Name: השוואת סולם ב כור מערכת פוטוסינתזה משיקום אצות של שפכים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-06T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 40 s
Description: חקור השפעת קנה המידה על צמיחת אצות והסרת חנקן במערכות טיפול בשפכי מטמנות. השיטה משווה בין מיכל של 100 ליטר לבריכת מסלול של 1,000 ליטר ומאפשרת אופטימיזציה של יעילות הטיפול.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים מבקשים להודות מטמנת Sandtown ב פלטון, DE לשיתוף ידע התשטיפים שלהם.

להגדרת מערכת .1 הערה: א &#39;מערכת לזווג&#39; מתייחסת טנק אקווריום אחד וברכת מסילה אחד, לרוץ במקביל. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור מערכת אחת לזווג, להשתמש בטנקים באקווריומים אחד 100 L (AT), עם מערבל תקורה עבור כלי בקנה מידה קטן, בריכה המסילה אחד 1,000 L (RWP), עם מערבל גלגל ההנעה עבור כלי בקנה מידה גדול. כלי בשימוש במערכת זו הם בתמונה באיור 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחסן כל כלי עם התרבות אצות אותו. השתמש צפיפות גבוהה של החיסון, וכתוצאה מכך צפיפות סופית של לא פחות מ -0.1 גרם / L פעם בדילול אל פול הווליום במכל או הברכה 10. זה עלול לקחת כמות ניכרת של זמן (שבועות עד חודשים) לגדל אצות מספיק בשלב זה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש התשטיפים הטמנה מטופל כמקור מזין. השתמש התשטיפים שנלקחו במזבלה שמקבלת פסולת ביתית בעיקר ויש לו רמות נמוכות של רעלים. ניתוח הרכב עבור התשטיפים צריך להיות זמין מהמזבלה. T<html> הוא כמות התשטיפים להשתמש בכל מכל או ברכה יכול להשתנות תלוי בכוחו של השפכים, אבל ריכוזי אמוניה סופיים צריכים למדוד 5-75 מ&quot;ג NH 3 -N / L. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את הטנק באקווריומים 100 L עם נפח העבודה 60 L, ואת הבריכה המסילה עם נפח עבודה 600 L. מחקר זה התחיל עם התשטיפים 1 ליטר בערך 59 ליטר של מים במיכל אקווריומים, ו -10 התשטיפים L ב 590 ליטר מים בבריכה המסילה. להגדיל את הריכוז של התשטיפים בשימוש במהלך מחקר זה. </li></ol><img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/55256/55256fig1.jpg" /> באיור 1. דוגמאות של טנק האקווריום ברכת מסילה. דוגמא טנק אקווריום (א) ו ברכת מסילה (B) מוצגת. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55256/55256fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> = &quot;Jove_title&quot;&gt; 2. תפעול דגימה שבועי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את הטנק באקווריומים וברכת מסילה כמו כורים תצוו למחצה עם פעמי שמירה הידראוליות של שלושה שבועות. כל תקופת דגימה משתרעת שבוע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח מדגם 125 מ&quot;ל מכל כלי. זוהי תחילתה של המדגם בשבוע. דגימות מבחן על פי פרוטוקול ניתוח לדוגמא בסעיפים 3.1-3.3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בסוף השבוע, לקחת 125 דגימות מ&quot;ל מכל כלי לניתוח. לאחר דגימות סוף השבוע ננקטו, רוקן את כל הנפח של אקווריום לתוך ברכת המסילה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פעם בשבוע, לשאוב את כל הנפח של מיכל האקווריום לתוך הבריכה המסילה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סור שליש המנפח (עבור זמן שמירה הידראולי ממוצע של 3 שבועות) מתוך ברכת המסילה. חלף נפח סיר עם מים התשטיפים מטופל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר כ 60 L מן הבריכה המסילה בחזרה לתוך הטנק האקווריום. הדבר מבטיח כי האקווריום Tank ואת ברכת המסילה מתחילים עם אותם התנאים מזינים וביולוגיים בכל שבוע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח 125 דגימות מ&quot;ל מכל כלי לניתוח של תנאי הפתיחה בשבוע הבא. </li></ol> ניתוח מדגם 3. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחן את כל תחילה-of-the-השבוע וסוף-of-the-השבוע דגימות עבור אמוניה-N, חנק-N, ניטריט-N, וצפיפות ביומסה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד ביומסה ידי מוצקים מרחפים הכוללים תקן פרוטוקול (TSS),-D5907 ASTM, באמצעות 0.45 מיקרומטר מסננים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ראשית לשקול נייר סינון ולאחר מכן לסנן 20-40 מ&quot;ל של המדגם באמצעות מערכת סינון ואקום. ייבש את הנייר ביומסה / מסנן בתנור על 105 מעלות צלזיוס במשך שעה אחת, או עד המשקל של הנייר ביומסה / מסנן כבר לא שינויים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול ביומסה / פילטר נייר, ולחסר המסה הראשונית של נייר הסינון. מחלקי מסה זו על ידי הנפח המסונן כדי לחשב את הצפיפות ביומסה. הפעל בשני עותקים 11. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד אמוניה,חנקתי, ו ניטריט spectrophotometrically באמצעות ספקטרופוטומטר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש 100 μL של מדגם בערכת השיטה המסחרית כדי לקבוע ריכוז אמוניה. עיין הפרוטוקול של היצרן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש 1 מיליליטר של מדגם בערכת השיטה המסחרית כדי לקבוע ריכוז החנקות. עיין הפרוטוקול של היצרן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש 10 מיליליטר של מדגם בערכת השיטה המסחרית כדי לקבוע ריכוז ניטריט. עיין הפרוטוקול של היצרן. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צג תנאים סביבתיים (טמפרטורת אוויר, קרינת שמש, מהירות רוח) באמצעות תחנת מזג אוויר מסחרית וכן טנק / תנאי ברכה (טמפרטורת מים, pH, חמצן מומס) באמצעות בדיקות מסחריות לוגר נתונים. עיין הפרוטוקול של היצרן. </li></ol> 4. ניתוח סטטיסטי של תוצאות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקבוע אם הנתונים שנאספו נורמלים סטטיסטי. לקבוע נורמליות של סט הנתונים באמצעות עלילת QQ 12 </sup&gt;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקבוע מתאמים בין הפרמטרים באמצעות r של פירסון או p של ספירמן עבור נתונים רגילים ולא נורמלי, בהתאמה 13. פרמטרי מתאם צריכים לכלול לפחות את הפרמטרים הבאים: ריכוז אמוניה ראשוני, ריכוז חנקן כללי ראשוני, צפיפות ביומסה ראשונית, שיעור הסרת אמוניה, שיעור סילוק חנקן כולל, שיעור צמיחה ביומסה, וכל תנאים הסביבתיים. </li></ol>

