פיתוח של Sulfidogenic בוצה מים משקעים וטריכלוריטן הפחתה בכור שמיכת Upflow אנאירובית בוצה

סיכום

הפחתת סולפט מיקרוביאלית היא תהליך בעל חשיבות רבה בביוטכנולוגיה סביבתית. הצלחת הכורים הסולפידוגניים תלויה בין היתר בהרכב המיקרוביאלי של הבוצה. כאן, אנו מציגים פרוטוקול לפיתוח בוצה גופרתית ממשקעי נביעות הידרותרמיות בכור UASB למטרות דה-כלור רדוקטיבי.

תקציר

החשיבות של הפחתת סולפט מיקרוביאלית מסתמכת על היישומים השונים שהיא מציעה בביוטכנולוגיה סביבתית. הפחתת סולפט מהונדסת משמשת בטיפול בשפכים תעשייתיים להסרת ריכוזים גדולים של סולפט יחד עם דרישת החמצן הכימית (COD) ומתכות כבדות. הגישה הנפוצה ביותר לתהליך היא עם ביו-ריאקטורים אנאירוביים בהם מתקבלת בוצה סולפידוגנית באמצעות התאמה של בוצה גרגירית מתאנוגנית בעיקר לסולפידוגנזה. תהליך זה עשוי להימשך זמן רב ולא תמיד מבטל את התחרות על המצע בשל הימצאותם של מתאנוגנים בבוצה. בעבודה זו, אנו מציעים גישה חדשה להשגת בוצה סולפידוגנית שבה משקעי נביעות הידרותרמיות הם המקור המקורי למיקרואורגניזמים. הקהילה המיקרוביאלית שהתפתחה בנוכחות סולפט וחומצות שומן נדיפות רחבה מספיק כדי לקיים הפחתת סולפט לאורך תקופה ארוכה מבלי להפגין עיכוב עקב סולפיד.

פרוטוקול זה מתאר את ההליך ליצירת הבוצה מהמשקעים בכור מסוג שמיכת בוצה אנאירובית (UASB). יתר על כן, הפרוטוקול מציג את ההליך להדגמת יכולתה של הבוצה להסיר על ידי דה-כלור רדוקטיבי מודל של מזהם אורגני רעיל ביותר כגון טריכלורואתילן (TCE). הפרוטוקול מחולק לשלושה שלבים: (1) היווצרות הבוצה וקביעת פעילותה להפחתת הסולפט ב-UASB, (2) הניסוי להסרת ה-TCE על ידי הבוצה, ו-(3) זיהוי מיקרואורגניזמים בבוצה לאחר הפחתת ה-TCE. למרות שבמקרה זה המשקעים נלקחו מאתר שנמצא במקסיקו, יצירת בוצה גופרתית באמצעות הליך זה עשויה לעבוד אם לוקחים מקור אחר של משקעים מכיוון שמשקעים ימיים הם מאגר טבעי של מיקרואורגניזמים שעשויים להיות מועשרים בחיידקים מפחיתי סולפט.

