Name: Un bioréacteur pour Novel Haute Culture de la densité des communautés microbiennes diverses (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-12-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 13 s
Description: Découvrez le bioréacteur à haute densité pour cultiver des communautés microbiennes mixtes et traiter les eaux usées azotées. Cette méthode innovante élimine le besoin de séparation externe.

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Les auteurs tiennent à remercier Aspen Walker de l’Université de Pennsylvanie pour son aide dans l’entretien du réacteur et la collecte d’échantillons.

1. Assemblée Réacteur <ol><li> Disposer les composants du réacteur selon le schéma de la figure 1. <ol><li> Placez le réacteur (R) sur une plaque de mélange, ajouter une barre d&#39;agitation dans le réacteur. Placez le réservoir de recyclage (RT) à côté de la plaque d&#39;agitation et le réacteur de telle sorte que l&#39;orifice d&#39;effluent (en haut) du réservoir est dirigée vers le bord de la table de laboratoire. </li><li> Placer le récipient de déchets (W) au-dessous de l&#39;orifice d&#39;effluent (en haut) de la cuve de recyclage (RT). Placez le réservoir d&#39;alimentation (FT) à côté du réservoir de recyclage (RT). Remarque: Le réservoir d&#39;alimentation a une capacité totale de 5 L. </li></ol></li><li> Fixez le réacteur (R) contre le basculement avec un stand et le collier de taille appropriée. De même, fixer le réservoir de recyclage (RT) pour empêcher le mouvement. </li><li> Insérez néoprène tubes de pompe péristaltique dans le recyclage (Pompe A) et nourrir têtes (Pompe B) de la pompe. Reportez-vous à la table des matières pour les spécifications de tubes supplémentaires. Installez les têtes de pompe sur les entraînements de pompe avec les vis dispoded avec les entraînements de pompe. </li><li> Connectez le tuyau de la pompe A aux ports sur le réacteur et le réservoir de recyclage. Insérez l&#39;extrémité de la tubulure de la pompe B dans le réservoir d&#39;alimentation et le réservoir de recyclage. Connectez le port du réacteur haut vers le réservoir de recyclage avec des tubes. Appliquer brides à la tubulure au niveau des ports du réacteur. Remarque: les communautés photosynthétiques peuvent bénéficier de l&#39;éclairage artificiel fourni par des lampes. </li></ol> 2. Préparation des solutions mères, Solutions Influent / d&#39;alimentation, et les algues Inoculant <ol><li> Préparer la solution minérale de stock. Ajouter ce qui suit à un 1 L fiole jaugée de 500 ml d&#39;eau déminéralisée: 200 g de bicarbonate de sodium, 40 g de phosphate monobasique de potassium, le sulfate de magnésium 4 g, 4 g de chlorure ferrique, 4 g de chlorure de calcium, 1 g de chlorure de cuivre, 1 g de cobalt chlorure hexahydraté, 1 g de chlorure de nickel hexahydraté, 1 g de sulfate de zinc heptahydraté. Ajouter un 400 ml supplémentaires d&#39;eau déminéralisée. Agiter vigoureusement pour encourager la dissolution de sels. Diss suivantsolution de sels, ajouter de l&#39;eau désionisée pour porter le volume total de solution à 1 L. </li><li> Préparer la solution d&#39;ammoniac stock. Dans une fiole jaugée de 1 litre, dissoudre 38.214 grammes de chlorure d&#39;ammonium dans environ 900 ml d&#39;eau désionisée. Après dissolution, ajouter de l&#39;eau désionisée pour porter le volume total à 1000 ml. Note: 1 ml de solution d&#39;achat d&#39;actions dilué à 1 L donne un 10 mg L -1 NH 4 + -N solution. </li><li> Préparer la solution de nitrate de stock. Dans une fiole jaugée de 1 litre, on dissout 72,413 g de nitrate de potassium dans environ 900 ml d&#39;eau désionisée. Après dissolution, ajouter de l&#39;eau désionisée pour porter le volume total à 1000 ml. Note: 1 ml de solution d&#39;achat d&#39;actions dilué à 1 L donne un 10 mg L -1 NO 3 - -N solution. </li><li> Préparer la solution d&#39;alimentation / affluent. Pour faire une solution d&#39;alimentation contenant 20 mg L -1 NH 4 + -N et 20 mg L -1 NO 3 - -N, diluer 2 ml d&#39;unemmonia solution de stock et 2 ml de solution de nitrate d&#39;achat d&#39;actions à 1 L volume total. Avant la dilution, ajouter 0,5 ml de solution minérale / L de solution réalisés. Préparer 5 litres d&#39;affluent au total pour démarrer le réacteur. </li><li> Préparer l&#39;inoculant des algues. <ol><li> Recueillir un grand volume (au moins 10 L) d&#39;eau à partir d&#39;un corps de l&#39;eau contenant des algues comme un ruisseau ou un étang. Laisser les algues à régler en laissant les échantillons d&#39;eau au repos pendant 24 heures. </li><li> Décanter et jeter le (non-algues contenant) l&#39;eau claire au sommet des échantillons, laissant une suspension d&#39;algues concentrée dans les bouteilles d&#39;échantillon. Combinez la suspension d&#39;algues de tous les échantillons dans un