تطوير المولدة للكبريتيد الحمأة من الرواسب البحرية والحد من Trichloroethylene في غطاء المفاعل Upflow اللاهوائية الحمأة

تقليل الكبريتات الميكروبية هي عملية ذات أهمية كبيرة في التكنولوجيا الحيوية البيئية. يعتمد نجاح مفاعلات الكبريتيدوجين من بين عوامل أخرى على التركيب الميكروبي للحمأة. هنا ، نقدم بروتوكولا لتطوير الحمأة الكبريتية من رواسب الفتحات الحرارية المائية في مفاعل UASB لأغراض إزالة الكلور المختزلة.

والهدف العام للتجربة التالية هو استحداث حمأة مولعة للكبريتيد من الرواسب البحرية في مفاعل A-U-A-S-B وتقييم أدائها في الحد من ثلاثي كلورو الإيثيلين أو أشكال التعبير الثقافي التقليدي. يتم تحقيق ذلك من خلال جمع الرواسب البحرية للحصول على مجموعة من مجموعة كبيرة ومتنوعة من الكائنات الحية الدقيقة المخصبة بالبكتيريا التي تقلل الكبريتات عندما تكون في بيئة من المعادن المناسبة والفيتامينات المتوسطة والأحماض الدهنية المتطايرة لتكون بمثابة مانحين للإلكترون. كخطوة ثانية ، يتم استخدام الرواسب البحرية كلقاح في مفاعل A-U-A-S-B ، والذي يتم ضبطه وصيانته في ظروف تقليل الكبريتات لعدة أسابيع حتى يصل إلى نشاط ثابت لتقليل الكبريتات.

بعد ذلك ، يتم تقييم الكونسورتيوم في مفاعل السلف الخلوي ، UASB لتقليل أشكال التعبير الثقافي التقليدي من أجل تقييم قدرة الحمأة على تحويل الملوثات العضوية بينما لا يزال عدم تكوين الكبريت نشطا. وتظهر النتائج أن عدم تكوين الكبريتيد قد ثبت في المفاعل الحيوي وأن الحمأة كانت قادرة على تقليل أشكال التعبير الثقافي التقليدي في ظل ظروف تقليل الكبريتات استنادا إلى تحليل المجتمع الميكروبي، مما يشير إلى أن اختزال أشكال التعبير الثقافي التقليدي قد تم في اتحاد يتكون من البكتيريا المختزلة والكبريتات المخمرة. الميزة الرئيسية لهذا الإجراء على الطرق الحالية مثل تكييف نزل الميثانوجينات مع Tosis هي أن هذا النزل الذي تم الحصول عليه يتحمل تركيزات الكبريتات العالية ، ولا يمثل منافسة على الركيزة مع الميثانوجينات.

بشكل عام ، سيكافح الأفراد الجدد في هذه الطريقة لأنهم يتوقعون التشكيل الفوري للفتحة. قد يميلون إلى إضافة العناصر الغذائية والكبريتيد إلى المفاعل الحيوي ، إما أقل أو أكثر تكرارا مما هو مطلوب. لن تؤدي هذه الأساليب إلا إلى اختلال التوازن في النظام.

من الملائم إجراء تحليل دوري لكبريتات COD والكبريتات لمعرفة مسار التفاعل والتوقيت المناسب للخامس التالي. خطرت لنا فكرة هذه الطريقة لأول مرة لأننا أردنا نزلا ضوئيا للسلبريتات عالية النشاط للجمع بين كبريتات المواد العضوية وإزالة الملوثات ، وهو أمر لا يمكن تحقيقه في ظل الظروف الميتجانيسية ، خاصة عندما يتم خلط بعض الملوثات بطرق ثقيلة. استخدمنا طريقة عامة بمعدات جيدة لتحديد البكتيريا في الاتحاد.