מבוא

אחת התרומות החשובות ביותר לביוטכנולוגיה הסביבתית היה העיצוב של bioreactors בי הבוצה משמשת (הבידוד) הייתה מסוגלת לבצע בתנאי סולפט הפחתה. הפחתת סולפט (SR) מאפשרת הטיפול בזרמי שפכים המכילים ריכוז גבוה של חומצה גופרתית בנוסף להסרת הזמנית של COD, מתכות כבדות ומזהמים אורגניים, עובדה שהופכת את SR אופייני רצויה של הבוצה ^1. כמה דוגמאות של שפכים מזוהמים עם סולפט מגיעות מתעשיות הבורסקי, נייר, תרופות והייצור כימי ^1. עם זאת, רוב הספרות מתייחס לsulfidogenic בוצה כאשר בוצת גרגירי Methanogenic הותאמה לsulfidogenesis ^2. הסתגלות זו מושגת בדרך כלל על ידי מניפולציה של COD / SO ₄ ² היחס בbioreactor והוספת כימיקלים לעכב methanogens ^ב2,3 הבוצה. בנוסף לזמן הארוך שמ 'איי דורשים ההיווצרות של גרגרי sulfidogenic, התחרות בין methanogens מוריד סולפט והסובלנות של הבוצה לריכוזים גבוהים של גופרי הוא חלק מהבעיות העיקריות שעלולות להתעורר אם בוצת sulfidogenic משמשת בbioreactor מתקבלת מהעיבוד של בעיקר בוצת Methanogenic סולפט הפחתת תנאים. בעבודה זו, אנו מתארים את ההליך לקבלת בוצה בעיקר sulfidogenic ממשקעי פתחים הידרותרמיות (Punta Mita, Nayarit, מקסיקו) בשמיכת בוצת כור אנאירובי upflow (UASB), ולאחר מכן אנו מעריכים סולפט צמצום פעילות לאורך זמן ולערוך ניסוי כדי להעריך את בקשתו על dechlorination המצמצם. המיקום של המשקעים נבחר משום שהוא כבר דווח כי באתר שיש היווצרות של סולפידים בשל פעילות סולפט הפחתה הוצגה על ידי קהילת החיידקים המאכלסת מקום המסוים ^ש4.

יש לנתקיתרונות אל בקבלת בוצת sulfidogenic זה ממשקעים מעל התאמת בוצת גרגירי Methanogenic לsulfidogenesis. חלק מיתרונות אלה הם: (1) זה לא הכרחי כדי ליצור גרגרים לbioreactor לפעול, (2) הבוצה סובלת ריכוזים גבוהים יחסית של גופרי בהשוואה לאחרים UASB הפועלים עם בוצת Methanogenic מותאמת, ו- (3) אין אין תחרות על מצע עם methanogens גם אם אצטט משמש בתערובת של חומצות שומן נדיפות שנכללה במדיום התרבות כדי לקדם את הקמתה של הבוצה.

כך נהג לקדם sulfidogenesis בגלל משקעים ימיים הם בריכה טבעית של מגוון רחב של מיקרואורגניזמים כגון סולפט הפחתת חיידקים, תסיסת חיידקים וdehalogenating חיידקים רק כדי להזכיר כמה ^5,6. הסוג של קונסורציום התפתח ממשקעים ימיים על ידי שימוש בפרוטוקול זה עשוי להפגין יעילות בהפחתת סולפט ולכן, של גבוה ulfate צמצום פעילות לאורך זמן וסובלנות גבוהה לגופרתי בריכוזים גבוהים יותר מאשר דווח כרעיל לmethanogens וחיידקים סולפט הפחתה. מצד השני, סביר להניח שיכולת dehalogenating מוצגת גם במשקעים על ידי ביצוע הפרוטוקול מוצע כאן, אבל זה עשוי להיות תלוי בקהילת החיידקים המקורית. הנחה זו על סמך העובדה שdechlorination המצמצם יכול להתרחש גם על ידי נשימה או cometabolism, שני המצבים שעשויים להיות מקודם בקהילת החיידקים הימית ^7. הטיפוח של המשקעים להשיג הבוצה נערך על ידי שימוש בתערובת של אצטט, propionate ווטיראט כמצע כי חומצות שומן נדיפות אלה משמשות בכמה זנים של חיידקי סולפט הפחתה. חומצות אלו הן גם הסוג של תרכובות פחמן לעתים קרובות נמצאות במשקעים ימיים, על פי כמה דיווחים בספרות על חומר פחמני במשקעי ים ^5,6.