récipient et répéter la décantation et étapes de décantation. </li><li> Mesurer la biomasse au sein de l&#39;échantillon concentré. <ol><li> Séchez un filtre à vide de papier (filtre à vide de 0,45 um MCE) et d&#39;aluminium peser bateau O / N dans un four qui a été réglé à 103 ° C Après refroidissement dans un dessiccateur pendant 30 min à température ambiante mesurer la combined masse du filtre et peser bateau. </li><li> On filtre sous vide de 20 ml de concentré suspension d&#39;algues et retourner le filtre et peser bateau au four pour sécher O / N. </li><li> Mesurer la masse combinée du filtre et peser bateau. Calculer la densité de la biomasse à l&#39;intérieur de l&#39;échantillon concentré. Remarque: Le volume total d&#39;échantillon d&#39;eau que les enquêteurs devront recueillir dépendra de la masse d&#39;eau de la source. </li></ol></li></ol></li></ol> 3. L&#39;ensemencement et démarrage du réacteur <ol><li> Ajouter 750 ml de solution d&#39;alimentation dans le réacteur. Remplir le réservoir de recyclage avec 500 ml de solution d&#39;alimentation. </li><li> Utiliser une pipette pour ajouter longue doucement inoculer une suspension contenant 1,5 g d&#39;algues près du fond du réacteur. Laisser l&#39;inoculum se déposer au fond du réacteur, assurer ce par observation visuelle, avant de passer à l&#39;étape suivante. </li><li> Une fois que les cellules se sont installés, retirez les colliers de serrage et tourner sur la pompe A à un débit lent (10 revolutions min -1/38 ml min -1). L&#39;air emprisonné dans le tube sera expulsé dans le réacteur. Remarque: L&#39;addition de 750 ml dans le réacteur permet d&#39;éviter toute biomasse perturbé par la pompe à partir de la sortie du réacteur. Presser le tube pour assurer que tout l&#39;air a été expulsé. </li><li> Ajouter graduellement la solution d&#39;alimentation vers le réservoir de recyclage en tant que la solution est pompée dans le réacteur. Continuer l&#39;addition jusqu&#39;à ce que à la fois le réacteur et le réservoir de recyclage sont à pleine capacité et commence effluents pour sortir de la cuve de recyclage via le port haut. Remarque: Le volume de la solution d&#39;alimentation pour être ajouté à la cuve de recyclage varie avec le volume de l&#39;inoculum ajouté dans le réacteur. </li><li> Verser la solution d&#39;alimentation restant dans le réservoir d&#39;alimentation. </li><li> Régler la pompe de recyclage (Pompe A) à 19 tours min -1, établissant un débit de recyclage de 72,5 ml min -1. Observer les algues grenier commencent à partir du fond du réacteur. En utilisant les graduations sur le réacteur, déterminer le bi d&#39;alguesomass hauteur de la zone. Assurez-vous que la hauteur est constante avant de passer à l&#39;étape suivante. </li><li> Tournez sur la plaque de mélange à très basse vitesse; une valeur de 1 ou 2 est approprié de commencer. La barre de mélange aidera à lofting biomasse plus loin, mais mélange agressif provoquer des algues de quitter le réacteur, entrer dans le réservoir de recyclage, et laisser dans l&#39;effluent. Réglez la vitesse de mélange à un réglage nécessaire d&#39;établir une limite d&#39;algues clairement l&#39;intérieur du réacteur (figure 2A); la zone de biomasse d&#39;algues doit être d&#39;environ 10 à 15 cm de hauteur. </li><li> Démarrer la pompe d&#39;alimentation après avoir observé une frontière claire entre la prise d&#39;algues et le fluide du réacteur. Régler la pompe à 25 tours min -1, en ​​établissant un débit de 1,5 ml min -1. Observer la sortie de fluide de l&#39;orifice réacteur effluent due à la gravité et du déplacement provoqué par le courant d&#39;arrivée entrant. </li></ol> 4. Collecte et analyse des échantillons <ol><li> Mener des activités de collecte de l&#39;échantillon priou pour de la maintenance du système de réacteur. Recueillir 20 ml d&#39;échantillons d&#39;effluents et influents quotidienne. Prélever des échantillons d&#39;effluents de l&#39;intérieur du réservoir de recyclage. Prélever des échantillons de l&#39;influent directement à partir du réservoir d&#39;alimentation. </li><li> Des échantillons de filtre sous vide pour éliminer les solides avant le stockage et l&#39;analyse suspendus. </li><li> Stocker l&#39;affluent et les échantillons d&#39;effluents à -20 ° C jusqu&#39;à une analyse plus approfondie. Limiter le nombre de cycles de gel-dégel échantillons sont soumis. Si nécessaire, des échantillons peuvent être divisés en aliquotes pour maintenir l&#39;intégrité de l&#39;échantillon. </li><li> Procéder à une analyse de l&#39;échantillon de nitrate, nitrite, l&#39;ammoniac et utilisant des techniques standard 17. Remarque: Les auteurs utilisés chromatographie ionique (IC) pour produire les résultats présentés ici. Reportez-vous à la table des matières pour la spécification. </li></ol>

