Name: Vergelijking van de schaal in een Photosynthetic Reactor System for Algen sanering van afvalwater (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-06T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 40 s
Description: Leer algenremediatie van afvalwater op verschillende schalen te vergelijken met behulp van een fotosynthetisch reactorsysteem. Deze methode optimaliseert stikstofverwijdering en algenbiomassa-productie.

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

De auteurs willen graag de Sandtown Landfill in Felton, DE bedanken voor hun kennis en percolaat delen.

1. System Setup Opmerking: Een &#39;gepaarde systeem&#39; verwijst naar een aquarium tank en één toevoerkanaal vijver, parallel lopen. <ol><li> Voor één gekoppeld systeem, gebruik maken van een 100 liter aquaria tanks (AT), met een overhead mixer voor de kleinschalige schip, en één 1000 L toevoerkanaal vijver (RWP), met een schoepenrad mixer voor de grootschalige schip. Schepen die voor dit systeem zijn afgebeeld in figuur 1. </li><li> Inoculeer alle schepen met dezelfde algen cultuur. Gebruik een hoge dichtheid van de inoculatie, wat resulteert in een uiteindelijke dichtheid van ten minste 0,1 g / l Eenmaal opgelost voor het aftappen in de tank 10 of vijver. Het kan een aanzienlijke hoeveelheid tijd (weken tot maanden) voldoende algen kweken voor deze stap. </li><li> Gebruik onbehandelde stortplaats percolaat als voedingsbron. Gebruik percolaat uit een stortplaats die vooral huishoudelijk afval aanvaardt en heeft een lage niveaus van giftige stoffen. Samenstelling-analyse voor het percolaat moet beschikbaar zijn vanaf de stortplaats. THij hoeveelheid percolaat die in elke tank of vijver kan variëren afhankelijk van de sterkte van het afvalwater, maar uiteindelijke ammoniakconcentratie moet meten 5-75 mg NH3-N / L. </li><li> Start de 100 L aquaria tank met een 60 liter werkvolume en het toevoerkanaal vijver met een 600 L werkvolume. Dit onderzoek startte met ongeveer 1 L percolaat in 59 liter water in de aquaria tank, en 10 liter percolaat in 590 liter water in het toevoerkanaal vijver. Verhoging van de concentratie van percolaat gebruikt in de loop van deze studie. </li></ol><img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/55256/55256fig1.jpg" /> Figuur 1. Voorbeelden van een aquarium tank en toevoerkanaal vijver. Een voorbeeld van een aquarium tank (A) en toevoerkanaal vijver (B) getoond. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55256/55256fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> <ol><li> Bedien de tank en aquaria toevoerkanaal vijver semi-ladingsgewijze reactoren met hydraulische retentietijden van drie weken. Elke bemonstering overspant één week. </li><li> Neem een ​​125 ml monster uit elk vat. Dit is het begin van de week monster. Test monsters volgens de Sample Analysis protocol in secties 3,1-3,3. </li><li> Aan het eind van de week, neem 125 ml monsters van elk vat voor analyse. Na afloop van de week monsters zijn genomen, legen het gehele volume van het reservoir in het aquarium loopvlak vijver. <ol><li> Eenmaal per week, pomp het gehele volume van het aquarium tank in het toevoerkanaal vijver. </li></ol></li><li> Verwijder een derde van het volume (voor een gemiddelde hydraulische verblijftijd van 3 weken) vanaf het toevoerkanaal vijver. Vervang volume verwijderd met water en onbehandelde percolaat. </li><li> Breng circa 60 liter van het Raceway vijver terug in het aquarium tank. Dit zorgt ervoor dat het aquarium tank en de Raceway vijver beginnen met dezelfde voedingsstoffen en biologische omstandigheden per week. </li><li> Neem 125 ml monsters van alle vaartuigen voor de analyse van de startomstandigheden voor de volgende week. </li></ol> 3. Monsteranalyse <ol><li> Test alle begin-van-de-week en end-of-the-week monsters voor ammoniak-N, N-nitraat, nitriet-N en dichtheid van de biomassa. </li><li> Meet biomassa door middel van standaard totale hoeveelheid zwevende deeltjes (TSS) protocol, ASTM D5907, met behulp van 0,45 pm filters. <ol><li> wegen eerst een papieren filter en het filter 20-40 ml van het monster met behulp van een vacuum filtersysteem daarna. Droog de biomassa / filtreerpapier in een oven bij 105 ° C gedurende één uur, of totdat het gewicht van de biomassa / filtreerpapier niet meer verandert. </li><li> Weeg biomassa / filter papier, en aftrekken van de oorspronkelijke massa van het filter papier. Verdeel deze massa door het volume gefiltreerd om de biomassadensiteit te berekenen. Run in tweevoud 11. </li></ol></li><li> Meet ammoniak,nitraat en nitriet spectrofotometrisch met een spectrofotometer. <ol><li> Gebruik 100 pl monster in de commerciële werkwijze kit ammoniakconcentratie bepalen. Zie protocol van de fabrikant. </li><li> Gebruik 1 ml van het monster in de commerciële methode kit om nitraatconcentratie te bepalen. Zie protocol van de fabrikant. </li><li> Gebruik 10 mL monster in de commerciële werkwijze kit nitrietconcentratie bepalen. Zie protocol van de fabrikant. </li></ol></li><li> Monitor omgevingsomstandigheden (luchttemperatuur, zonnestraling, windsnelheid) met een commerciële weerstation en tank / vijver condities (watertemperatuur, pH, opgeloste zuurstof) via commerciële probes en datalogger. Zie protocol van de fabrikant. </li></ol> 4. Statistische analyse van de resultaten <ol><li> Bepalen of de verzamelde gegevens statistisch normaal. Bepaal normaliteit van de dataset met behulp van een QQ plot 12 </sup&gt;. </li><li> Bepaal correlaties tussen de parameters met behulp van Pearson&#39;s r of Spearman p voor normaal en niet-normale data respectievelijk 13. parameters correlatie moet ten minste de volgende parameters omvatten: aanvankelijke ammoniakconcentratie, aanvankelijke totale concentratie stikstof, aanvankelijk dichtheid biomassa, ammoniak verwijderen, totaal stikstofverwijdering rate, biomassa groei, en alle omstandigheden. </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>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Systeem prestatie: In de loop van een 8 weken durende studie, de productiviteit van de kleine en grote schepen in een systeem werden vergeleken. In deze studie stikstof en ammoniak tarieven verwijdering en biomassa groeicijfers werden gebruikt als maatregelen van de productiviteit van het systeem voor de behandeling. Het systeem werd bedreven als een semi-ladingsgewijze reactor, waarbij elke week onder afzonderlijke omstandigheden werd bedreven. Representatieve resultaten vertegenwoordigen de e...