<ol><li>Janssen, M., Tramper, J., Mur, L. R., Wijffels, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enclosed+outdoor+photobioreactors%3A+light+regime%2C+photosynthetic+efficiency%2C+scale-up%2C+and+future+prospects%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol.+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Enclosed outdoor photobioreactors: light regime, photosynthetic efficiency, scale-up, and future prospects.</a> Biotechnol. Bioeng. 81 (2), 193-210 (2003).</li>
<li>Takors, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scale-up+of+microbial+processes%3A+impacts%2C+tools+and+open+questions%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Scale-up of microbial processes: impacts, tools and open questions.</a> J. Biotechnol. 160 (1), 3-9 (2012).</li>
<li>Sauer, M., Porro, D., Mattanovich, D., Branduardi, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbial+production+of+organic+acids%3A+expanding+the+markets%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Microbial production of organic acids: expanding the markets.</a> Trends in Biotechnol. 26 (2), 100-108 (2008).</li>
<li>Junker, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scale-up+methodologies+for+Escherichia+coli+and+yeast+fermentation+processes%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biosci.+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Scale-up methodologies for Escherichia coli and yeast fermentation processes.</a> J. Biosci. Bioeng. 97 (6), 347-364 (2004).</li>
<li>Brennan, L., Owende, P. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032109002408">Biofuels from microalgae-a review of technologies for production, processing, and extractions of biofuels and co-products.</a> Renewable Sustainable Energy Rev. 14 (2), 557-577 (2010).</li>
<li>Van Den Hende, S., Beelen, V., Bore, G., Boon, N., Vervaeren, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Up-scaling+aquaculture+wastewater+treatment+by+microalgal+bacterial+flocs%3A+from+lab+reactors+to+an+outdoor+raceway+pond%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour.+Technol%22%5BJournal%5D)">Up-scaling aquaculture wastewater treatment by microalgal bacterial flocs: from lab reactors to an outdoor raceway pond.</a> Bioresour. Technol. 159, 342-354 (2014).</li>
<li>Hewitt, C. J., Nienow, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Scale-Up+of+Microbial+Batch+and+Fed-Batch+Fermentation+Processes%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Appl+Microbiol%22%5BJournal%5D)">The Scale-Up of Microbial Batch and Fed-Batch Fermentation Processes.</a> Adv Appl Microbiol. 62, 105-135 (2007).</li>
<li>Downton, W., Bishop, D., Larkum, A., Osmond, C. <a target="_blank" href="http://www.publish.csiro.au/fp/pdf/PP9760073">Oxygen Inhibition of Photosynthetic Oxygen Evolution in Marine Plants.</a> Funct Plant Biol. 3 (1), 73-79 (1976).</li>
<li>Pholchan, M. K., Baptista, J. dC., Davenport, R. J., Curtis, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systematic+study+of+the+effect+of+operating+variables+on+reactor+performance+and+microbial+diversity+in+laboratory-scale+activated+sludge+reactors%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Res%22%5BJournal%5D)">Systematic study of the effect of operating variables on reactor performance and microbial diversity in laboratory-scale activated sludge reactors.</a> Water Res. 44 (5), 1341-1352 (2010).</li>
<li>Richmond, A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRichmond%2C+A+%22Handbook+of+microalgal+culture%3A+biotechnology+and+applied+phycology%22">Handbook of microalgal culture: biotechnology and applied phycology</a>. , John Wiley & Sons. (2008).</li>
<li>Clesceri, L. S., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aClesceri%2C+LS+%22Standard+Methods+for+the+Examination+of+Water+and+Wastewater%22">Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater</a>. , American Public Health Association. (1998).</li>