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<li>Krohn-Molt, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metagenome+survey+of+a+multispecies+and+alga-associated+biofilm+revealed+key+elements+of+bacterial-algal+interactions+in+photobioreactors%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Environ+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Metagenome survey of a multispecies and alga-associated biofilm revealed key elements of bacterial-algal interactions in photobioreactors.</a> Appl Environ Microbiol. 79 (20), 6196-6206 (2013).</li>
<li>Cooper, E. D., Bentlage, B., Gibbons, T. R., Bachvaroff, T. R., Delwiche, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metatranscriptome+profiling+of+a+harmful+algal+bloom%5BTitle%5D)+AND+%22Harmful+Algae%22%5BJournal%5D)">Metatranscriptome profiling of a harmful algal bloom.</a> Harmful Algae. 37, 75-83 (2014).</li>
</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer et déclarent qu’ils n’ont pas d’intérêts financiers concurrents.

Cette section commence par une discussion des variations de protocole nécessaires pour régler des problèmes opérationnels possibles ainsi que l&#39;aide de différentes communautés microbiennes. Les points forts de ce modèle de réacteur seront discutés, y compris la capacité de gouverner le contrôle des flux d&#39;oxygène et la formation de flocs de haute densité dans le réacteur. Les défis actuels et les possibilités d&#39;investigation seront également mentionnés. Nuances de protocole e...

