Confronto di scala in un reattore sistema fotosintetico per Algal Bonifica delle acque reflue

Sommario

Una metodologia sperimentale è presentato per confrontare le prestazioni di piccole dimensioni (100 L) e grande (1.000 L) scala reattori progettati per le alghe bonifica delle discariche delle acque reflue. Caratteristiche del sistema, tra cui la superficie in rapporto al volume, tempo di ritenzione, densità della biomassa, e le concentrazioni di alimentazione delle acque reflue, possono essere regolati in base all'applicazione.

Abstract

Una metodologia sperimentale è presentato per confrontare le prestazioni di due reattori di dimensioni diverse progettati per il trattamento delle acque reflue. In questo studio, la rimozione dell'ammoniaca, rimozione dell'azoto e la crescita delle alghe sono confrontati su un periodo di 8 settimane in set accoppiati di piccoli (100 L) e grandi (1.000 L) reattori progettati per la bonifica delle discariche algale delle acque reflue. Contenuti di piccole e grandi dimensioni reattori sono stati mescolati prima dell'inizio di ogni intervallo di prova settimanale per mantenere condizioni iniziali equivalenti attraverso le due scale. Caratteristiche del sistema, tra cui superficie in rapporto al volume, tempo di ritenzione, densità della biomassa, e le concentrazioni di alimentazione delle acque reflue, possono essere regolate per equalizzare meglio le condizioni che si verificano a entrambe le scale. Durante il breve periodo di 8 settimane di tempo rappresentativo, ammoniaca partenza e concentrazioni totali di azoto variava 3,1-14 mg NH ₃ -N / L, e 8,1-20,1 mg N / L, rispettivamente. Le prestazioni del sistema di trattamento è stata valutata sulla basela sua capacità di rimuovere l'ammoniaca e l'azoto totale e per produrre biomassa algale. Media ± deviazione standard di rimozione dell'ammoniaca, la rimozione di azoto totale e tassi di crescita della biomassa erano 0,95 ± 0,3 mg NH ₃ -N / L / giorno, 0,89 ± 0,3 mg N / L / giorno, e 0,02 ± 0,03 g biomassa / L / giorno, rispettivamente. Tutte le navi hanno mostrato una relazione positiva tra il tasso di rimozione concentrazione di ammoniaca e l'ammoniaca iniziale (R ² = 0,76). Confronto di efficienza dei processi e dei valori di produzione misurati nei reattori di scala diversa può essere utile per determinare se la produzione su scala dati sperimentali è appropriato per la previsione dei valori di produzione su scala commerciale.

Introduzione

Traduzione dei dati banco di scala per le applicazioni su scala più ampia è un passo fondamentale nella commercializzazione di bioprocessi. Efficienze di produzione in reattori di piccole dimensioni, in particolare quelli concentrandosi sull'uso di microrganismi, hanno dimostrato di prevedere coerente nel efficienze verificano nei sistemi su scala commerciale ^{1, 2, 3, 4.} Sfide esistono anche in scala la coltivazione fotosintesi delle alghe e cianobatteri dalla scala di laboratorio a sistemi più grandi per la fabbricazione di prodotti di....

Protocollo

Configurazione 1. Sistema

Nota: Un 'sistema accoppiato' si riferisce ad un acquario e uno stagno Raceway, in parallelo.

1. Per un sistema accoppiato, utilizzare uno serbatoi 100 L acquari (AT), con un mixer in testa per la nave su piccola scala, e di scorrimento stagno 1.000 L (RWP), con un miscelatore ruota a pale per la nave su larga scala. Le navi utilizzate in questo sistema sono raffigurati in Figura 1.
2. Seminare tutte le navi con la stessa cultura di alghe. Utilizzare un'alta densità di inoculo, con conseguente densità finale non inferiore a 0,1 g / L, una volta diluito al massimo volume nel serbatoio o stag....

Risultati

Lo scopo di questo studio è quello di confrontare la crescita della biomassa e le capacità di rimozione dei nutrienti di colture algali coltivate in reattori di piccole e grandi dimensioni. Questo studio utilizza due sistemi accoppiati, denominato Sistema 1 e Sistema 2, per duplicare le sue conclusioni. Questi risultati sono rappresentativi di un periodo di 8 settimane, febbraio ad aprile 2016. Il primo stagno Raceway è stato inoculato con alghe originariamente provenienti da uno stagno .......

Discussione

Prestazione del sistema:

Nel corso di uno studio di 8 settimane, la produttività dei vasi piccola e grande scala in un sistema sono stati confrontati. In questo azoto studio e tassi di rimozione di ammoniaca e di crescita di biomassa sono state usate come misure di produttività del sistema di trattamento. Il sistema è stato utilizzato come reattore semi-batch, dove ogni settimana è stato operato in condizioni discrete. Risultati rappresentativi rappresentano le prime 8 settimane di funzionament.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Acquario Serbatoio			Qualsiasi acquario da 100+ L con vetro otticamente trasparente può essere utilizzato
RW 3.5	MicroBio Engineering		Raceway Pond
Eurostar 100 digital	IKA	4238101	Miscelatori a soffitto
Percolato	Sandtown Discarica
Bottiglie di campionamento	Nalgene		Plastica o vetro, grado da laboratorio, 125-200  Pompe di trasferimento mL
Pompa			da giardino con tubi di qualità dell'acqua potabile sarà adatta
AmVer Salicylate Test 'N Tube	Hach	2606945	Test di ammoniaca ad alta gamma
NitraVer X Azoto - Set di reagenti nitrato	Hach	2605345	Test dei nitrati ad alta gamma Cuscini
polvere per reagenti di nitriti NitriVer 2	Hach	2107569	Test per nitriti ad alta gamma
Hach Spettrofotometro Hach DR2400	Hach		Il DR2400 è stato interrotto, ma qualsiasi spettrofotometro Hach della serie DR può essere utilizzato in questa applicazione.
Filtri a membrana per analisi microbiologica EMD	Millipore	HAWG047S6	0,45 &; Filtri M

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