<li><a target="_blank" href="NULL">Statistics for Macintosh v.23.0</a>. , IBM Corp. Armonk, NY. (2015).</li>
<li>Devore, J. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDevore%2C+JL+%22Probability+and+Statistics+for+Engineering+and+the+Sciences%22">Probability and Statistics for Engineering and the Sciences</a>. , Cengage Learning. (2015).</li>
<li>Sniffen, K. D., Sales, C. M., Olson, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nitrogen+removal+from+raw+landfill+leachate+by+an+algae-bacteria+consortium%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Nitrogen removal from raw landfill leachate by an algae-bacteria consortium.</a> Water Sci. Technol. 73 (3), 479-485 (2015).</li>
<li>Paerl, H. W., Fulton, R., Moisander, P. H., Dyble, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Harmful+freshwater+algal+blooms%2C+with+an+emphasis+on+cyanobacteria%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+World+J%22%5BJournal%5D)">Harmful freshwater algal blooms, with an emphasis on cyanobacteria.</a> Scientific World J. 1, 76-113 (2001).</li>
<li>Abeliovich, A., Azov, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toxicity+of+Ammonia+to+Algae+in+Sewage+Oxidation+Ponds%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Environ.+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Toxicity of Ammonia to Algae in Sewage Oxidation Ponds.</a> Appl. Environ. Microbiol. 31 (6), 801-806 (1976).</li>
<li>Azov, Y., Goldman, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Free+ammonia+inhibition+of+algal+photosynthesis+in+intensive+cultures%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Environ.+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Free ammonia inhibition of algal photosynthesis in intensive cultures.</a> Appl. Environ. Microbiol. 43 (4), 735-739 (1982).</li>
<li>Adamsson, M., Dave, G., Forsberg, L., Guterstam, B. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0273122398004594">Toxicity identification evaluation of ammonia, nitrite and heavy metals at the Stensund Wastewater Aquaculture Plant, Sweden.</a> Water Sci. Technol. 38 (3), 151-157 (1998).</li>
<li>Quinn, J. C., Davis, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+potentials+and+challenges+of+algae+based+biofuels%3A+a+review+of+the+techno-economic%2C+life+cycle%2C+and+resource+assessment+modeling%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour.+Technol%22%5BJournal%5D)">The potentials and challenges of algae based biofuels: a review of the techno-economic, life cycle, and resource assessment modeling.</a> Bioresour. Technol. 184, 444-452 (2015).</li>
<li>Liu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pilot-scale+data+provide+enhanced+estimates+of+the+life+cycle+energy+and+emissions+profile+of+algae+biofuels+produced+via+hydrothermal+liquefaction%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour.+Technol%22%5BJournal%5D)">Pilot-scale data provide enhanced estimates of the life cycle energy and emissions profile of algae biofuels produced via hydrothermal liquefaction.</a> Bioresour. Technol. 148, 163-171 (2013).</li>
<li>Van Den Hende, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Treatment+of+industrial+wastewaters+by+microalgal+bacterial+flocs+in+sequencing+batch+reactors%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour.+Technol%22%5BJournal%5D)">Treatment of industrial wastewaters by microalgal bacterial flocs in sequencing batch reactors.</a> Bioresour. Technol. 161, 245-254 (2014).</li>
<li>Rawat, I., Kumar, R. R., Mutanda, T., Bux, F. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261912007088">Biodiesel from microalgae: A critical evaluation from laboratory to large scale production.</a> Appl. Energy. 103, 444-467 (2013).</li>
<li>Cloern, J. E. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1023/A:1009952125558">The relative importance of light and nutrient limitation of phytoplankton growth: a simple index of coastal ecosystem sensitivity to nutrient enrichment.</a> Aquat Ecol. 33 (1), 3-15 (1999).</li>
</ol>