كانت منطقة الجين 16 S-R-R-N-A هدفا للتحليل ، ووجدنا عاما مثيرا للاهتمام للبكتيريا لبدء هذا الإجراء. جمع العينات البحرية كما هو موضح في بروتوكول النص. بمجرد دخولك إلى المختبر ، خذ جزءا كبيرا من عينة الرواسب واستخدم شبكة مناسبة للتخلص من الحطام الكبير للمواد الكربونية من الرواسب.

بعد تمرير الرواسب عبر الشبكة ، امزج الجزء المحدد للتأكد من أنه متجانس. لغرض هذا العمل ، استخدم مفاعل زجاجي ببطانية الحمأة اللاهوائية بحجم عمل إجمالي يبلغ ثلاثة لترات. تأكد من أن الأحجام النهائية للرواسب والمحلول العازل المتوسط القاعدي والأحماض الدهنية المتطايرة تساوي حجم العمل النهائي للمفاعل.

قم بإعداد محلول مخزون من الوسط القاعدي الذي يحتوي على نيتروجين كلوريد الفوسفات وأملاح المغنيسيوم والمعادن النادرة والفيتامينات بمحلول عازلة من البيكربونات ، مع مراعاة حجم عمل المفاعل. بعد ذلك ، قم بإعداد محلول ساق من الأحماض الدهنية المتطايرة المكونة من الأسيتات والبروبيونات والزبد. في نسبة 2.5 إلى واحد إلى واحد من الأكسجين الكيميائي أو نسبة COD ، يجب أن يكون تركيز COD النهائي في المفاعل 2.7 جرام لكل لتر.

أخيرا ، قم بإعداد محلول مخزون من كبريتات الصوديوم بتركيز مناسب لتوصيل تركيز نهائي إلى المفاعل قدره 4،000 ملليغرام لكل لتر من أيون الكبريتات. بمجرد تحضير المحاليل ، ضع الرواسب في المفاعل الممزوج بجزء من الوسط القاعدي للتأكد من وصولها إلى قاع المفاعل. امزج باقي الوسط القاعدي والمحلول العازل مع محلول الأحماض الدهنية المتطايرة ومحلول الكبريتات.

تأكد من سكب محلول الأحماض الدهنية المتطايرة في السائل. ثم أضف المحاليل المجمعة إلى المفاعل. اضبط توصيلات وخطوط أنابيب المفاعل بمضخة إعادة التدوير.

ثم اضبط معدل تدفق إعادة التدوير على 60 مل في الدقيقة. اضبط المفاعل الحيوي في غرفة درجة الحرارة على 34 درجة مئوية بانتظام. تأكد من أن الاختلافات في درجات الحرارة صغيرة.

أخيرا ، اضبط التوصيلات على عمود إزاحة الغاز. بعد أسبوع واحد من الحضانة ، خذ عينة من خمسة إلى سبعة ملليلتر من السائل لإجراء تحليل لكبريتات COD ومحتوى الكبريتيد ودرجة الحموضة. باتباع الطرق القياسية ، قم بتحليل الكبريتيد في السائل باستخدام طريقة الميثيلين الأزرق.

ضع أولا خمسة ملليلتر من محلول أسيتات الزنك في قارورة حجمية سعة 25 ملليلترا. وأضف بسرعة 200 ميكرولتر من العينة إلى محلول أسيتات الزنك. ثم أضف 2.5 مل من محلول DMP و 125 ميكرولتر من محلول كبريتات الأمونيوم الحديدية الثلاثة.

أكمل 25 مل من القارورة الحجمية بالماء المقطر. انتظر 30 دقيقة حتى يحدث التفاعل حتى يستقر اللون الأزرق. بمجرد اكتمال التفاعل ، انتظر 15 دقيقة على الأقل ، ولكن ليس أكثر من 60 دقيقة.