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&#39;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&#39;oxydation du carbone organique dans un bassin d&#39;aération rempli d&#39;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&#39;aération, tandis que le, les eaux usées traitées clarifié peut continuer à un traitement tertiaire ou la désinfection avant d&#39;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&#39;un étéSystème de traitement des tewater, tout comme la boue activée en continuant au-delà des clarificateurs augmentera la DBO et SS dans l&#39;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&#39;accumulation de la biomasse sans la nécessité d&#39;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&#39;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&#39;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&#39;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&#39;un biofilm est conservée. Contrairement réacteurs à lit fluidisé, l&#39;HDBR décrit dans les ventes et Shieh (2006) a utilisé des débits des cours d&#39;eau de recyclage relativement faibles qui, avec l&#39;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&#39;azote à l&#39;aide de nitrification / dénitrification bactéries 3,4. Dans tous les studies la formation d&#39;une zone dense de la biomasse stable dans la HDBR a éliminé la nécessité d&#39;un processus / d&#39;une sédimentation de floculation externe 1-4. Comme nous rapportons ici, l&#39;utilisation de la HDBR de cultiver des cultures denses a également été testé dans un photobioréacteur (PBR) pour la configuration de la culture d&#39;algues. Nous discutons les avantages et les inconvénients de ce nouveau système de réacteur pour la culture d&#39;algues et de son potentiel pour surmonter un grand obstacle à la commercialisation de biocarburants d&#39;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&#39;assemblage, au démarrage, à partir de l&#39;échantillon, et de maintenir un HDBR avec des algues que la communauté microbienne d&#39;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.

<table><tbody><tr><td>Pierre d’aération</td><td>Alita</td><td>AS-3015C</td><td></td></tr><tr><td>Aérateur</td><td>Top Fin</td><td>Air-1000</td><td></td></tr><tr><td>Chlorure d’ammonium</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A9434</td><td></td></tr><tr><td>Colonne d’analyse d’anions</td><td>Shodex</td><td>IC SI-52 4E</td><td></td></tr><tr><td>Bécher (600 ml)</td><td>Corning Pyrex</td><td>1000-600</td><td>Utilisé comme cuve de mélange (MV). Ajout de cannelures de tuyau au fond et de niveaux de 500 ml. Diamètre extérieur des cannelures du tuyau 3/8".</td></tr><tr><td>Chlorure</td><td>de calcium Sigma Aldrich</td><td>C5670</td><td></td></tr><tr><td>Colonne d’analyse cationique</td><td>Shodex</td><td>IC YS-50</td><td></td></tr><tr><td>Chlorure de cobalt hexahydraté</td><td>Sigma Aldrich</td><td>C8661</td><td></td></tr><tr><td>Chlorure de cuivre</td><td>Sigma Aldrich</td><td>222011</td><td></td></tr><tr><td>Chlorure ferrique</td><td>Sigma Aldrich</td><td>157740</td><td></td></tr><tr><td>Filtre (sous vide)</td><td>Fisherbrand</td><td>09-719-2E</td><td>0,45 &#956 ; m filtre à membrane, MCE, 47&nbsp ; mm de diamètre</td></tr><tr><td>Cylindre gradué (1 000 ml)</td><td>Corning Pyrex</td><td>3025-1L</td><td>Utilisé comme cuve de réacteur (R). Ajout de cannelures de tuyau au fond, 500 ml, et 1 L. Diamètre extérieur des cannelures du tuyau 3/8".</td></tr><tr><td>HPLC/IC</td><td>Shimadzu</td><td>Prominence</td><td></td></tr><tr><td>Sulfate</td><td>de magnésium Sigma Aldrich</td><td>M2643</td><td></td></tr><tr><td>Variateur de vitesse Masterflex L/S</td><td>Masterflex</td><td>07553-50</td><td>Variateur pour pompes de recyclage et d’alimentation (2 nécessaires)</td></tr><tr><td>Chlorure de nickel hexahydraté</td><td>Sigma Aldrich</td><td>N6136</td><td></td></tr><tr><td>Nitrate de potassium</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P8291</td><td></td></tr><tr><td>(Monobasique) Phosphate de potassium</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P5655</td><td></td></tr><tr><td>Tête de pompe</td><td>Masterflex</td><td>07018-20 Tête de</td><td>pompe recyclée</td></tr><tr><td>Tête de pompe</td><td>Masterflex</td><td>07013-20</td><td>Tête de pompe d’alimentation</td></tr><tr><td>Tube de pompe</td><td>Masterflex</td><td>6404-18</td><td>Tube de pompe de recyclage</td></tr><tr><td>Tube de pompe</td><td>Masterflex</td><td>6404-13</td><td>Tube de pompe d’alimentation</td></tr><tr><td>Sodium bicarbonate</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S5761</td><td></td></tr><tr><td>Sulfate de zinc heptahydraté</td><td>Sigma Aldrich</td><td>Z0251</td><td></td></tr></tbody></table>