החוקרים אין לי מה לחשוף.

ביצועי המערכת: במהלך מחקר בן 8 שבועות, את הפרודוקטיביות של הכלים קטנה בקנה המידה גדולה במערכת הושוותה. בחנקן במחקר זה ושיעורי הסרת אמוניה ושיעורי הצמיחה ביומסה שימשו כמדדים של הפרודוקטיביות של מערכת הטיפול. המערכת הופעלה כמו כור חצי תצווה, כאשר כל שבוע נותח בתנאים בדידים. נציג תוצאות להסביר את פעולת 8 שבועות של המערכת הראשונה, אולם מחקר מלא יאריך לתקופות ממושכות פי כמה לתת דין וחשבון על השתנות עונתית בתנאים סביבתיים...

תרגום של נתוני ספסל בקנה מידה ליישומים בקנה מידה גדולים יותר הוא צעד מפתח המסחור של bioprocesses. יעילות הייצור במערכות הכור בקנה מידה קטן, במיוחד אלה התמקדות השימוש של מיקרואורגניזמים, הוכחו מעל בעקביות לנבא יעילות המתרחשים במערכות בקנה מידה מסחרי 1, 2, 3, 4. אתגרים קיימים גם בגמלון פוטוסינתטיים הטיפוח של אצות כחוליות מסולם במעבדה למערכות גדולות לצורך ייצור מוצרים בעלי ערך גבוה, כגון מוצרי קוסמטיקה ותרופות, לייצור דלק ביולוגי, וכן לטיפול בשפכים. הביקוש לייצור ביומסה אצות בקנה מידה גדול גדל עם תעשיית המתעוררים עבור אצות דלק ביולוגי, תרופות / נוטרה, ובעלי חיים להאכיל 5. המתודולוגיה המתוארתכתב היד הזה נועד להעריך את ההשפעה של הגדלת היקף של כור מערכת פוטוסינתזה על קצב הצמיחה ביומסה והסרה מזינה. המערכת המוצגת כאן משתמשת אץ שמטרתן לתקן התשטיפים שפכים הטמנה אבל יכול להיות מותאם עבור מגוון רחב של יישומים. יעילות הייצור של מערכות בקנה מידה גדול הם חזו לעתים קרובות באמצעות ניסויים בקנה מידה קטן יותר; עם זאת, מספר גורמים יש לקחת בחשבון כדי לקבוע את רמת הדיוק של תחזיות אלו, כמו סולם הוכח להשפיע על הביצועים של bioprocesses. לדוגמה, יונקר (2004) הציגו תוצאות מהשוואה בין שמונה כורים תסיסה בגדלים שונים, הנעים בין 30 L 19,000 L, אשר הראו כי התפוקה בפועל-מאזני מסחר pilot- או היה כמעט תמיד נמוך יותר הערכים החזויים באמצעות קטנים מחקרים -scale 4. אי שוויון בממד כלי, ערבוב הספקת כוח, סוג התסיסה, איכות מזין, והעברת גז נחזה להיותגורמים עיקריים הפרודוקטיביות 4 הירד. בדומה לכך, הוכח בכורי גידול אצים כי צמיחה ביומסה ומוצרים נלווים ביומסה מופחתים כמעט תמיד כאשר קנו מידה היא גדלה 6. גורמים ביולוגיים, פיזיים, כימיים לשנות עם בגודל של הכור, עם רבים של גורמים אלה משפיעים פעילות חיידקית בקני מידה קטנים באופן שונה מאשר בקני מידה גדול 2, 7. מאחר שמערכות בהיקף המלא ביותר עבור אצות, כגון ברכות מסילה, קיימים בחוץ, גורם ביולוגי אחד שיש לקחת בחשבון הוא כי מינים ופאג&#39;ים חיידקים ניתן הציגו מהסביבה, אשר עשויים לשנות את המינים של החיידקים נוכחיים ובכך הפונקציה מיקרוביאלי של מערכת. הפעילות של קהילת החיידקים גם תהיה רגישה לגורמים סביבתיים, כגון אור וטמפרטורה. העברות המוניות של גזים ותנועה זורמת הםדוגמאות של גורמים פיזיים כי מושפעים למעלה בסולם של תהליכים מיקרוביאליים. השיג ערבוב אידיאלי בכורים קטנים הוא קל; עם זאת, עם היקף הולך וגדל, הוא הופך להיות אתגר להנדס תנאים אידיאליים ללישה. בקני מידה גדולים, כורים נוטים יותר יש אזורים מתים, ערבוב הלא אידיאלי, יעילות מופחתת ומסה 2. מאז אצות הן אורגניזמים פוטוסינתטיים, צמיחה מסחרית חייבת להביא בחשבון את שינויי חשיפה לאור עקב שינויים בעומק מים ושטח פנים כאשר הם מגבירים את עוצמת קול. צפיפות ביומסה גבוהה ו / או העברת שיעורי מסה נמוכה יכול לגרום לירידה CO 2 ריכוזים וריכוזי O 2 גדל, אשר שניהם עלולה לגרום לעיכוב הצמיחה ביומסה 8. גורמים כימיים במערכת גידול אצות מונעים על ידי הדינמיקה pH של הסביבה המימית 2, המושפע מכך משינויים תרכובות חציצה pH כגון CO מומס <sub&gt; מינים 2 ו קרבונט. גורמים אלה הולכים ומתרבים בגלל יחסי גומלין מורכבים בין הגורמים ביולוגיים, פיסיים, כימיים, לעתים קרובות בדרכים בלתי צפויות 9. מחקר זה מציג כור מערכת לזווג שנועדה להסדיר ולהשוות תנאי גידול כלי השיט של שני סולמות שונים. פרוטוקול הניסוי מתמקד לכימות טיפול תשטיפים גידול אץ; עם זאת, יכולים להיות מותאם אותו לעקוב אחר מדדים אחרים כגון שינויי קהילת החיידקים לאורך זמן או פוטנציאל קיבוע CO 2 של אצות. הפרוטוקול המובא כאן נועד להעריך את ההשפעה של סולם על צמיחת אצות סילוק חנקן במערכת טיפול תשטיפים.