لاختبار العينات في مقياس الطيف الضوئي ، قم بإجراء قراءة المحلول الأزرق النهائي في مقياس الطيف الضوئي بطول موجي 670 نانومتر. تحديد الكبريتات كبريتات الباريوم باستخدام طريقة التوربو المتري. ضع أولا خمسة ملليلتر من محلول التكييف في قارورة حجمية سعة 25 مل.

ثم أضف ملليلتر واحد من العينة التي سبق أن تم طردها بالطرد المركزي عند 11 ، 320 مرة G.أكمل 25 مل من القارورة الحجمية بالماء المقطر وأضف غراما واحدا من كلوريد الباريوم. امزج المحلول لمدة دقيقة واحدة في دوامة. انتظر لمدة أربع دقائق حتى تتشكل كبريتات الباريوم واقرأ العينة في مقياس الطيف الضوئي بطول موجي يبلغ 420 نانومتر.

للتحضير لتحديد COD ، قم بالطرد المركزي للعينة جيدا لإزالة الكبريتيد المتبقي الذي قد يتداخل مع تحديد COD. بعد الطرد المركزي ، أضف ملليلترين من العينة إلى قارورة تفاعل لمجموعة أدوات تحديد COD. أغلق القارورة وقم بتجانس الخليط عن طريق التحريك اللطيف.

قم بإعداد فراغ عن طريق إضافة ملليلترين من الماء المقطر إلى قارورة تفاعل أخرى وتجانس الخليط. ضع القوارير في مفاعل الهضم على حرارة 150 درجة مئوية لمدة ساعتين. ثم قم بإزالة القوارير واتركها تبرد في الظلام.

خذ قراءات القوارير في مقياس الطيف الضوئي بطول موجة 620 نانومتر. بعد ذلك ، احصل على حجم الغاز من عمود إزاحة الغاز. بمجرد استهلاك الكبريتات ، قم بتوفير عناصر غذائية طازجة ومتوسطة وجديدة لكل دفعة.

كما حدث من قبل عندما يكون استهلاك الكبريتات أكثر من 80٪ في أقل من 24 ساعة ، ويحدث هذا لأكثر من أسبوع ، قم بتبديل تشغيل المفاعل إلى الوضع المستمر للوضع المستمر. اضبط وقت الاستبقاء الهيدروليكي أو HRT على 24 ساعة عن طريق ضبط التدفق في المضخة والحفاظ على تركيز الكبريتات عند أربعة جرامات لكل لتر و COD عند 10 جرامات لكل لتر في أي يوم. أوقف المفاعل بعد دورة HRT واحدة وقم بتوفير مغذيات طازجة ومتوسطة وجديدة لكل دفعة كما تم من قبل ، باستخدام تركيز COD يبلغ 10 جرام لكل لتر.

بمجرد تغذية المفاعل الحيوي ، خذ عينات من خمس إلى سبعة مليلتر من السائل وقم بإجراء تحليل لكبريتات COD والكبريتيد ودرجة الحموضة كل ساعة. أيضا ، سجل حجم الغاز الناتج لاختبار TCE. قم بإعداد محلول مخزون من TCE مع مراعاة أن التركيز النهائي لهذا المركب في الطور السائل للمفاعل الحيوي يجب أن يكون 300 ميكرومولار.

ضع في اعتبارك تقسيم المركب إلى الفراغ باستخدام قانون هنري ثابت بلا أبعاد لأشكال التعبير الثقافي التقليدي عند 34 درجة مئوية. بعد ذلك ، يقوم بإعداد منحنيات قياسية على كروماتوجراف الغاز لكل مركبة من المركبات المراد تحليلها باستخدام الطرق المشار إليها في بروتوكول النص في أي يوم. أوقف المفاعل بعد دورة HRT واحدة وقم بتوفير مغذيات طازجة ومتوسطة وجديدة لكل دفعة كما تم من قبل ، باستخدام تركيز COD يبلغ 10 جرام لكل لتر.