un bioréacteur pour novel haute culture de la densité des communautés microbiennes diverses

A Novel Bioreactor for High Density Cultivation of Diverse Microbial Communities

Une nouvelle conception de réacteur, baptisée bioréacteur à haute densité (HDBR), est présentée pour la culture et l’étude des communautés microbiennes à haute densité. Des études antérieures ont évalué les performances du réacteur pour l’élimination de la DCO1 et des espècesd’azote 2 à 4 par les bactéries hétérotrophes et chimioautotrophes, respectivement. La conception HDBR élimine la nécessité de procéder à des processus externes de floculation/sédimentation tout en produisant des effluents contenant peu de solides en suspension. Dans cette étude, le HDBR est appliqué en tant que photobioréacteur (PBR) afin de caractériser les caractéristiques d’élimination de l’azote d’une communauté microbienne photosynthétique à base d’algues. Comme il a été mentionné précédemment pour la conception du HDBR, une zone de biomasse stable a été établie avec une délimitation claire entre la partie biologiquement active du réacteur et le fluide du réacteur de recyclage, ce qui a donné lieu à un faible effluent de solides en suspension. On a observé que la communauté d’algues du HDBR absorbait 18,4 % des espèces azotées totales de l’affluent. Les concentrations variables de NH4+ et de NO3- dans l’aliment n’ont pas eu d’effet sur l’élimination du NH4+ (n = 44, p = 0,993 et n = 44, p = 0,610 respectivement), tandis que la concentration de NH4+ dans l’aliment s’est avérée négativement corrélée à l’élimination du NO3- (n = 44, p = 0,000) et que la concentration de NO3- dans l’aliment était positivement corrélée avec le NO3- élimination (n = 44, p = 0,000). L’élimination constante de NH4+, combinée à l’accumulation d’espèces d’azote oxydées à des flux élevés de NH4+, indique la présence de bactéries oxydantes d’ammoniac et de nitrite au sein de la communauté microbienne.

Le HDBR a été utilisé pour cultiver des algues sur plusieurs rapports de concentrations d&#39;ammoniaque et influent nitrate, tout en maintenant une teneur totale en azote dans la charge à 40 mg -NL -1. Influent et des échantillons d&#39;effluents ont été prélevés quotidiennement; Des échantillons de densité de la biomasse ont été prélevés au début et à la fin de chaque état. Le réacteur a fallu en moyenne 3-5 jours pour atteindre l&#39;état d&#39;équilibre après conditions ont été modifiées. Sur une large ga...

Une nouvelle conception de réacteur, baptisée bioréacteur à haute densité (HDBR), est présentée pour la culture et l’étude des communautés microbiennes à haute densité. Ici, le HDBR est appliqué avec succès dans une configuration de photobioréacteur (PBR) pour l’étude du métabolisme de l’azote par une communauté d’algues mixtes à haute densité.

Un bioréacteur pour Novel Haute Culture de la densité des communautés microbiennes diverses

A novel reactor design, coined a high density bioreactor (HDBR), is presented for the cultivation and study of high density microbial communities. Past ...