תוכן "> לבסוף, חלק מהתרכובות הרעילות ביותר שנמצאות בגוף מי תהום ומים אחרים ברחבי העולם הם הממסים כלור כגון טריכלורואתילן (TCE) או perchlorethylene (PCE). תרכובות אלה הן רעילות לא רק לאדם אלא גם למיקרואורגניזמים, בעיקר TCE, שעדיין נחשב למזהם עדיפות על ידי הסוכנות להגנת הסביבה בארה"ב ^8. בעבודה זו הצענו ניסוי שבו בוצת sulfidogenic נבדקה על יכולתה של הפחתת TCE בריכוזים הנמצאים ב מגוון דיווח לפירוק תרכובות כלור בתנאי Methanogenic ^9,10. ראוי להזכיר כי רוב המחקר על פירוק תרכובות כלור נערך בתנאי Methanogenic ^9,10. אנו רואים כי הניסוי עם TCE המוצע בפרוטוקול זה הוא דוגמא טובה ליישומים הפוטנציאליים של הבוצה. מטרת ניסוי זה הייתה לדוארלהעריך את הסובלנות של הבוצה לTCE והשפעת TCE על סולפט הפחתת פעילות. אם ניקח בחשבון שרוב המחקר על פירוק תרכובות כלור מתבצע בתנאי Methanogenic, פרוטוקול זה מצביע על היווצרות בוצה ניתן להשתמש בו זמנית ל: (1) להסיר סולפט, (2) להסיר את COD ו( 3) להסיר תרכובות כלור. צעד נוסף יכול להיות להעריך את הבוצה בהסרה הזמנית של TCE ומתכות כבדות (בנוסף לסולפט וCOD), שני תנאים שלא ניתן להעריך בתנאי Methanogenic.

פרוטוקול

באיור 1. תכנית לצעדים של הפרוטוקול. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

1. איסוף ימי משקעים לכינונה של הבוצה

1. לזהות אזור או קרוב לפתחים הידרותרמיות (בשל נוכחותם של סולפידים, אשר עשוי להצביע על פעילות סולפט גבוהה הפחתה) או לאזור שבו פסולת של חומר אורגני היא לגילוי נגיש התת ימי.
2. לצורך עבודה זו, לקחת קילוגרם כ 3 או 4 של משקעים ולנקז את המים מהדגימות. מניחים את הדגימות בשקיות פלסטיק כהות. אין צורך בקירור.
3. פעם אחת במעבדה, לשמור את השקיות עם הדגימות במקרר אם הם לא הולכים להיות בשימוש באופן מיידי. לצורך העבודה, SAMP זהles יכול להיות במקרר במשך שבועות או חודשים לפני השימוש בהם.
4. קח חלק גדול ממדגם המשקעים (כלומר, 1 קילוגרם או 2) ולהשתמש ברשת מתאימה (0.2 סנטימטרים) לחסל ממשקעי הפסולת הגדולה של חומר פחמני שניתן למצוא או כמה סלעים שעשויות להיות נוכח.
   הערה: במקרה זה רשת של קוטר 0.20 סנטימטר (.0767 ב) שימשה אבל זה יכול להיות בגודל שונה על פי גודל החלקיקים במדגם.
   1. לאחר שעבר את המשקעים דרך הרשת, לערבב את החלק שנבחר כדי לקדם את החלק הוא הומוגנית.
   2. לקחת דגימות קטנות מופרדות (כלומר, 2 עד 3 גרם) כדי לקבוע את המוצקים מרחפים נדיפים תוכן (VSS) על ידי ביצוע השיטות סטנדרטי ^11.
      הערה: ראה איור 2 לצעדים 1.2-1.4.

איור 2. תמונות של הדגימות משקעים.דגימות משקעות () רק לאחר שנלקחו. מדגם משקעים (ב ') לאחר שעברה דרך הרשת. לדוגמא (ג) נלקחה לשקילת נחישות לפני מוצקים מרחפים נדיפים (VSS). צלחת פטרי לא צריכה להיות מעוקרת. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

