Entwicklung sulfidogenen Schlamm aus marinen Sedimenten und Trichlorethylen Reduction in einer Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor

Zusammenfassung

Die mikrobielle Sulfatreduktion ist ein Prozess von großer Bedeutung in der Umweltbiotechnologie. Der Erfolg der sulfidogenen Reaktoren hängt unter anderem von der mikrobiellen Zusammensetzung des Schlamms ab. Hier stellen wir ein Protokoll zur Entwicklung von sulfidogenem Schlamm aus hydrothermalen Schlotsedimenten in einem UASB-Reaktor für reduktive Entchlorungszwecke vor.

Zusammenfassung

Die Bedeutung der mikrobiellen Sulfatreduktion hängt von den verschiedenen Anwendungen ab, die sie in der Umweltbiotechnologie bietet. Die technische Sulfatreduktion wird in der industriellen Abwasserbehandlung eingesetzt, um große Konzentrationen von Sulfat zusammen mit dem chemischen Sauerstoffbedarf (CSB) und Schwermetallen zu entfernen. Der gebräuchlichste Ansatz für das Verfahren ist mit anaeroben Bioreaktoren, in denen sulfidogener Schlamm durch Anpassung von überwiegend methanogenem körnigem Schlamm an die Sulfidogenese gewonnen wird. Dieser Prozess kann lange dauern und beseitigt nicht immer die Konkurrenz um das Substrat aufgrund des Vorhandenseins von Methanogenen im Schlamm. In dieser Arbeit schlagen wir einen neuartigen Ansatz zur Gewinnung von sulfidogenem Schlamm vor, bei dem hydrothermale Sedimente die ursprüngliche Quelle von Mikroorganismen sind. Die mikrobielle Gemeinschaft, die sich in Gegenwart von Sulfat und flüchtigen Fettsäuren entwickelt hat, ist groß genug, um die Sulfatreduktion über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten, ohne eine Hemmung durch Sulfid zu zeigen.

Dieses Protokoll beschreibt das Verfahren zur Erzeugung des Schlamms aus den Sedimenten in einem Aufstromreaktor vom Typ anaerobe Schlammdecke (UASB). Darüber hinaus wird in dem Protokoll das Verfahren zum Nachweis der Fähigkeit des Schlamms vorgestellt, ein Modell eines hochgiftigen organischen Schadstoffs wie Trichlorethylen (TCE) durch reduktive Entchlorung zu entfernen. Das Protokoll gliedert sich in drei Phasen: (1) die Bildung des Schlamms und die Bestimmung seiner sulfatreduzierenden Aktivität im UASB, (2) der Versuch zur Entfernung des TCE durch den Schlamm und (3) die Identifizierung von Mikroorganismen im Schlamm nach der TCE-Reduktion. Obwohl in diesem Fall die Sedimente von einem Standort in Mexiko entnommen wurden, kann die Erzeugung eines sulfidogenen Schlamms mit diesem Verfahren funktionieren, wenn eine andere Sedimentquelle entnommen wird, da marine Sedimente ein natürlicher Pool von Mikroorganismen sind, die mit sulfatreduzierenden Bakterien angereichert sein können.

Einleitung

Einer der wichtigsten Beiträge zur Umweltbiotechnologie war die Gestaltung von Bioreaktoren, in denen die verwendeten (Inokulum) Schlamm konnte unter Sulfat reduzierenden Bedingungen durchzuführen. Sulfat-Reduktion (SR) ermöglicht die Behandlung von Abwasserströmen, die hohe Konzentrationen an Sulfat zusätzlich zur gleichzeitigen Entfernung von COD, Schwermetallen und organischen Schadstoffen, eine Tatsache, SR eine wünschenswerte Eigenschaft des Schlamms ^{1 ermöglicht,} enthalten. Einige Beispiele von Abwässern mit Sulfat verunreinigt aus Gerberei, Papier, pharmazeutischen und chemischen Fertigungsindustrie ¹ gekommen. , Bezieht sich jedoch die m....

Protokoll

Abbildung 1. Schema für die Schritte des Protokolls. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

1. Sammeln marinen Sedimenten für die Bildung des Schlamm

1. Identifiziert eine zugängliche Unterseebereich entweder nahe hydrothermale (aufgrund der Anwesenheit von Sulfiden, die eine höhere sulfatreduzierende Aktivität anzeigen kann) oder an einem Bereich, wo Ablagerungen von org....

Ergebnisse

Ein typisches Verhalten des Sulfat-Reduktion in dem Bioreaktor ist in 5 gezeigt. Es ist wichtig zu bemerken, dass während der ersten Wochen des Betriebs Sulfatreduktion langsam. Jedoch langsam, zeigt den Verbrauch von mehr als 90% Sulfat mit der Zeit, dass das Inokulum Entwicklung einer mikrobiellen Gemeinschaft zu reduzieren vermag Sulfat und daher in sulfatreduzierenden Bakterien angereichert. Die verschiedenen Perioden in der Figur zeigen, dass die Sulfatreduktion wurde Erhöhung der Geschwindigkeit ü.......

Diskussion

Es gibt mehrere Anwendungen sulfidogenesis in Umweltbiotechnologie, einer der am häufigsten verwendeten Anwendungen des Stoffwechsels von sulfatreduzierenden Bakterien in Konsortien mit gärenden Bakterien in der Abwasserbehandlung. UASB Reaktoren zählen zu den Haupt entwickelt Ansätze zur industriellen Abwasserbehandlung mit hoher Sulfatkonzentrationen. In dieser Arbeit präsentieren wir ein Protokoll, um sulfidogenen Schlamm aus marinen Sedimenten in einem UASB-Reaktor erhalten. Die kritischen Schritte in dem Protokoll,.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Trichlorethylen	sigma Aldrich	251402
cis-1,2-dichlortehylen	sigma Aldrich
trans-1,2-dichlorethylen	sigma Aldrich	D-62209
Vinylchlorid scotty standard	supelco		1.000 ppm v/v in Stickstoff
Ethen scotty standard	supelco		99% Reinheit
Pumpe	Masterflex		Modell 7553-75
Spektralphotometer	jede
Mikrozentrifuge	alle
gasdichten Spritzen	jeder		100 und 200 Mikroliter
UASB-Glasreaktor	jeder		Design befindliche
Gaschromatograph	jeder		FID-Detektor
Kapillarsäule SPB-624	supelco
pH-Messgerät	jeder
Vitonschlauch	Masterflex
Basalmedium-Reagenzien	alle
Spurenmetall-Reagenzien	alle
Vitamine Lösungsreagenzien	alle
Natriumsulfat	alle
flüchtigen Fettsäuren	alle
			0-15.000 mg/
L TOPO-TA Klonierungskit pCR® 4.0	Invitrogen, US
S.N.A.P. TM Miniprep Kit	Invitrogen, Großbritannien
Pure Link TM Quick Plasmid Miniprep Kit	Invitrogen