L'objectif général de cette conception de bioréacteur et de cette expérience est de démontrer la culture d'une communauté photosynthétique mixte très dense dans un bioréacteur innovant afin de traiter efficacement les eaux usées. Cette méthode peut être utilisée pour répondre à des questions essentielles telles que la conception et l'exploitation de bioréacteurs algals en vue de la dépollution des effluents, ainsi que la culture de biomasse algale. Le principal avantage de cette technique réside dans la culture de biomasse algale à haute densité sans recourir à des méthodes de séparation externes.Notre première idée pour cette application est née lorsque nous avons réalisé que ce système de bioréacteur à haute densité était très efficace pour faire croître des bactéries hétérotrophes à partir de boues activées dans le traitement des composés organiques présents dans les eaux usées, ainsi que des bactéries autotrophes nitrifiantes et dénitrifiantes dans l'élimination de l'ammoniac, un contaminant azoté des eaux usées. Cette procédure est démontrée par Thomas Thompson, étudiant A-B-S-M-S à l'Université Drexel, qui est également en stage coopératif et technicien dans mon laboratoire. Pour commencer, placez le réacteur sur une plaque agitante et ajoutez une barre d'agitation dans le réacteur.Placer le réservoir de recyclage à côté de la plaque agitatrice et du réacteur de manière à ce que le port de sortie du réservoir soit orienté vers le bord de la paillasse. Placer le contenant de déchets sous le port de sortie du réservoir de recyclage. Ensuite, placer le réservoir d'alimentation à côté du réservoir de recyclage.Fixer le réacteur solidement à l'aide d'un support et d'une pince de taille appropriée afin d'éviter tout renversement. Insérer un tube en néoprène pour pompe péristaltique dans les têtes de pompe de recyclage et d'alimentation. Installer les têtes de pompe sur les moteurs de pompe à l'aide des vis fournies avec les moteurs de pompe.Ensuite, reliez le tuyau de la pompe A aux orifices du réacteur et du réservoir de recyclage. Insérez l'extrémité du tuyau de la pompe B dans le réservoir d'alimentation et dans le réservoir de recyclage. Reliez l'orifice supérieur du réacteur au réservoir de recyclage à l'aide d'un tuyau.Enfin, appliquez des pinces sur les tubes aux orifices du réacteur. Préparez cinq litres de solution d'entrée ou d'alimentation pour démarrer le réacteur. Ajoutez d'abord 0,5 millilitre de solution minérale par litre de solution préparée.Ensuite, diluez deux millilitres de solution mère d'ammoniaque et deux millilitres de solution mère de nitrate à un volume total d'un litre. Ajoutez 750 millilitres de la solution nutritive dans le réacteur. Remplissez le réservoir de recyclage avec 500 millilitres de solution nutritive.Utilisez une pipette longue pour ajouter délicatement une suspension d'inoculum contenant 1,5 gramme d'algues près du fond du réacteur. Laissez l'inoculum se déposer au fond du réacteur, comme en attesté par une observation visuelle, avant de passer à l'étape suivante. Placez la pierre d'aération dans le réservoir de recyclage et mettez-la en marche.Une fois que les cellules se sont déposées, retirez les pinces du tube et mettez la pompe A en marche à un débit lent. À l’aide des commandes de l’unité d’entraînement de la pompe, ajoutez progressivement la solution d’alimentation au réservoir de recyclage pendant que la solution est pompée vers le réacteur. Poursuivez l’ajout jusqu’à ce que le réacteur et le réservoir de recyclage soient pleins et que l’effluent commence à s’écouler.Commence à sortir du réservoir de recyclage par le port supérieur. Verser la solution d'alimentation restante dans le réservoir d'alimentation. Ensuite, régler la pompe a à 19 tours par minute, établissant ainsi un débit de recyclage de 72,5 millilitres par minute.Observer les algues commencer à s'élever depuis le fond du réacteur en utilisant les graduations sur le réacteur. Déterminer la hauteur de la zone de biomasse algale. S'assurer que la hauteur est constante avant de passer à l'étape suivante.Lors du réglage de la vitesse de la plaque d'agitation, il est essentiel de surveiller la hauteur et la