2. bioreactor על הגדר

1. לצורך עבודה זו, להשתמש בכור זכוכית UASB עם סך עבודה נפח של 3 ל לחלופין, להשתמש בכור זכוכית נפח 1 ליטר או 2.
2. בהתבסס על תוכן VSS של המשקעים לחשב את כמות המשקעים שישמש כבידוד להשיג 5 גרם של VSS ב 1 ל
3. קח בחשבון שאם כמות המשקעים לאחר החישוב היא גדולה מדי, אז כ -25% עד 30% בנפח של bioreactor צריך להיות נכבש על ידי המשקעים במקום.
   1. רשום את תוכן VSS מאז אותוישתנה כאשר קהילת החיידקים מועשרת בbioreactor. תוכן VSS נחוץ לחישובים של סולפט הפחתת פעילות בbioreactor.
4. ודא שהריכוז הסופי של הפתרון הבינוני וחיץ הבסיסי בbioreactor דומה שלדווח על ידי אל-בראחס גררו et. (2014) ^12.
   1. ודא שהכרכים האחרונים של המשקעים, בינוני בסיסית, פתרון חיץ וחומצות שומן נדיפות שווים סופי העבודה הנפח של הכור. המתכון הבינוני הבסיס ¹² מכיל הריכוזים המתאימים לפתרון מתכות קורט ויטמינים.
   2. הכן פתרון מניות של מדיום בסיסי ופתרון חיץ בריכוז מתאים להיקף העבודה של הכור בשימוש (כלומר, 2, 3 או פי 4 יותר מרוכזים מאשר דווח בשלב 2.4) כדי להבטיח שכאשר הוא מדולל, זה בריכוז שדווח על ידי גררו-Barajas et al. (2014)^12).
      הערה: פתרון המניות למדיום הבסיסי הוא תמיד הכרחי, עם זאת, פתרון החיץ יש צורך רק בתחילתו. אין צורך להוסיף פתרון חיץ לאחר שעה זו.
   3. הכן פתרון מניות של חומצות שומן נדיפות: אצטט, propionate ווטיראט ב2.5: שיעור COD 1: 1. קח בחשבון לצורך חישוב נתרן אצטט כלול במדיום הבסיסי. ריכוז COD הסופי בכור חייב להיות 2.7 g / L.
      זהירות: הכן את הפתרון הזה במנדף. ללבוש כפפות nitrile ומשקפי להכנה של פתרון זה. קח בחשבון את ההרכב של התגובות של סולפט עם חומצות שומן נדיפות שמוצגת באיור 3.
   4. הכן פתרון מניות של נתרן גופרתי (Na ₂ SO ₄₎ בריכוז מתאים כדי לספק לכור ריכוז סופי של 4,000 מ"ג / ליטר של היון גופרתי (SO ₄ ^2). לחלופין, כולל הכמות דואר של סולפט הדרוש במדיום הבסיסי במקום הוספתו מפתרון מניות כל עוד סולפט הסופי (SO ₄ ²⁾ הריכוז נכון.
5. מניחים את המשקעים בכור מעורבב עם חלק של המדיום הבסיסי כדי לוודא שהם מגיעים לתחתית של הכור.
   1. מוסיף את שאר הפתרון הבינוני וחיץ הבסיסי מעורבב עם פתרון חומצות שומן הנדיפות ופתרון סולפט. ודא כי הפתרון של חומצות שומן נדיפות הוא שפך לתוך הנוזל. הערה: ניהול שלב זה במנדף.
   2. הגדר את החיבורים וצינורות של הכור למשאבת המיחזור. הגדר את קצב זרימת המיחזור ב 60 מיליליטר / דקה. הגדר את bioreactor בתא הטמפרטורה על 34 מעלות צלזיוס. באופן קבוע לבדוק שוריאציות הטמפרטורה קטנות (כלומר, C 34 ± 1.7 °)
   3. הגדר את החיבורים לעמודת עקירת גז.
      הערה: ראה איור 4 לצעדים 2.1-2.5.

איור 3. הרכב של הפחתת סולפט עם VFA (אצטט, propionate ווטיראט). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 4. UASB כור. () זמן ראשוני. (ב) משטר רציף לאחר 300 ימים של מבצע. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

3. מבצע של הכור לקידום Sulfidogenesis וצמיחה של מיקרואורגניזמים

הערה: אפשר לבידוד לצרוך נ 'olatile חומצות שומן וסולפט. לצורך כך, לחכות לשבוע אחד לבצע את הניתוח הראשון לסולפט, גופרי וצריכת COD.