<table><tbody><tr><td>מיכל</td><td></td><td></td> אקווריום <td>ניתן להשתמש בכל מיכל אקווריום 100+ ליטר עם זכוכית שקופה אופטית</td></tr><tr><td>RW 3.5</td><td>MicroBio Engineering</td><td></td><td>Raceway Pond</td></tr><tr><td>Eurostar 100 דיגיטלי</td><td>IKA</td><td>4238101</td><td>מערבלים עיליים</td></tr><tr><td>Leachate</td><td>Sandtown מזבלה</td><td></td><td></td></tr><tr><td>בקבוקי דגימה</td><td>Nalgene</td><td></td><td>פלסטיק או זכוכית, כיתה מעבדה, 125-200&nbsp; </td></tr><tr><td>משאבות</td><td></td><td></td> העברה מ<td>"ל משאבה מסוג גן עם צינורות איכות מי שתייה תתאים</td></tr><tr><td>AmVer Salicylate Test 'N Tube</td><td>Hach</td><td>2606945</td><td>בדיקות אמוניה בטווח גבוה</td></tr><tr><td>NitraVer X חנקן - סט ריאגנטים חנקתיים&nbsp;</td><td>Hach</td><td>2605345</td><td>בדיקות חנקות בטווח גבוה</td></tr><tr><td>NitriVer 2 כריות אבקת ריאגנט ניטריט</td><td>Hach</td><td>2107569</td><td>בדיקות ניטריט לטווח גבוה</td></tr><tr><td>Hach DR2400 Spectrophotmeter</td><td>Hach</td><td>ה-DR2400 הופסק, אך ניתן להשתמש בכל ספקטרופוטומטר Hach מסדרת DR ביישום זה.&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>EMD ניתוח מיקרוביולוגי מסנני ממברנה</td><td>Millipore</td><td>HAWG047S6</td><td>0.45 ומיקרו; מסנני M</td></tr></tbody></table>

השוואת סולם ב כור מערכת פוטוסינתזה משיקום אצות של שפכים

Comparison of Scale in a Photosynthetic Reactor System for Algal Remediation of Wastewater

מתודולוגיה ניסיונית מוצגת להשוות את הביצועים של שני כורים בגדלים שונים המיועדים לטיפול בשפכים. במחקר זה, הסרת אמוניה, סילוק חנקן וצמיחת אצות מושוות במשך 8 שבועות בסטים לזווג של קטן (100 ליטר) וגדולים (1,000 ליטר) כורים המיועד משיקום אצות בשפכי הטמנה. תוכן של כורים בקנה מידה קטן וגדול היו מעורבים לפני תחילת כל מרווח בדיקות שבועי כדי לשמור על תנאי התחלה שווה על פני שני סולמות. מאפייני מערכת, כולל שטח פן יחס נפח, זמן שמירה, צפיפות ביומסה, וריכוזים להאכיל שפכים, יכולים להיות מותאמים טוב יותר להשוואת תנאים המתרחשים בשני הסולמות. בתקופת 8 שבועות נציג זמן קצר, אמוניה החל וריכוזי חנקן הכולל נע בין 3.1-14 מ&quot;ג NH 3 -N / L, ו 8.1-20.1 מ&quot;ג N / L, בהתאמה. הביצועים של מערכת הטיפול העריכו התבססו עליכולתו כדי להסיר אמוניה חנקן כללי לייצר ביומסה של אצות. ממוצע ± סטיית תקן של הסרת אמוניה, סילוק חנקן כולל ושיעורי צמיחה ביומסה היה 0.95 ± 0.3 מ&quot;ג NH 3 -N / L / יום, 0.89 ± 0.3 מ&quot;ג N / L / יום, ו- 0.02 ± 0.03 גרם ביומסה / L / יום, בהתאמה. כל הכלי הראה כי קיים קשר חיובי בין שיעור הסרת ריכוז אמונית אמוניה הראשוני (R 2 = 0.76). השוואת יעילות תהליך ההפקה נמדדה בכורים לגודל שונה עשויה להיות שימושית בקביעה אם נתוני ניסוי בקנה מידת המעבדה מתאימים תחזית של ערכי הפקה בקנה מידה מסחרית.

