Afvalwater wordt gewoonlijk behandeld met actief slib processen om de gesuspendeerde stoffen (SS), biologisch zuurstofverbruik (BOD), organische en anorganische stikstof- en fosforgehalte 5,6 te verlagen. De actiefslibproces een middel secundaire behandeling van afvalwater, houdt de oxidatie van organische koolstof in een beluchtingstank gevuld met een mengsel bevatten van inkomende afvalwater en gerecycleerd heterotrofe micro-organismen (gewoonlijk aangeduid als actief slib) 5-7. De gemengde vloeistof gaat vervolgens een relatief grote nabezinker (bezinktank) waar het slib bezinkt voor eenvoudiger collectie, ofwel worden afgevoerd of teruggevoerd naar de beluchtingstank, terwijl de geklaarde, behandelde afvalwater kan blijven tertiaire behandeling of desinfecteren voordat ze vrijgelaten in ontvangende wateren 5-7. Efficiënte scheiding van het gezuiverde afvalwater en vaste stoffen (slib) in de secundaire clarifier is essentieel voor de goede functie van een wastewater behandelingssysteem, als elk actief slib voortgezet na de zuiveraars wordt het effluent 5-8 de BOD en SS verhogen.
Een aantal alternatieve biologische processen bestaan voor de secundaire behandeling van afvalwater, die verminderen of elimineren de noodzaak voor grote verduidelijking van tanks, met inbegrip van verbonden-groei (biofilm) reactoren, membraanbioreactoren (MBR), en korrelslib reactoren. In biofilmreactoren de vorming van biofilms, waarbij micro-organismen van nature geaggregeerde en bevestig als laag op een vast oppervlak, maakt de retentie en de accumulatie van biomassa zonder dat een verduidelijking tank. Biofilmreactoren kunnen worden ingedeeld in drie soorten: gepakt bed reactoren, gefluïdiseerd bed reactoren en roterende biologische schakelaars. Gepakte bed reactors, zoals een oxidatiebedden en biologische torens, gebruiken een stationair vast groeioppervlak 5,6. Wervelbedreactors (FBRs) afhankelijk van de aanhechting van microorganismen aan deeltjes,zoals zand, korrelvormige actieve kool (GAC) of glasparels, die in suspensie worden gehouden door een hoge opwaartse stroomsnelheid 9,10. Roterende biologische reactoren afhankelijk biofilms gevormd op media bevestigd aan een roterende as waardoor de biofilm afwisselend blootgesteld aan lucht en de vloeistof wordt behandeld 5,6. MBRs gebruiken membraanfiltratie-eenheden, hetzij binnen de bioreactor (ondergedompeld configuratie) of extern via recirculatie (configuratie side-stream) 5,11. De membranen dienen om goede scheiding van biomassa en vaste deeltjes uit de behandelde vloeistof 11,12 realiseren. Korrelslib reactoren opwaartse reactoren waarin de vorming van zeer dichte en goed afwikkeling granules van micro-organismen optreedt wanneer ze worden blootgesteld aan hoge werkzame air opwaartse snelheden 13.
Als een ander alternatief voor het actiefslibproces een nieuw opwaartse reactorsysteem, nu een hoge dichtheid bioreactor (HDBR) was designed en gebouwd door Sales en Shieh (2006) naar COD verwijdering door actief slib uit synthetische stromen afval in lage F / M omstandigheden die bekend zijn bij de vorming van slechte bezinken slib veroorzaken (dat wil zeggen, bulking sludge) 1,7,14 studeren. Het HDBR systeem gebruikte gemodificeerde gefluïdiseerd bed reactors die typisch bestaan uit een upflow reactor en een extern recirculatietank. Wervelbedreactors worden typisch bediend recirculatiestroom stroomsnelheden hoog genoeg om de biofilmgroei ondergrond suspensie te houden, maar laag genoeg zodat de biofilm bedekte substraat wordt vastgehouden. Unlike gefluïdiseerd bed reactoren, de HDBR beschreven Verkoop Shieh (2006) gebruikt relatief lage recirculatiestroom stroomsnelheden die samen met uitwendige beluchting, verhinderde verstoring van de biomassa zone gevormd in de reactor 1. Latere studies hebben het vermogen deze reactor ontwerp van een reeks van stikstof stromen succesvol te behandelen met behulp van nitrificerende / denitrificerende bacteriën 3,4 aangetoond. In alle studies de vorming van een stabiele, dichte biomassa zone binnen de HDBR langer nodig externe flocculatie / sedimentatieproces 1-4.
Als we hier melden, is het gebruik van de HDBR dichte culturen groeien ook getest in een fotobioreactor (PBR) configuratie voor het kweken van algen. We bespreken de voor- en nadelen van deze nieuwe reactor voor algen teelt en zijn potentieel voor het overwinnen van een grote hindernis in de commercialisering van algen biobrandstoffen in verband met het oogsten van biomassa (dat wil zeggen, goed vast-vloeistof scheiding 15,16). Het volgende protocol beschrijft de stappen die nodig zijn om te monteren, opstarten, monster uit, en een HDBR met algen als de microbiële gemeenschap van belang te behouden. Variaties in het opstarten en de werking van het protocol en heterotrofe nitrificatie / denitrificerende culturen zal ook worden vermeld. Ten slotte zal de algemene voordelen, nadelen en onbekenden van deze nieuwe reactor ontwerp worden gemarkeerd.