1. לאחר שבוע של דגירה אחד לקחת דגימה של 5 עד 7 מיליליטר של הנוזל לבצע ניתוח לCOD, סולפט ותוכן גופרתי וpH הבא שיטות סטנדרטי ^{11, 13.}
   1. לנתח גופרתי בspectrophotometrically הנוזלי (באורך גל (λ) של 670 ננומטר) על ידי הבא מתילן השיטה כחולה ^13.
      1. מקום 5 מיליליטר של פתרון אצטט אבץ (2% w / w) בבקבוק נפח 25 מיליליטר, להוסיף במהירות 200 μl של המדגם לפתרון אצטט אבץ.
      2. פתרון להוסיף 2.5 מיליליטר של אוקסלט -phenylenediamine עמ 'N, -dimethyl- N (DMP) (0.2% w / w 20% H ₂ SO ₄₎ ו- 125 μl של ברזל פתרון אמוניום סולפט (III) (10% w / w ב 2% H ₂ SO ₄₎ ומלא במים מזוקקים 25 מיליליטר בבקבוק הנפח. חכה 30 דקות לתגובהלהתרחש, זמן שבו הצבע הכחול הוא התייצב. ^13.
         הערה: המתן לפחות 15 דקות, אך לא יותר מ -60 דקות כדי לבדוק את הדגימות בספקטרופוטומטר. לנהל את הקריאה של הפתרון הסופי הכחול בספקטרופוטומטר.
   2. לנתח סולפט פי שיטות סטנדרטי ^11. כאן, לכמת סולפט כסולפט בריום באמצעות שיטת turbidimetric.
      1. מקום 5 מיליליטר של פתרון אוויר (חומצה הידרוכלורית 1 HCl: 1) בבקבוק נפח של 25 מיליליטר, להוסיף 1 מיליליטר של מדגם centrifuged בעבר (ב11320 × ז), להשלים את 25 מיליליטר של בקבוק הנפח עם מים מזוקקים ו להוסיף 1 גרם של כלוריד בריום.
      2. מערבבים את פתרון דקות 1 במערבולת. חכה 4 דקות לסולפט הבריום כדי ליצור ולקרוא את המדגם בספקטרופוטומטר באורך גל (λ) של 420 ננומטר ^11.
   3. לנתח COD על פי שיטות סטנדרטי ^11. לחלופין, להשתמש determina CODערכת tion.
      1. לפני קביעת COD, צנטריפוגות המדגם ביסודיות (ב11320 XG) כדי להסיר את גופרי נותר שעלולה להפריע בנחישות. במידת הצורך, צנטריפוגות פעמיים: בפעם הראשונה מייד לאחר נטילת הדגימה והפעם השנייה לחכות 6 או 8 שעות ולאחר מכן לבצע את ניתוח COD.
      2. הוסף 2 מיליליטר של מדגם לבקבוקון תגובה של ערכת נחישות COD, לאטום את הבקבוקון וhomogenize התערובת על ידי תסיסה עדינה. הכן ריק על ידי הוספת 2 מיליליטר של מים מזוקקים לבקבוקון תגובה אחרת וhomogenize התערובת.
      3. מניחים את הבקבוקונים בכור העיכול ב 150 מעלות צלזיוס במשך שעה 2. הסר את הבקבוקונים ולתת להם להתקרר בחושך. קח את הקריאה של הבקבוקונים בספקטרופוטומטר באורך גל של 620 ננומטר.
   4. השג את נפח הגז מעמודת עקירת גז.
2. חכה עד 5 עד 7 ימים נוספים עד סולפט נצרך. סולפט וCOD חייבים להיות נצרכים בpproximately 85% עד 90% לפני אצווה הפד חדש שנפתחו.
3. ברגע סולפט (וCOD) נצרכים, לגמרי חזור על שלב 2.4. לספק בינוני טריים וחומרים מזינים חדשים עבור כל אצווה.
4. חזור על שלבים 3.1 ו -3.2. בשלב זה כל אצווה צריכה להימשך בין 7 ו -10 ימים.
5. כאשר 3 עד 4 קבוצות הושלמו, חזור על שלב 2.4, אבל להגדיל את ריכוז COD 4 g / L.
6. חזור על שלב 3.1 ושלב 3.2.
   1. חזור על שלב 3.3, אבל להגדיל את ריכוז COD 6 גרם / L.
   2. חזור על 3.6 ו3.6.1 בהדרגה ריכוז COD עד שהוא 10 גר '/ ל'.
      הערה: הפוך את הגרף המציג את ריכוז סולפט (מ"ג / ליטר) לעומת זמן (ד).
7. כאשר צריכת סולפט היא מעל 80% בפחות מ 24 שעות וזה קורה ליותר משבוע אחד, לעבור את הניתוח של הכור למצב מתמשך. למצב המתמשך להגדיר את זמן שמירה ההידראולית (HRT) בשעה 24 ולשמור על ריכוז סולפט ב 4 g / L וCODב 10 גר '/ ל'.
   הערה: עם זמן צריכת סולפט צריכה להיות מהר יותר.