بمجرد تغذية المفاعل الحيوي ، أضف TCE مباشرة إلى السائل الموجود في المفاعل الحيوي من محلول المخزون. يجب أن يكون التركيز النهائي ل TCE في الطور السائل للمفاعل الحيوي 300 ميكرومولار. اضبط العلاج التعويضي بالهرمونات على 12 ساعة في نهاية دورة HRT واحدة.

خذ عينات من السائل وقم بإجراء تحليل لكبريتات COD والكبريتيد. خذ أيضا عينات من فراغ الرأس وقم بإجراء التحليل في كروماتوجراف الغاز. يظهر هنا سلوك نموذجي لتقليل الكبريتات في المفاعل الحيوي.

من المهم ملاحظة أنه خلال الأسابيع الأولى من العملية سيكون تقليل الكبريتات بطيئا. تشير الفترات المختلفة إلى أن انخفاض الكبريتات كان يزيد من معدلته بمرور الوقت حتى تم استهلاك 4000 ملليغرام لكل لتر من الكبريتات في أقل من 24 ساعة. ثم كان المفاعل يعمل في ظل نظام مستمر.

يظهر تطور الحمأة في نتائج ممثل المفاعل حول تقليل الكبريتات. يتم عرض تركيز الكبريتيد واستهلاك COD وتغيرات الأس الهيدروجيني بمرور الوقت هنا. تم الحصول على هذه النتائج في التجارب التي أجريت بعد أن كان المفاعل الحيوي تحت نظام مستمر لعدة أسابيع.

بالنسبة للتجربة التي اختبرت فيها الحمأة على القدرة على تقليل أشكال التعبير الثقافي التقليدي، تظهر النتائج التي تم الحصول عليها هنا. وكان نشاط تقليل الكبريتات الذي تم الحصول عليه أقل قليلا من ذلك الذي تم الحصول عليه قبل طبعة أشكال التعبير الثقافي التقليدي. كشف كروماتوجراف الغاز أن ما يقرب من 80٪ من أشكال التعبير الثقافي التقليدي تم اختزالها إلى et كبريتات إيثان ، تم تحديد البكتيريا المختزلة والبكتيريا المخمرة وبكتيريا الهلجنة في الحمأة التي تم تطويرها باستخدام هذا البروتوكول.

ارتبطت أجناس البكتيريا مثل السلفا الضمة بالكبريت ، وبكتيريا الكبريتيد الميكروبية ، ومؤخر المطثية ديها ، وفوسوم SUL بتقليل الكبريتات والتحلل البيولوجي للمركبات المكلورة بمجرد إتقانها ، يمكن إجراء هذه التقنية بطريقة مماثلة مع رواسب بحرية مختلفة إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. قد تعتمد الفترة الزمنية لهذا النزل على مصدر الرواسب أثناء حضور هذا الإجراء. تذكر أن أهم شيء يجب فعله هو التحقق بشكل دوري من توازن الكتلة على كبريتات وكبريتات COD.

وكلما زادت نشاط النزل الذي تم الحصول عليه، زادت إمكانية استخدامه للحد من أشكال التعبير الثقافي التقليدي وفي نهاية المطاف لتحلل أي مركب سام آخر قد يتحلل في ظل ظروف تقليل الكبريتات. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تطوير Genics Lodge من الرواسب البحرية في مفاعل USB وتقييم أدائه في تقليل TC. يجب أن تفهم كيفية تلقيح المفاعل ، وكيفية متابعة تفاعل الاختزال بمرور الوقت ، وكيفية إجراء اختبار على تقليل أشكال التعبير الثقافي التقليدي بعد هذا الإجراء.

يمكن إجراء طرق أخرى مثل تسلسل الفترة لتحليل الجينات الأخرى من أجل الإجابة على أسئلة إضافية مثل عدد البكتيريا التي لدينا لكل عام ، أو كيف يمكن للكونسورتيوم أن يدهور بيئة TCE Insul الضوئية.