מטרת המחקר היא להשוות את הצמיחה ביומסה ויכולות הסרה תזונתיות של תרבויות אצות גדלו בכורים קטנים בקנה מידה גדולה. מחקר זה עושה שימוש בשני מערכות לזווג, המכונה מערכת 1 ומערכת 2, לשכפל את ממצאיה. תוצאות נציגים אלו הן מתקופת 8 שבועות, פברואר עד אפריל 2016. ברכת המסילה הראשונה הייתה מחוסנת עם אצות שמקורו במקור משמש כברכה חיצונית בפילדלפיה, 14 רשות. תרבות זו גדלה צפיפות גבוהה במיכל האקווריום. חיסון זה הביא צפיפות ביומסה של L / 0.12...

מתודולוגיה ניסיונית מוצגת להשוות את הביצועים של קטן (100 ליטר) וגדול (1,000 ליטר) בהיקף כורה המיועד משיקום אצות בשפכי הטמנה. מאפייני מערכת, כולל שטח פן יחס נפח, זמן שמירה, צפיפות ביומסה, וריכוזים להאכיל שפכים, יכולים להיות מותאמים על פי בקשה.

An experimental methodology is presented to compare the performance of two different sized reactors designed for wastewater treatment. In this study, ...

המטרה הכללית של הליך זה היא להעריך את השפעת קנה המידה על צמיחת אצות והסרת חנקן במערכת לטיפול בנוזל חלחול (leachate). שיטה זו יכולה לסייע בקביעה כיצד הגדלת קנה המידה של המערכת תשפיע על יעילות הטיפול. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שניתן להתאימה למגוון מערכות מיקרוביאליות ומערכות לטיפול בששפכים.בפרוטוקול זה, מערכת זוגית מתייחסת למכל אקווריום אחד בנפח 100 ליטר ולבריצת תעלה (raceway pond) אחת בנפח 1,000 ליטר המופעלים במקביל. התחילו עם תמיסת חידוע (inoculum) בריכוז גבוה, שגידול כמות מספקת של אצות עבורה עשוי להימשך שבועות עד חודשים. חדיעו את כל הכליים באותה תרבית אצות, תוך הבטחה שהצפיפות הסופית לא תהיה נמוכה מ-0.1 גרם לליטר לאחר הדילול לנפח המלא של המכל או הבריצה.מיסנני מזבלה שלא עברו טיפול משמשים כמקור ההזנה עבור מערכת זו. השתמשו במיסננים שנלקחו ממזבלה המקבלת בעיקר פסולת ביתית ובעלת רמות רעלים נמוכות. כמות המיסננים המשמשת בכל מיכל או בריכה עשויה להשתנות בהתאם לריכוז המזהמים בשפכים.התחל את מיכל האקווריום עם ליטר אחד של נשוף (leachate) ב-59 ליטר מים לנפח עבודה של 60 ליטר. באופן דומה, התחל את בריכת ה-raceway עם 10 ליטר נשוף ב-590 ליטר מים לנפח עבודה של 600 ליטר. מדי שבוע, הפעל את מיכל האקווריום ואת בריכת ה-raceway כריאקטורים חצי- 배치 (semi-batch) עם זמני שהייה הידראוליים של שלושה שבועות.נטרו את התנאים הסביבתיים, כגון טמפרטורת האוויר וקרינת השמש, באמצעות תחנת מטאורולוגיה מסחרית. נטרו בנוסף את תנאי המכל או הבריכה, כגון טמפרטורת המים, pH וחמצן מומס, באמצעות גשים מסחריים ורשם נתונים (data logger). בתחילת כל שבוע, קחו דגימה של 125 milliliter מכל כלי כדי לבחון את צפיפות הביומסה, וכן את רמות ה-ammonia-N, nitrate-N ו-nitrite-N.מדוד את הביומסה באמצעות פרוטוקול סטנדרטי למשקעים כלליים תלויים תוך שימוש במסננים של 0.45 מיקרון. לאחר שקילת נייר הסינון, סנן 20 עד 40 מיליליטר של דגימה באמצעות מערכת סינון בוואקום. ייבש את הביומסה ואת נייר הסינון בתנור בטמפרטורה של 105 מעלות צלזיוס למשך שעה אחת.