4. סולפט צמצום מבחן פעילות

1. לפני בדיקה זו לוודא כי bioreactor תחת משטר רציף מציג וריאציה פחות מ -10% בריכוז סולפט שנותר.
2. בכל יום נתון, לעצור את הכור לאחר שלב מחזור והתנהגות HRT אחד 2.4. לצעד 2.4.3 להשתמש ריכוז COD של 10 גר '/ ל'.
3. ברגע שbioreactor מוזן, לקחת 5 עד 7 דגימות מיליליטר של הנוזל ולבצע ניתוח לCOD, סולפט, גופרי (שלב 3.1) ו- pH בכל שעה. רשום את הגז שיופק הנפח.
4. לחשב את סולפט הפחתת פעילות לפי הספרות ^14.
   
   

SRA = סולפט הפחתת פעילות (מ"ג COD-H ₂ S) / gVSS * ד

מ 'H ₂ 2 S

VSS = ריכוז מוצקים מרחפים נדיפים

t = זמן (ד או שעות)

5. הפוך את הגרפים המקבילים המציגים את אחוז צריכת סולפט לעומת ריכוז גופרי לאורך הזמן במ"ג / ליטר. הפוך את הגרפים המציגים אחוזי צריכת COD לאורך זמן. הפוך את הגרפים המציגים וריאציה pH לאורך זמן.

5. טריכלוריטן (TCE) מבחן הפחתה

1. לפני בדיקה זו לוודא כי bioreactor פועל תחת משטר רציף ומציג וריאציה פחות מ -10% בריכוז סולפט שנותר. אל תתחיל את המבחן הזה אם הפחתת סולפט בbioreactor היא פחות מ -90%.
2. הכן פתרון מניות של טריכלורואתילן (TCE) בהתחשב בכך שהריכוז הסופי של המתחם הזה בשלב הנוזלי של bioreactor חייב להיות 300 מיקרומטר. קחו למשל את partitioning של המתחם לאמיץ באמצעות מתמיד חוק Henry's ממדים (H') לTCE על 34 מעלות צלזיוס. H'at 34 מעלות צלזיוס במשך TCE היא .4722.
   
   זהירות: הכן את הפתרון הזה בfumehood וללבוש כפפות ומשקפי מגן.
   1. לדוגמא, לפתרון מניות מיקרומטר 5000, לחשב אחריו כמו:
      
