微生物の硫酸塩の減少は、環境バイオテクノロジーにおいて非常に重要なプロセスです。硫化反応器の成功は、他の要因の中でもとりわけ、スラッジの微生物組成に依存します。ここでは、還元的脱塩素化の目的で、UASB反応器の熱水噴出孔堆積物から硫化性汚泥を開発するためのプロトコルを紹介します。
方法論記事
微生物の硫酸塩の減少は、環境バイオテクノロジーにおいて非常に重要なプロセスです。硫化反応器の成功は、他の要因の中でもとりわけ、スラッジの微生物組成に依存します。ここでは、還元的脱塩素化の目的で、UASB反応器の熱水噴出孔堆積物から硫化性汚泥を開発するためのプロトコルを紹介します。
微生物の硫酸塩削減の重要性は、それが環境バイオテクノロジーで提供するさまざまな応用に依存しています。人工的な硫酸塩の減少は化学酸素要求量(COD)および重金属と共に硫酸塩の高濃度を取除くために産業廃水処理で使用される。このプロセスへの最も一般的なアプローチは、主にメタン生成粒状汚泥を硫化に適応させることによって硫化性汚泥を得る嫌気性バイオリアクターを使用することです。このプロセスには時間がかかる場合があり、スラッジ中にメタン生成菌が存在するため、基材の競争が常に排除されるわけではありません。本研究では、熱水噴出孔の堆積物が微生物の元来の供給源である硫化汚泥を得るための新しいアプローチを提案する。硫酸塩と揮発性脂肪酸の存在下で発達する微生物群集は、硫化物による阻害を示さずに長期間にわたって硫酸塩の還元を維持するのに十分な広さです。
このプロトコルは、上流嫌気性スラッジブランケット(UASB)タイプの反応器の堆積物からスラッジを生成する手順を説明しています。さらに、議定書は、トリクロロエチレン(TCE)などの非常に有毒な有機汚染物質のモデルを還元的脱塩素化によって除去する汚泥の能力を実証する手順を示しています。プロトコルは、(1)スラッジの形成とUASBでのその硫酸塩還元活性の測定、(2)スラッジによるTCEを除去する実験、および(3)TCE還元後のスラッジ中の微生物の同定の3つの段階に分かれています。この場合、堆積物はメキシコにあるサイトから採取されましたが、海洋堆積物は硫酸塩還元細菌が豊富な微生物の天然プールであるため、堆積物の異なる供給源が採取された場合、この手順を使用して硫化汚泥を生成する可能性があります。
環境バイオテクノロジーへの最も重要な貢献の一つは、(接種材料)を使用した汚泥は硫酸還元条件下で実行することができたしたバイオリアクターの設計でした。硫酸還元(SR)は、COD、重金属や有機汚染物質、SR汚泥1の望ましい特性になるという事実の同時除去に加えて、硫酸塩の高濃度で含有廃水流の処理を可能にします。硫酸で汚染された排水のいくつかの例としては、皮なめし工場、紙、医薬・化学品製造業1から来ます。メタングラニュール汚泥がsulfidogenesis 2に適合されている場合しかし、文献のほとんどはsulfidogenic汚泥を指します。この適応は、一般的に、バイオリアクター内のCOD / SO 4 2-比を操作し、汚泥2,3にメタンを阻害する化学物質を添加することによって達成されます。長い時間メートルに加えて、バイオリアクターで使用sulfidogenic汚泥はの適応から得られた場合AY sulfidogenic顆粒の形成を必要とする、メタン生成菌と硫酸減速や硫化物の高濃度汚泥の許容範囲との間の競合が発生する可能性のある主要な問題のいくつかであります条件を硫酸還元するため、主にメタン生成汚泥。本研究では、我々は時間をかけてその硫酸還元活性を評価し、実験を行う、上向流嫌気性スラッジブランケット型原子炉(UASB)は熱水噴出堆積物から主にsulfidogenic汚泥(プンタミタ、ナヤリット、メキシコ)を取得する手順を説明還元的脱塩素化への適用を評価しました。それはそのサイトで、特定の場所4に生息する微生物群集が示す硫酸還元活性に起因する硫化物の形成があることが報告されているため、堆積物の場所を選択しました。
