Las aguas residuales municipales se trata comúnmente con los procesos de lodos activados con el fin de reducir los sólidos en suspensión (SS), demanda biológica de oxígeno (DBO), de nitrógeno orgánico e inorgánico, y contenido de fósforo 5,6. El proceso de lodos activados, un medio de tratamiento secundario de aguas residuales, implica la oxidación del carbono orgánico en un tanque de aireación lleno de un licor mixto de las aguas residuales de entrada y de microorganismos heterótrofos reciclado (comúnmente conocida como lodo activado) 5-7. El licor mixto entra entonces en un relativamente grande clarificador (tanque de sedimentación), donde el lodo se asienta para la recolección más fácil, ya sea ser eliminados o reciclados de nuevo al tanque de aireación, mientras que el, aguas residuales tratadas aclarado puede seguir un tratamiento terciario o desinfección antes de ser liberado en aguas receptoras 5-7. La separación eficiente de las aguas residuales tratadas y los sólidos (lodos) en el clarificador secundario es esencial para la función apropiada de una erasistema de tratamiento de tewater, como cualquier lodos activados continuar más allá de los clarificadores aumentará la DBO y SS en el efluente 5-8.
Un número de procesos biológicos alternativos existe para el tratamiento secundario de las aguas residuales, que reducen o eliminan la necesidad de grandes tanques de clarificación, incluyendo el crecimiento adjunto (biofilm) reactores, biorreactores de membrana (MBR), y los reactores de lodo granular. En los reactores de biopelículas, la formación de biopelículas, en el que los microorganismos de forma natural agregada y adjuntar como una capa sobre una superficie sólida, permite la retención de biomasa y acumulación sin la necesidad de un tanque de clarificación. Reactores de biopelícula se pueden clasificar en tres tipos: reactores de lecho empacado, reactores de lecho fluidizado, y contactores biológicos rotatorios. Los reactores de lecho Almuerzos, tales como un filtro de escurrimiento y torres biológicas, utilizan una superficie de un sólido crecimiento estacionario 5,6. Los reactores de lecho fluidizado (FBR) dependen de la fijación de los microorganismos a las partículas,tales como arena, carbón activado granular (GAC), o cuentas de vidrio, que se mantienen en suspensión por una alta tasa de flujo ascendente 9,10. Rotación de reactores biológicos dependen de biopelículas formadas en los medios de comunicación adjuntos a un eje de rotación que permiten la biopelícula para ser alternativamente expuestas al aire y el líquido se está tratando 5,6. MBR utilizan unidades de filtración de membrana, ya sea dentro del biorreactor (configuración sumergido) o externamente a través de recirculación (configuración corriente lateral) 5,11. Las membranas sirven para lograr una buena separación de la biomasa y las partículas sólidas del líquido tratado 11,12. Reactores de lodo granular son reactores de flujo ascendente en el que la formación de gránulos extremadamente densas y bien de sedimentación de los microorganismos se produce cuando están expuestos a alta flujo ascendente de aire superficial velocidades 13.
Como otra alternativa al proceso de lodos activados, un sistema de reactor de flujo ascendente novela, que ahora se llama un biorreactor de alta densidad (HDBR), fue designed y construido por Ventas y Shieh (2006) para estudiar la eliminación de DQO por lodos activados de las corrientes de residuos sintéticos en bajas condiciones de F / M que se sabe que causan la formación de lodos de decantación pobres (es decir, aumento de volumen de lodos) 1,7,14. El sistema utilizado HDBR modificado reactores de lecho fluidizado que normalmente consisten en un reactor de flujo ascendente y un depósito de reciclaje externo. Reactores de lecho fluidizado se suelen funcionar con velocidades de flujo corriente de reciclo suficientemente alta para mantener el sustrato de crecimiento de biopelículas en suspensión pero bajas lo suficiente para que se retiene el sustrato biofilm-cubierto. A diferencia de reactores de lecho fluidizado, el HDBR describe en Sales y Shieh (2006) utilizó relativamente bajas tasas de flujo corriente de reciclo que, junto con aireación externo, impedían la interrupción de la zona de biomasa formada dentro del reactor 1. Estudios posteriores han demostrado la capacidad de este diseño del reactor para tratar con éxito una serie de flujos de nitrógeno mediante nitrificación / bacterias desnitrificantes 3,4. En todo espárragoIES formación de una zona de biomasa densa estable dentro del HDBR eliminó la necesidad de un proceso / sedimentación floculación externa a 1-4.
Como se presenta aquí, el uso de la HDBR para crecer cultivos densos también se ha probado en un fotobiorreactor (PBR) de configuración para el cultivo de algas. Se discuten las ventajas e inconvenientes de este novedoso sistema de reactor para el cultivo de algas y su potencial para superar un gran obstáculo en la comercialización de biocombustibles de algas asociadas con la biomasa de cosecha (es decir, una buena separación sólido-líquido 15,16). El siguiente protocolo describe los pasos necesarios para montar, puesta en marcha, muestra a partir, y mantener un HDBR con algas como la comunidad microbiana de interés. También se mencionan las variaciones en el protocolo de puesta en marcha y funcionamiento de las culturas heterótrofos y nitrificantes / desnitrificantes. Por último, las ventajas generales, desventajas, y las incógnitas de esta novela diseño del reactor se resaltarán.