      ריכוז TCE שלב גז = (0,4722) * (5.000) = 2.139 מיקרומטר. כולל ריכוז זה בהכנת פתרון המניות מאז סכום זה של TCE יהיה באמיץ.
      אז בנוזל (מים) של פתרון המניות, ריכוז TCE בפועל יהיה: 5,000 + 2,139 = 7139 מיקרומטר. צפיפות TCE = 1.43 גר '/ מיליליטר. המרת מיקרומטר 7139 מ"ג ולאחר מכן על ידי שימוש בצפיפות של TCE לחשב את הנפח של TCE לפתרון המניות.
      הערה: הריכוז של מטר פתרון מניות TCEאיי להיות נמוך מ -5,000 מיקרומטר, כלומר, 3,000 או 1,000 מיקרומטר, זה תלוי בכמה נפח של פתרון זה עשוי להיות מועבר לbioreactor לפיה נוזל שלב נפח.
3. הכן עקומות סטנדרטי בגז כרומטוגרף לTCE, cis -1,2-dichloroethylene, -1,2-dichloroethylene טרנס, ויניל כלוריד וethene. הכן את חבר העמים -1,2-dichloroethylene ועקומות סטנדרטי -1,2-dichloroethylene טרנס מפתרון מניות של תרכובות אלה על ידי ביצוע ההליך אותו תאר ב5.2 לפתרון מניות TCE. הכן את העקומות סטנדרטית וליניל כלוריד וethene על ידי דילול הריכוז של כל גז מהסטנדרטים (בלוני גז).
   1. הכן את העקומות סטנדרטי של תרכובות אלו במגוון של 20 עד 300 מיקרומטר. השתמש בשיטה שדווחה על ידי גררו-Barajas et al. (2011) ¹⁵ לניתוח של תרכובות אלו בגז כרומטוגרף.
      זהירות: הכן אלה עומדיםפתרונות ארד בfumehood וללבוש כפפות ומשקפי מגן.
4. בכל יום נתון, לעצור את הכור לאחר שלב מחזור והתנהגות HRT אחד 2.4. לצעד 2.4.3 להשתמש ריכוז COD של 10 גר '/ ל'.
5. ברגע שbioreactor מוזן, להוסיף TCE ישירות לנוזל בbioreactor ממניות הפתרון מוכן ב5.2, ריכוז TCE הסופי בשלב הנוזלי של bioreactor חייב להיות 300 מיקרומטר. הגדר את הטיפול בתחליפי ההורמונים לשעה 12.
   1. בסופו של מחזור טיפול הורמונלי אחד לקחת דגימות של הנוזלים (500 עד 1,000 μl) וניתוח התנהגות לCOD, סולפט וגופרי (שלבים 3.1.1, 3.1.2 ו3.1.3). לקחת דגימות של אמיץ (100-250 μl) ולבצע ניתוח לTCE, cis -1,2-dichloroethylene, -1,2-dichloroethylene טרנס, ויניל כלוריד וethene בגז כרומטוגרף.
6. חזור על שלב 2.4. לצעד 2.4.3 להשתמש ריכוז COD של 10 גר '/ ל'.
7. אל תחזור על כל מבחן הפחתת TCE עד bioreactor מציג מעל 90% הפחתת סולפט ווריאציה פחות של 10% בשניהם, הפחתת סולפט וסולפט שנותר בbioreactor.
8. חזור על 5.4, 5.5 ו -5.6 פעמים או שלוש פעמים יותר.
9. קח דגימות משקעים (0.5 גר ') לנהל זיהוי מיקרואורגניזמים רק לאחר בדיקת הפחתת TCE סיימה. לעשות את זה אחרי 2 או 3 בדיקות הפחתת TCE.

6. סולפט צמצום מבחן פעילות לאחר ניסוי TCE הפחתה

1. חזור על שלב 4 לחלוטין.