stabilité de la biomasse algale afin d'éviter toute perte de biomasse. Des ajustements progressifs modernes de la vitesse de la barre d'agitation permettent d'éviter ce phénomène. Mettez la plaque d'agitation en marche à très basse vitesse.Un réglage de un ou deux est approprié pour commencer. La barre d'agitation aidera à soulever davantage la biomasse, mais un mélange trop agressif provoquera la formation d'algues. Pour quitter le réacteur, entrez dans le réservoir de recyclage et sortez par l'effluent.Démarrer la pompe d'alimentation. Après avoir observé une frontière nette entre le bouchon algal et le liquide du réacteur, régler la pompe à 25 tours par minute, établissant ainsi un débit de 1,5 millilitre par minute. Observer le liquide du réacteur sortant par le port de sortie sous l'effet de la gravité et du déplacement causé par le courant entrant.Effectuez les activités de prélèvement d'échantillons avant d'effectuer l'entretien du système de réacteur. Prélevez 20 millilitres d'échantillons d'effluent et d'influent quotidiennement. Prélevez les échantillons d'effluent à l'intérieur du réservoir de recyclage.Prélevez des échantillons d'influence directement depuis le réservoir d'alimentation sous vide. Filtrez les échantillons afin d'éliminer les matières en suspension avant leur stockage et leur analyse. Conservez les échantillons d'entrée et de sortie à moins 20 degrés Celsius jusqu'à analyse ultérieure.Limiter le nombre de cycles de congélation-décongélation. Les échantillons sont soumis afin de réaliser finalement l'analyse des échantillons pour le nitrate, le nitrite et l'ammoniac en utilisant des techniques standard. Une élimination de l'ammoniac a été observée sur toutes les plages de composition en pieds, mais l'ampleur de l'élimination de l'ammoniac n'a pas été significativement affectée par l'influence de la composition en ammoniac.De même, l'élimination de l'ammoniac n'a pas été significativement affectée par l'influence de la composition en nitrate, bien que l'accumulation de nitrate ait été observée dans le réacteur au cours de la plupart des compositions du flux entrant. L'élimination du nitrate était négativement corrélée à la composition initiale en ammoniac, tandis que l'élimination du nitrate était positivement corrélée à la concentration initiale en nitrate. L'élimination de l'ammoniac concomitante à la formation de nitrate suggère la présence, au sein de la communauté mixte, de bactéries oxydant l'ammoniac et des bactéries oxydant le nitrite, et indique que ces organismes participent à la transformation des espèces azotées dans le réacteur.L'oxygène nécessaire aux bactéries oxydant l'ammoniac et le nitrite serait fourni par l'aération dans le réservoir de recyclage et transporté à travers la zone de biomasse dans le réacteur via la pompe de recyclage. En plus de la composition chimique du fluide entrant et de la surveillance du fluide sortant, on a constaté que la teneur en matières en suspension dans le réacteur constitue un bon indicateur des effondrements de population. De grandes variations soudaines dans la composition de l'alimentation peuvent avoir des effets néfastes sur la communauté microbienne et entraîner des pannes du réacteur.Par conséquent, les plannings de composition des aliments doivent être soigneusement choisis afin d'éviter de tels incidents, même si. Bien que cette méthode puisse fournir des informations sur les systèmes bactériens algaires fonctionnant dans ce photobioc, nous pouvons également étudier les bactéries hétérotrophes provenant de boues activées dans le système, ainsi que les bactéries nitrifiantes et dénitrifiantes, les bactéries oxydantes et les organismes captants de phosphate. Une fois maîtrisé, un bioréacteur à haute densité peut être assemblé et mis en place en moins de deux heures par jour. Des activités telles que le prélèvement d'échantillons et la préparation d'ILU devraient prendre environ une heure. Nous espérons que cette démonstration encouragera d'autres chercheurs à adopter ce réacteur afin d'étudier d'autres systèmes microbiens.Merci d'avoir regardé et bonne chance avec vos expériences.

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