将为提高该类型废水的处理效率提供新的途径；n初步建立废水生物处理系统微量营养物质需求的诊断系统；n研究微量营养物质对微生物代谢的影响等，开展新型高效微生物助剂的开发研究。14 拟采用的研究方法、实验方案、技术路线：研究方法和实验方案：1）毛纺等工业废水水质成分研究选择一典型毛纺厂的工业废水活性污泥处理系统作为实验研究对象，通过等离子体质谱仪（ICP－MS）等技术手段对毛纺废水以及活性污泥中的常规水质指标以及微量营养物质等进行研究。2）废水处理系统中代表性微生物对微量营养物质的需求研究a.通过文献调研以及筛选鉴定等方法，研究该废水处理系统中代表性微生物的种类及其群落结构；b.开展废水生物处理系统中代表性微生物的微量营养物质的需求等研究。3）微量营养物质对微生物代谢活性的影响a.通过摇瓶以及现场试验等手段，分别研究加入不同浓度的生长因子如维生素等对微生物代谢活性的影响，进而确定处理系统所需的最佳生长因子种类和浓度等；b.分别加入一定浓度的锰、镍等微量元素，研究分析其对系统微生物代谢活性的影响；确定系统所需的最佳微量元素种类和浓度等。4）微量营养物质对微生物代谢活性的作用机理研究通过对微量营养物质加入前后活性污泥系统氧气利用速率（OUR）、脱氢酶活性等指标的动态变化，研究揭示微量营养物质对微生物代谢活性的作用机理。毛纺工业废水技术路线：处理系统中代表性微生物废水中微量营养物质含量微量营养物质需求量范围求研究废水中缺乏的微量营养物质摇瓶实验摇瓶实验微量金属元素对微生物代谢活性的影响生长因子对系统微生物代谢活性的影响微量营养物质对微生物代谢活性的作用机理研究14 研究工作的总体计划及目前进展情况：总体计划：2003年9月－2003年12月：查阅与本课题有关的资料，购买所需仪器和药品，改造实验室等；开展毛纺等工业废水成分等研究；开展废水处理系统代表性微生物所需微量营养物质的研究。2004年1月－2004年4月：开展生长因子等对系统微生物代谢活性的影响等研究；开展微量金属元素对系统代谢活性的影响研究；预计发表论文1-2篇。2004年4月－2004年7月：继续开展微量金属元素对系统代谢活性的影响研究；开展微量营养物质的作用机理研究等；预计申请专利1－2项；预计发表论文1-2篇。2004年7月－2004年9月：出站总结、验收。出站以后，将继续进行这方面的工作。目前进展：n完成了对国内外研究现状的调研分析，并确定了切实可行的研究方案；n建立和完善了较为成熟的分析测试系统等；n进行了初步的实验，取得了较为理想的结果，完成了2篇论文的撰写并即将投稿。14 现有条件（参加该项目工作的科研人员简况、仪器设备、实验材料、图书资料等）与尚缺的条件：项目组主要成员：宋玉栋：在读博士生，主要从事环境工程微生物学研究；在该项目中主要从事微量营养物质对代谢活性影响等方面的研究。张向谊：在读硕士生，主要从事环境化学等研究；在该项目中负责相关化学参数的测定和分析等。仪器设备、实验材料、图书资料等：申请者所在的环境模拟与污染控制国家联合重点实验室建有现代环境分子生物学研究平台，已具有较好的环境微生物和生化研究条件和分析手段。目前已拥有本研究所需的COD快速测试仪、紫外分光光度计、高速冷冻离心机等多种分析测试仪器；同时清华大学图书馆拥有国内外丰富的图书资料资源，加上清华大学分析中心的仪器和分析测试能力，基本上能满足本课题的需要。尚缺条件：需要购买生长因子等生化试剂及少量玻璃仪器设备，如能得到经费支持，就能够保证预期科研项目的顺利完成。申请资助等级与金额一等，人民币30,000元使用资助金的计划及用途：生化试剂等：10000元样品分析测试费等：8000元玻璃仪器设备等：6000元学术会议及差旅：3000元资料费及论文发表费：3000元14 推荐人意见（请对项目的意义、具体内容、创新点、主要特色和取得预期成果的可能性，申请人的学术水平及研究能力等进行评议）：工业废水的污染严重影响了我国的国民经济和社会可持续发展的顺利进行，而现有的生物处理技术目前存在运行效果不稳定、COD去除率较低等问题。