断絶があります。sulfidogenesisにメタングラニュール汚泥を適応させるの上に堆積物からこのsulfidogenic汚泥を得る際にアル利点。これらの利点のいくつかは、(1)(3)が存在する汚泥を適応さメタン汚泥で動作他UASBと比較して硫化物の比較的高濃度を許容し、(2)、バイオリアクターを操作するための顆粒を形成する必要がなく、かつ酢酸スラッジの形成を促進する培地に含まれる揮発性脂肪酸の混合物で使用してもメタンを有する基板には競合しません。
海洋堆積物が細菌を発酵し、わずか数5,6を言及する細菌を脱ハロゲン化、硫酸塩還元菌などの微生物の多種多様な自然のプールであるため、この手順はsulfidogenesisを促進するために行きました。このプロトコルを使用して、海洋堆積物から開発コンソーシアムの種類は、硫酸還元したがって、高いS効率を示すことができます ulfate時間とメタン生成菌と硫酸還元菌の毒性として報告よりも高い濃度で硫化物に高い許容度にわたって活性を低下させます。一方、脱ハロゲン化機能は、プロトコルに従うことにより、堆積物に示されている可能性があるが、ここで提案されているが、それは元の微生物のコミュニティに依存してもよいです。この仮定は、還元的脱塩素は呼吸やcometabolismのいずれかによって発生する可能性があるという事実に基づいて行われ、海洋微生物群集7に促進することができる両方の条件。これらの揮発性脂肪酸は、硫酸塩還元菌のいくつかの株によって使用されるため、汚泥を得るために、堆積物の培養基質として、酢酸、プロピオン酸および酪酸の混合物を用いて行きました。これらの酸は、海の堆積物5,6における炭素質材料に関する文献にはいくつかの報告によれば、また、しばしば、海洋堆積物中に見られる炭素化合物の一種です。
コンテンツ ">最後に、世界中の地下で発見された最も毒性の強い化合物および他の水域の一部は、トリクロロエチレン(TCE)やパークロロエチレン(PCE)のような塩素化溶媒である。これらの化合物は、人間のみならず毒性があるが、また、まだ米国8の環境保護庁が優先汚染物質と考えられている。本研究ではsulfidogenic汚泥をしている濃度でTCEを削減するその能力にテストされた実験を提案した微生物、特にTCEへメタン生成条件9,10の下で塩素化合物の生分解について報告範囲。それは、塩素化合物の生分解に関する研究のほとんどはメタン生成条件9,10の下で行われていることを言及する価値がある。我々は、このプロトコルで提案されたTCEを用いた実験であることを考慮します汚泥の潜在的なアプリケーションの良い例。この実験の目的は、EとしましたTCEへの汚泥の許容度および活性を硫酸還元のTCEの影響を評価します。 (1)(2)CODを除去し、(3)削除し、硫酸塩を除去する:塩素化合物の生分解に関する研究のほとんどはメタン条件下で行われることを考慮すると、このプロトコルは、スラッジの形成を同時にするために使用され得ることを示唆する塩素化合物。さらなるステップは、(ほかに硫酸塩およびCODする)メタン生成条件で評価することができない二つの条件をTCEと重金属の同時除去に汚泥を評価する可能性があります。アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

