Um novo projeto de reator, denominado biorreator de alta densidade (HDBR), é apresentado para o cultivo e estudo de comunidades microbianas de alta densidade. Aqui, o HDBR é aplicado com sucesso em uma configuração de fotobiorreator (PBR) para o estudo do metabolismo do nitrogênio por uma comunidade mista de algas de alta densidade.
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Artigo de método
Um biorreator Novel de Cultivo de Alta Densidade de diversas comunidades microbianas
Neste artigo
Resumo
Resumo
Um novo projeto de reator, denominado biorreator de alta densidade (HDBR), é apresentado para o cultivo e estudo de comunidades microbianas de alta densidade. Estudos anteriores avaliaram o desempenho do reator para a remoção de DQO1 e espécies de nitrogênio2-4 por bactérias heterotróficas e quimioautotróficas, respectivamente. O projeto HDBR elimina a necessidade de processos externos de floculação/sedimentação enquanto ainda produz efluentes contendo baixos sólidos suspensos. Neste estudo, o HDBR é aplicado como um fotobiorreator (PBR) para caracterizar as características de remoção de nitrogênio de uma comunidade microbiana fotossintética baseada em algas. Conforme relatado anteriormente para este projeto HDBR, uma zona de biomassa estável foi estabelecida com uma delimitação clara entre a porção biologicamente ativa do reator e o fluido do reator de reciclagem, o que resultou em um efluente sólido de baixa suspensão. Observou-se que a comunidade de algas no HDBR removeu 18,4% do total de espécies de nitrogênio no afluente. A variação das concentrações de NH4+ e NO3- na ração não teve efeito na remoção de NH4+ (n=44, p=0,993 e n=44, p=0,610, respectivamente), enquanto a concentração de ração NH4+ foi negativamente relacionada com a remoção de NO3- (n=44, p=0,000) e a concentração de NO3- foi positivamente correlacionada com NO3- remoção (n=44, p=0,000). A remoção consistente de NH4+, combinada com o acúmulo de espécies de nitrogênio oxidado em altos fluxos de NH4+, indica a presença de bactérias oxidantes de amônia e nitrito na comunidade microbiana.
Introdução
Águas residuais municipais é comumente tratado com processos de lodos ativados, a fim de reduzir os sólidos em suspensão (SS), demanda biológica de oxigênio (DBO), nitrogênio orgânico e inorgânico, e teor de fósforo 5,6. O processo de lamas activadas, um meio de tratamento de águas residuais secundário, implica a oxidação do carbono orgânico num tanque de arejamento enchida com um líquido misturado e de águas residuais recebidas microorganismo heterotrófica reciclado (vulgarmente designado por lamas activadas) 5-7. A lixívia mista, em seguida, entra em uma relativamente grande clarificador (decantador) onde a lama liquida para facilitar a recolh....
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Protocolo
1. Assembleia Reactor
- Dispor os componentes do reactor de acordo com o esquema na Figura 1.
- Coloque o reactor (R) em uma placa de mistura, adicionar uma barra de agitação para o reactor. Coloque o tanque de reciclagem (RT) ao lado da placa de agitação e o reactor de modo que a porta de efluente (topo) do reservatório é dirigida para a borda da bancada do laboratório.
- Coloque o recipiente de resíduos (W) por baixo da porta de efluente (topo) do tanque de reciclagem (RT). Coloque o tanque de alimentação (FT) ao lado do tanque de reciclagem (RT).
Nota: O tanque de alimentação tem uma capacidade total....
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Resultados
O HDBR foi usada para cultivar algas ao longo de várias proporções de concentrações de amônia e nitrato influente, mantendo um teor de nitrogênio total na ração a 40 mg -NL -1. Influente e amostras de efluentes foram tomados diariamente; amostras de densidade de biomassa foram tomadas no início e no final de cada condição. O reactor necessário em média 3-5 dias para atingir o equilíbrio de estado estacionário, após as condições foram alteradas. Ao longo de um vasto leque de condições influentes uma zona disti.......
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Discussão
Esta secção irá começar com uma discussão sobre variações de protocolo necessárias para lidar com possíveis problemas operacionais, bem como a utilização de diferentes comunidades microbianas. Os pontos fortes deste projeto do reator será discutido, incluindo a capacidade de governar o controle de fluxo de oxigênio ea formação de flocos de alta densidade no interior do reactor. Os desafios actuais e possíveis vias de investigação também serão mencionados.
Protocolo de nuances e variações.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a divulgar e declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.
Agradecimentos
Os autores gostariam de agradecer a Aspen Walker, da Universidade da Pensilvânia, por sua assistência na manutenção do reator e coleta de amostras.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Pedra de aeração | Alita | AS-3015C | |
| Aerador | Top Fin | Air-1000 | |
| Cloreto de amônio | Sigma Aldrich | A9434 | |
| Coluna de análise de ânions | Shodex | IC SI-52 4E | |
| Béquer (600 ml) | Corning Pyrex | 1000-600 | Usado como recipiente de mistura (MV). Adição de farpas de mangueira na parte inferior e níveis de 500 ml. Diâmetro externo das farpas da mangueira 3/8". |
| Cloreto de cálcio | Sigma Aldrich | C5670 | |
| Coluna de análise catiônica | Shodex | IC YS-50 | |
| Cloreto de cobalto hexahidratado | Sigma Aldrich | C8661 | |
| Cloreto de cobre | Sigma Aldrich | 222011 | |
| Cloreto férrico | Sigma Aldrich | 157740 | |
| Filtro (vácuo) | Fisherbrand | 09-719-2E | 0,45 μ m filtro de membrana, MCE, 47 mm de diâmetro |
| Cilindro graduado (1.000 ml) | Corning Pyrex | 3025-1L | Usado como vaso de reator (R). Adição de farpas de mangueira na parte inferior, níveis de 500 ml e 1 L. Diâmetro externo das farpas da mangueira 3/8". |
| HPLC/IC | Shimadzu | Proeminência | |
| Sulfato de magnésio | Sigma Aldrich | M2643 | |
| Masterflex L/S acionamento de velocidade variável | Masterflex | 07553-50 | Acionamento para bombas de reciclagem e alimentação (2 necessárias) |
| Cloreto de níquel hexahidratado | Sigma Aldrich | N6136 | |
| Nitrato de potássio | Sigma Aldrich | P8291 | |
| (Monobásico) Fosfato de potássio | Sigma Aldrich | P5655 | |
| Cabeça da bomba | Masterflex | 07018-20 | Cabeça da bomba de reciclagem |
| Cabeça da bomba | Masterflex | 07013-20 | Cabeça da bomba |
| de alimentação Tubagem da bomba | Masterflex | 6404-18 | Tubagem da bomba de reciclagem |
| Tubagem da bomba | Masterflex | 6404-13 | Tubagem da bomba de alimentação |
| Sódio bicarbonato | Sigma Aldrich | S5761 | |
| Sulfato de zinco heptahidratado | Sigma Aldrich | Z0251 |
Referências
- Sales, C. M., Shieh, W. K. Performance of an aerobic/anaerobic hybrid bioreactor under the nitrogen deficient and low F/M conditions. Water Res. 40 (7), 1442-1448 (2006).
- Nootong, K. Performance and kinetic evaluations ....
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Reimpressões e permissões