לאחר הייבוש, חשב את צפיפות הביומסה. לאחר מכן, מדוד את רמות האמוניה, הניטראט והניטריט באמצעות ספקטרופוטומטר וערכות בדיקה מסחריות בהתאם לפרוטוקול היצרן. לאחר שבוע, קח דגימות של 125 milliliter מכל כלי נסויי ונחח את הדגימות כפי שנעשה קודם לכן.זהו סיום השבוע הראשון. כדי להכין את המחזור של השבוע הבא, הזרים את כל הנפח של מיכל האקווריום לבריכת הזרימה (raceway pond). הסר 1/3 מהנפח מבריכת הזרימה.החליפו את הנפח שהוסר במים ובנשוף (leachate) לא מטופל. לאחר מכן, העבירו כ-60 ליטרים מבריכת ה-raceway חזרה לאקווריום. פעולה זו מבטיחה שהאקווריום ובריכת ה-raceway יתחילו בכל שבוע עם אותם תנאים תזונתיים וביולוגיים.במחקר זה נעשה שימוש בשתי מערכות זוגיות, אשר כונו מערכת אחת ומערכת שתיים, כדי לשכפל את הממצאים. קצב הסרת האמוניה, קצב הסרת החנקן הכולל וקצב גידול הביומסה שימשו כמדדים להערכת מערכת הטיפול. הקצבים ממערכת אחת וממערכת שתיים מוצגים כאן עבור תקופת המחקר המייצגת.נתונים מכל הכלי במהלך תקופת המחקר המייצגת הראו כי מגמת הסרת האמוניה הייתה חיובית עם עלייה בריכוז האמוניה ההתחלתי. ברגע שהמערכת פועלת, ניתן להתאים פרמטרים של הכור, כגון צפיפות הביומסה, משך הזמן בין ערבובים, נפח עבודה, זמן שהייה וכמות השפכים המוספת, כדי לבחון טוב יותר מערכת מותאמת אישית. בסופו של דבר, ניתן להשתמש בתוצאות של הליך זה כדי לספק מידע למחקרי היתכנות של תהליכי טיפול בקנה מידה מלא.לדוגמה, ניתן להשתמש בהשפעת קנה המידה על פרמטרים חשובים של הריאקטור, כגון קצב הגדילה והסרת חומרי הזנה, כדי לאמת את דיוקם של נתוני הקלט המשמשים לסימולציה של תהליכי ייצור בקנה מידה מלא, הערכות מחזור חיים וניתוחים טכנו-כלכליים. זוהי מתודולוגיה ורסטילית שניתן להתאימה לבחינת טיפול במגוון סוגי שפכים.

comparison-scale-photosynthetic-reactor-system-for-algal-remediation

Research

JoVE Journal

Environment

סביבה

גז פליטה מתחנות כוח הוא CO 2 מקור זול לצמיחת אצות. בנינו "גז פליטה לאצות טיפוח" אב טיפוס של מערכות ותיארו כיצד בהיקף של עד תהליך טיפוח האצות. אנחנו הדגמנו את השימוש במודל ביו תגובת העברה המוני כדי לדמות ולעצב את הפעולה האופטימלית של גז פליטה לצמיחה של sp כלורלה. בצילום bioreactors אצות.

לייעל ארובות הגדרות גז לקידום Microalgae צמיחה בphotobioreactors באמצעות הדמיות מחשב

שילוב של גידול מיקרו-אצות עם גז פליטה תעשייתי יכניס בסופו של דבר מתכות כבדות ותרכובות אנאורגניות אחרות למצע הגידול. מחקר זה מציג הליך המשמש לקביעת גורלן הסופי וההשפעה של מתכות כבדות ומזהמים אנאורגניים על צמיחת Nannochloropsis salina הגדל בפוטו-ביו-ריאקטורים.

כימות של מתכות כבדות ומזהמים אורגניים אחרים בפרודוקטיביות של מייקרו

תכנון כור חדשני, שנטבע ביו-ריאקטור בצפיפות גבוהה (HDBR), מוצג לגידול ומחקר של קהילות מיקרוביאליות בצפיפות גבוהה. כאן, ה-HDBR מיושם בהצלחה בתצורת פוטו-ביו-ריאקטור (PBR) לחקר חילוף החומרים של חנקן על ידי קהילת אצות מעורבת בצפיפות גבוהה.