7. זיהוי של מיקרואורגניזמים

1. לקחת דגימות של בוצה של כ 0.5 גרם כל אחד ולנהל מיצוי מוחלט RNA על פי שיטה סטנדרטית ^12.
2. להגביר את גן 16S rRNA עם שעתוק לאחור ולנהל את תגובת השרשרת של פולימראז הגברה (RT-PCR) צעד אחד ^12.
3. עיצוב פריימרים כדי להגביר או להשתמש כגישה ראשונית אלה הציעו בספרות ^11. בצע את המחזקיםהליך ication הציע בספרות ^12.
4. לבנות ספריות 16S rRNA. ניתן לשכפל amplicons PCR באמצעות שיבוט-ערכה ^11. בדרך כלל, 10 מושבות מכל צלחת (כל מושבה מייצגת מוצר אחד PCR) ניתן לשכפל. הכן את ה- DNA פלסמיד רצף בהתאם לנוהל שהוצע בספרות ^12.
5. לנהל את הרצף של שברים. Re-להגביר כ -1,400 נקודות בסיס של המוצרים החיצוניים PCR עם הפרוטוקול להגברת PCR שתואר לעיל (שלב 7.4) ושיבוט על פי הנוהל המוצע בספרות ^12. לבודד את פלסמיד רקומביננטי מא מושבות coli כפי שהוצעו בספרות ^12. אל תנהל את ההליך החלקי עבור סידור עם פריימרים אוניברסליים M13 ^12.
6. לנהל את ניתוח הרצפים. יישר את רצפי נוקליאוטידים באמצעות X Clustal ולהתאים באופן ידני בעורך הטקסט. לבצע חיפושי פיצוץ של databas צמח השדהדואר. (Http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/Blast.cgi) ^12.
7. השג את מספרי הצטרפות רצף נוקליאוטידים. להפקיד את רצפי נוקליאוטידים של השיבוטים מזוהים באתר רצף נוקליאוטידים EMBL (אלוף בנק / EMBL / DDBJ) תחת מספרי ההצטרפות המקבילים (כלומר, JQ713915eJQ713925 לרצפים מamplicons) ^12.

תוצאות

התנהגות אופיינית להפחתת סולפט בbioreactor מוצגת באיור 5. זה חשוב לשים לב כי במהלך השבועות הראשונים של הפחתת סולפט פעולה יהיה איטית. עם זאת איטי, הצריכה של מעל 90% מסולפט לאורך הזמן מצביעה על כך שהבידוד הוא פיתוח קהילת חיידקים מסוגל להפחית סולפט ולכן, מועשרת בחיידקי סולפט הפחתה. תקופות השונות בדמות מצביעות על כך שהפחתת סולפט הייתה הגדלת שיעורה לאורך זמן. בתחילת, אצווה לקח 20 ימים לסולפט להיות מופחתים (התקופה), ולאחר מכן שיעור ההפחתה שלה הלך וגודל, וזה לקח בערך 10 י...

דיון

ישנם מספר יישומים של sulfidogenesis בביוטכנולוגיה הסביבתית, אחד היישומים הנפוצים ביותר של חילוף החומרים של חיידקי הפחתת סולפט בקונסורציומים עם תסיסת חיידקים היא בטיפול בשפכים. כורי UASB הם בין הגישות העיקריות מהונדסות לטיפול בשפכים תעשייתי בריכוזים גבוהים סולפט. בעבודה זו, אנו מציגים פרוטוקול להשיג בוצת sulfidogenic ממשקעים ימיים בכור UASB. השלבים הקריטיים בפרוטוקול להשיג בוצת sulfidogenic ממשקעים ימיים הם: (1) קידום homogeny של מדגם המשקעים להיות ממוקמים בכור, (2) האכלת הריכוז הנ...

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה

שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
טריכלורואתילן	סיגמא אולדריץ'	251402
cis-1,2-dichlorotehylene	sigma Aldrich
trans-1,2-dichloroethylene	sigma Aldrich	D-62209
ויניל כלוריד סקוטי סטנדרטי	supelco		1,000 ppm v/v בחנקן
אתן סקוטי סטנדרטי	supelco		99% טוהר
משאבה	Masterflex		דגם 7553-75
ספקטרופוטומטר	כל
מיקרוצנטריפוגה	כל
מזרקים אטומים לגז	כל		כור זכוכית UASB של 100 ו -200 מיקרוליטר
	כל
כרומטוגרף גז מתוכנן	כל		גלאי FID
עמודה נימית SPB-624	supelco
מד pH	כל
צינורות ויטון ריאגנטים	בסיסי מאסטרפלקס
	כל
ריאגנטים של מתכות קורט	כל
ריאגנטים לתמיסת ויטמינים	כל
נתרן גופרתי	כל
חומצות שומן נדיפות	כל
ערכת קביעת COD	HACH		0-15,000 מ"ג / ליטר
ערכת שיבוט TOPO-TA PCR® 4.0	Invitrogen, ארה"ב
S.N.A.P. TM Miniprep Kit	Invitrogen, בריטניה
Pure link TM ערכת Miniprep פלסמיד מהירה	Invitrogen