如何提高现有处理系统的效能，已经成为目前人们研究的热点之一。本项目从微生物生长代谢所需的营养角度出发，首次系统地开展微量营养物质对印染废水生物处理系统微生物代谢功能的影响研究，它的研究必将显著改善我国的纺织工业废水处理现状。此项研究成果不仅在毛纺等工业废水处理领域，而且在污染环境的生物修复等领域都具有广阔的应用前景。该研究选题新颖、正确，研究内容和手段新颖而系统，技术路线切实可行，具有明显的特色和创新性。该同志在日常科研工作中表现出很强的事业心、责任心和严谨勤奋的工作作风，具有较高的理论水平和科研能力，有能力在本项目研究中取得预期成果。该项目已有相当研究基础和进展，能按期完成计划、取得预期成果。同意推荐其申报中国博士后科学基金一等，建议予以资助。推荐人姓名：胡洪营职称：教授专业：环境微生物学推荐人单位：清华大学环境科学与工程系签字或盖章：2003年9月6日注：填写推荐人姓名时，请正楷书写14 推荐人意见（请对项目的意义、具体内容、创新点、主要特色和取得预期成果的可能性，申请人的学术水平及研究能力等进行评议）：废水营养物质不均衡是工业废水生物处理效率降低的重要原因之一，以往的研究主要针对C、N、P等大量营养物质，但对微生物代谢所需的生长因子等微量营养物质的作用缺乏系统研究。该课题研究微生物生长代谢所需微量营养物质对微生物代谢功能的影响效果及其机理，研究开发新型高效微生物助剂。此项研究的成果在环境治理等领域具有十分广阔的应用前景，将会产生重大的经济、社会和环境效益。该研究方案切实可行，具有显著的创新性和研究特色。申请人梁威于2002年获中国科学院水生生物研究所理学博士学位，其工作作风严谨、踏实，具有较强独立开展科学研究工作的能力，先后在国内外重要学术刊物上发表多篇高水平学术论文；在该领域已具有良好的研究基础，具备完成这一课题的能力。同意推荐其申报中国博士后科学基金一等，建议予以资助。推荐人姓名：黄霞职称：教授专业：环境工程推荐人单位：清华大学环境科学与工程系签字或盖章：2003年9月8日注：填写推荐人姓名时，请正楷书写14 申请者所在单位（学校，研究院、所）审核意见（本表前列各项内容填写是否属实，对推荐人的评议有无补充说明，预计在站期间项目能否完成或取得何种阶段成果以及申请者思想政治状况如何等）：申请人所填各项内容情况属实，推荐人意见全面准确。申请人提出的方案目标明确，技术路线清晰，并已经取得初步成果，相信此项研究任务可以如期完成。申请人以及申请人所在的科研组作风严谨、踏实，具有良好的组织纪律性和合作精神，责任感强，有把握实现预期目标，故完全同意推荐梁威博士申请中国博士后科学基金，望予以资助。负责人（签章）：单位（盖章）：2003年9月8日评定结果：经专家评审，中国博士后科学基金会决定：予以等资助，金额为：人民币元。中国博士后科学基金会（盖章）年月日中国博士后科学基金会制（1996年11月）14 博士后姓名梁威单位清华大学申报项目的名称微量营养物质对毛纺废水生物处理的影响研究项目简介（如有不愿公开的内容，书写时请回避，字数不超过450字）：毛纺废水是国内外公认的极难降解的工业废水之一，以活性污泥法为代表的生物处理技术是目前最广泛采用的处理方法，但在很多情况下存在运行效果不稳定、COD去除率较低等问题。如何提高处理效率已成为当前研究的热点问题。废水营养物质不均衡是工业废水生物处理效率降低的重要原因之一，以往的研究主要针对C、N、P等大量营养物质，但对微生物代谢所需微量营养物质的作用缺乏系统研究，这方面的研究还需进一步加强。本课题以毛纺废水为研究对象，通过对毛纺等难降解工业有机废水的生物处理装置中的微生物群落结构组成与动态变化的研究，研究开发新型高效微生物助剂，强化毛纺废水生物处理系统中微生物代谢功能；预期将能提高毛纺等废水处理系统微生物的活性15～20%，污染物降解效率提高5～10%。此项研究成果不仅在工业废水处理领域，而且在污染环境的生物修复等领域都具有广阔的应用前景。如果是应用项目，是否愿意通过“中国博士后科学基金会”将该项目推荐给企业：愿意。14