Bioreactor רומן לטיפוח צפיפות גבוה של קהילות חיידקים מגוונות

מאמר זה מתאר את תהליך ההרכבה והפעלה של bioreactor פוטוסינתטית בקנה מידה הספסל, שניתן להשתמש בהם, בשילוב עם שיטות אחרות, כדי להעריך את הפרמטרים הצמיחה הקינטית הרלוונטי. מערכת זו עוקבת ברציפות אחר ה- pH, האור והטמפרטורה באמצעות חיישנים, רכישת נתונים ויחידת בקרה, וקוד פתוח.

בנייה והתקנה של אלגורית מידה של אלגוריה ביאוריאקטור פוטוסינתטי עם טמפרטורה, אור, וניטור pH עבור בדיקות צמיחה קינטית

כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי לבנות מעבדה-סולם בועה עמודה photobioreactors ולהשתמש בהן כדי microalgae תרבות. הוא מספק גם שיטה לקביעת שיעור הצמיחה תרבות ותוכן השומנים נייטרלי.

טיפוח של ירוק Microalgae בועה עמודה Photobioreactors ואת וזמינותו עבור ליפידים נייטרלי

מרחב הספסל, הטיפוח-תרגול מסייע לאפיון מיקרוראלגל ולמיטוב הפרודוקטיביות לפני המשך התהליך העוקב. Photobioreactors חקנים לספק את השליטה הנחוצה עבור ניסויים מיקרוראלגל אמין ולאחר והוא יכול להיות מותאם בבטחה לטפח מיקרואצות עם גזים מאכל (CO2, כך2, לא2) מתוך העירונית או התעשייה בעירה.

מיקרואצות וטיפוח ביומסה ביופיקציה בפוטובילקטור הספסל עם גזים בארובה מאכל

פרוטוקול מתואר לשימוש בפחמן דו-חמצני בגז טבעי של גז טבעי כדי לטפח מיקרו-אצות בבריכות פתוחות של מסלולי מרוצים. הזרקת גז Flue נשלטת באמצעות חיישן pH, וצמיחת מיקרו-אצות מנוטרת באמצעות מדידות בזמן אמת של צפיפות אופטית.

צימוד לכידת פחמן מתחנת כוח עם בריכות מסלול מרוץ פתוחות אוטומטיות למחצה לגידול מיקרו-אצות

פרסום זה מתאר את התכנון של פוטו-ביוריאקטורים מעבדתיים (PBRs) עם משטרי אור הניתנים להתאמה אישית. הצמיחה של ציאנובקטריה או מיקרו-אצות, תוך שימוש בביקרבונט כמקור הפחמן שלהם, מנוטרת באופן רציף על ידי מדידת ייצור חמצן נפחי. PBRs אלה מאפשרים השוואות מהירות ומשוכפלות של צמיחת מעבדה עם התערבות מועטה של משתמשים במהלך ניסויים.

הפעלת פוטו-ביוריאקטורים מעבדתיים עם מדידות צמיחה מקוונות ומשטרי אור הניתנים להתאמה אישית

זיהום אוויר משפיע על איכות החיים של כל האורגניזמים. במאמר זה נתאר את השימוש בביוטכנולוגיה של מיקרו-אצות לטיפול בביו-גז (סילוק סימולטני של פחמן דו-חמצני ומימן גופרתי) ואת ייצור הביו-מתאן באמצעות בריכות אצות פתוחות חצי-תעשייתיות בקצב גבוה, וניתוח עוקב של יעילות הטיפול, pH, חמצן מומס וגידול מיקרו-אצות.

טיהור ביוגז באמצעות שימוש במערכת מיקרו-אצות-חיידקים בבריכות אצות חצי תעשייתיות בקצב גבוה

Biochar הוא חומר פחמן-עשיר המשמש כתיקון אדמה עם היכולת לעקל בר קיימא פחמן, לשפר את איכות מצע ומזהמים sorb. פרוטוקול זה מתאר את 17 שיטות אנליטיות המשמשות לאפיון של biochar, אשר נדרש לפני יישום בקנה מידה גדול של תיקונים אלה בסביבה.

פיזי, כימי וביולוגי אפיון Biochars שש הופק עבור התיקון של אתרים מזוהמים

חקור השפעת קנה המידה על צמיחת אצות והסרת חנקן במערכות טיפול בשפכי מטמנות. השיטה משווה בין מיכל של 100 ליטר לבריכת מסלול של 1,000 ליטר ומאפשרת אופטימיזציה של יעילות הטיפול.

השוואת סולם ב כור מערכת פוטוסינתזה משיקום אצות של שפכים

גלה סרטונים נוספים