Les eaux usées municipales est généralement traitée avec des procédés à boues activées afin de réduire les matières en suspension (MES), la demande biologique en oxygène (DBO), de l'azote organique et inorganique, et la teneur en phosphore de 5,6. Le procédé de boues activées, un moyen de traitement secondaire des eaux usées, entraîne l'oxydation du carbone organique dans un bassin d'aération rempli d'une liqueur mixte des eaux usées entrant et micro-organisme hétérotrophe recyclé (communément appelé boues activées) 5-7. La liqueur mixte entre alors dans une relativement grande clarificateur (de bassin de décantation) où la boue se dépose pour la collecte plus facile, soit être éliminés ou recyclés dans le bassin d'aération, tandis que le, les eaux usées traitées clarifié peut continuer à un traitement tertiaire ou la désinfection avant d'être libéré en eaux réceptrices 5-7. La séparation efficace des eaux usées traitées et des solides (boues) dans le décanteur secondaire est essentiel pour le bon fonctionnement d'un étéSystème de traitement des tewater, tout comme la boue activée en continuant au-delà des clarificateurs augmentera la DBO et SS dans l'effluent 5-8.
Un certain nombre de processus biologiques alternatives existent pour le traitement secondaire des eaux usées, qui réduisent ou éliminent la nécessité pour les grands réservoirs de clarification, y compris la croissance jointe (biofilm) réacteurs, bioréacteurs à membranes (MBR) de, et les réacteurs de boues granulaires. Dans les réacteurs à film biologique, la formation de biofilms, dans lequel les micro-organismes naturellement ensemble et fixer comme une couche sur une surface solide, permet la rétention et l'accumulation de la biomasse sans la nécessité d'une cuve de clarification. Biofilm réacteurs peuvent être classés en trois types: les réacteurs à lit garni, réacteurs à lit fluidisé, et contacteurs biologiques rotatifs. Des réacteurs à lit paniers, comme un filtres bactériens et des tours biologiques, utilisent une surface de croissance solide fixe 5,6. Les réacteurs à lit fluidisé (FBR) dépendent de la fixation de micro-organismes à des particules,tel que du sable, du charbon actif granulaire (GAC), ou des billes de verre, qui sont maintenus en suspension par un courant ascendant de vitesse élevé 9,10. Rotation des réacteurs biologiques dépendent de biofilms formés sur des supports fixés à un arbre rotatif permettant le biofilm pour être alternativement exposées à l'air et le liquide à traiter de 5,6. MBR membrane utilisent des unités de filtration, soit dans le bioréacteur (configuration immergée) ou en externe via recirculation (configuration courant latéral) 5,11. Les membranes servent à obtenir une bonne séparation de la biomasse et de particules solides à partir du liquide traité 11,12. Réacteurs de boue granulaire sont des réacteurs à flux ascendant dans lequel la formation de granules extrêmement dense et bien-décantation de micro-organismes se produit quand ils sont exposés à courant ascendant d'air superficielle des vitesses élevées 13.
Dans une autre variante au procédé à boues activées, un système de réacteur à courant ascendant roman, maintenant appelé un bioréacteur à haute densité (HDBR), était designed et construit par des ventes et Shieh (2006) pour étudier la DCO par boues activées à partir de flux de déchets synthétiques dans des conditions de faible F / M qui sont connus pour provoquer la formation de mauvaise boues de décantation (c.-à-gonflement des boues) 1,7,14. Le système de HDBR utilisée à jour réacteurs à lit fluidisé qui se composent typiquement d'un réacteur ascendant et un réservoir de recyclage externe. Réacteurs à lit fluidisé sont généralement utilisés avec des débits de flux de recyclage suffisamment élevées pour maintenir le substrat de croissance du biofilm en suspension mais suffisamment basse de sorte que le substrat recouvert d'un biofilm est conservée. Contrairement réacteurs à lit fluidisé, l'HDBR décrit dans les ventes et Shieh (2006) a utilisé des débits des cours d'eau de recyclage relativement faibles qui, avec l'aération externe, ont empêché la rupture de la zone de biomasse formée dans le réacteur 1. Des études ultérieures ont démontré la capacité de cette conception du réacteur pour traiter avec succès une gamme de flux d'azote à l'aide de nitrification / dénitrification bactéries 3,4. Dans tous les studies la formation d'une zone dense de la biomasse stable dans la HDBR a éliminé la nécessité d'un processus / d'une sédimentation de floculation externe 1-4.
Comme nous rapportons ici, l'utilisation de la HDBR de cultiver des cultures denses a également été testé dans un photobioréacteur (PBR) pour la configuration de la culture d'algues. Nous discutons les avantages et les inconvénients de ce nouveau système de réacteur pour la culture d'algues et de son potentiel pour surmonter un grand obstacle à la commercialisation de biocarburants d'algues associés à la récolte de biomasse (à savoir, une bonne séparation solide-liquide 15,16). Le protocole suivant décrit les étapes nécessaires à l'assemblage, au démarrage, à partir de l'échantillon, et de maintenir un HDBR avec des algues que la communauté microbienne d'intérêt. Variations dans le démarrage et le fonctionnement protocole de cultures hétérotrophes et nitrification / dénitrification seront également mentionnés. Enfin, les avantages, les inconvénients, générales et inconnues de cette nouvelle conception de réacteur seront mis en évidence.