プロトコルのステップについては、図1のスキーム。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
1.スラッジの形成のための海洋堆積物を収集

堆積物試料の2写真を図。前揮発性懸濁物質(VSS)決意に計量するために取られたメッシュを通過した後の(A)堆積物試料だけ取られた後。(B)土砂サンプル。(C)サンプル 。ペトリ皿を滅菌する必要はありません。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
2.バイオリアクターのセットアップ

VFA(酢酸、プロピオン酸および酪酸)と硫酸還元の図3.化学量論。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図4. UASBリアクター。(A)初期時間。(B)連続運転政権の300日後。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
Sulfidogenesisと微生物の成長を促進するために原子炉の3.操作
注意:接種物は、Vを消費するための許可脂肪酸および硫酸olatile。この目的のために、硫酸塩、硫化物およびCOD消費のために第1の分析を実行するために一週間を待ちます。
4.硫酸塩が活性試験を削減

SRA =硫酸還元活性(MG COD-H 2 S)/ GVSS * D
m個の H 2 2 Sのように表現
VSS =揮発性懸濁物質濃度
T =時間(dまたは時間)
5.トリクロロエチレン(TCE)還元試験


TCE還元実験後に活性試験を減らす6硫酸
微生物の7.識別
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バイオリアクター中の硫酸化の典型的な動作は、 図5に示されている。これは、操作硫酸還元の最初の週の間に遅くなることを注意することが重要です。しかし、ゆっくりと時間をかけて硫酸の90%以上の消費量は接種物は硫酸還元菌が濃縮された、したがって硫酸を削減し、ことのできる微生物群集を、開発していることを示しています。図中の異なる期間が硫酸還元が経時的にその速度を増加させたことを示しています。初めに、バッチは、(期間I)を低減するために硫酸を20日かかったその減少率が増加し、それが供給される硫酸塩(期間II)を低減するのに約10日かかりました。期間IIIは、硫酸還元でより少ない変化を提示し、これは、それが、図5に見られるように10日間の平均で達成された。この期間の後、硫酸塩の還元は4,000 V 4日間の平均(期間IV)及び期間での取り硫酸塩のmg / Lで未満24時間で消費されました。バイオリアクターでのパフォーマンスは、24時間のHRTでの200日後に連続モードに設定されています。
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環境バイオテクノロジーにおけるsulfidogenesisのいくつかのアプリケーション、細菌を発酵する廃水処理であるとのコンソーシアム中の硫酸還元菌の代謝の最も使用されるアプリケーションの一つがあります。 UASB反応器は、高硫酸濃度の産業廃水処理の主な設計アプローチの一つです。本研究では、UASB反応器内での海洋堆積物からsulfidogenic汚泥を取得するためのプロトコルを提示します。海洋堆積物からsulfidogenic汚泥を取得するためのプロトコル内の重要なステップである:(1)反応器内に配置される堆積物試料の同性の促進、(2)硫酸の右濃度と揮発性脂肪酸の供給量(COD / SO 4 2-)の比、(3)分析硫酸塩、硫化物、定期COD及びpHが、(4)微量金属およびビタミンバッチが開始されるたびに含まれている基礎培地をリフレッシュ。それはsludgの開発することを考慮することが重要ですeは、元のサンプルの微生物群集に、右の物質収支(硫酸とCOD)に大きく依存します。それが開発する活動を硫酸還元のための時間がかかりますが、バイオリアクターは、再循環ポンプを停止したり、温度制御を停止するこ...
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著者のSelene Montserrat García-Solares、Claudio Garibay-Orijel、およびClaudia Guerrero Barajasは、2012年に「硫酸塩および塩素化化合物を多く含む産業廃水の嫌気性処理プロセス」と題された特許を取得するための申請を(発明者として)提出しました。この提出物は、フォーマットの段階で承認されています。この提出物には、Instituto Politécnico Nacionalが権利所有者としています。
著者は、Instituto Politécnico Nacionalの助成金20120110、20130399、20140239 SIPおよびInstituto de Ciencia y Tecnología del Distrito Federal Mexico(PICS 08-79, ICYT-DF, 2009-2012)からの財政的支援に感謝しています。また、Selene Montserrat García-Solaresに授与された大学院奨学金(225806)と、助成金82627による財政支援を提供してくれたCONACYT – Mexicoにも感謝します。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| トリクロロエチレン | シグマ アルドリッチ | 251402 | |
| cis-1,2-ジクロロテヒレン | シグマ アルドリッチ | ||
| トランス-1,2-ジクロロエチレン | シグマ アルドリッチ | D-62209 | |
| 塩化ビニル スコッティ標準 | スーパーコ | 1,000 ppm v/v 窒素中 | |
| エテン スコッティ標準 | スーパールコ | 99% 純度 | |
| ポンプ | Masterflex | モデル7553-75 | |
| 分光光度計 | 任意の | ||
| 微量遠心分離機 | 任意の | ||
| ガスタイトシリンジ | 任意の | 100および200マイクロリットルの | |
| UASBガラス反応器 | 任意の | 設計 | |
| ガスクロマトグラフ | 任意の | FID検出器 | |
| 、キャピラリーカラム、SPB-624 | supelco | ||
| 、pHメーター | 、任意の | ||
| バイトンチューブ、 | Masterflex | ||
| 、基礎媒体試薬 | 、任意の | ||
| 微量金属試薬 | 、任意の | ||
| ビタミン溶液試薬 | |||
| 硫酸ナトリウム | 任意の | ||
| 揮発性脂肪酸 | 任意の | ||
| COD測定キット | HACH | 範囲 0-15,000 mg/L | |
| TOPO-TAクローニングキット pCR®4.0; | Invitrogen, US | ||
| S.N.A.P. TM Miniprep Kit | Invitrogen, UK | ||
| Pure link TM Quick Plasmid Miniprep kit | インビトロジェン |
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