Vertaling van bench-schaal gegevens naar grotere schaal toepassingen is een belangrijke stap in de commercialisering van bioprocessen. Productie-efficiëntie in kleinschalige reactorsystemen, met name gericht op het gebruik van micro-organismen, is gebleken dat consistent efficiëntie optreedt in commerciële schaal systemen 1, 2, 3, 4 voorspellen. Uitdagingen ook voorkomen in opschalen fotosynthetische kweken van algen en cyanobacteriën van laboratoriumschaal tot grotere systemen met het oog op het vervaardigen hoogwaardige producten, zoals cosmetica en farmaceutische producten, voor de productie van biobrandstoffen, en voor de behandeling van afvalwater. De vraag naar grootschalige productie van algen biomassa groeit met de opkomende industrie voor algen in biobrandstof, farmaceutica / nutraceuticals en veevoer 5. De beschreven methodiekdit manuscript wil de invloed van schaalvergroting fotosynthetische reactorsysteem op biomassagroei beoordelen en nutriëntverwijdering evalueren. Het systeem hier gepresenteerde gebruikt algen saneren percolaat afvalwater, maar kan worden aangepast voor verschillende toepassingen. Productie-efficiëntie van grootschalige systemen worden vaak voorspeld met behulp van kleinere schaal experimenten; echter moeten verscheidene factoren worden beschouwd om de nauwkeurigheid van deze voorspellingen te bepalen, zoals schaal is aangetoond dat het uitvoeren van biologische processen beïnvloeden. Bijvoorbeeld, Junker (2004) gepresenteerde resultaten van een vergelijking van acht verschillende groottes vergistingsreactoren, variërend van 30 tot 19.000 L L, waaruit bleek dat de werkelijke productiviteit piloot- of commerciële schaal is vrijwel altijd lager dan de waarden die voorspeld middels kleine -schaal studies 4. Ongelijkheden in de dimensie vat, het mengen van de macht, het type agitatie, kwaliteit voedingsstoffen en gas overdracht werden voorspeld aan het wordenbelangrijke oorzaken voor de verminderde productiviteit 4. Evenzo is aangetoond in algengroei reactoren biomassagroei en biomassa gerelateerde producten bijna altijd verminderd wanneer weegschaal 6 verhoogd. Biologische, fysische en chemische factoren veranderen met de grootte van een reactor, met veel van deze factoren microbiële activiteit op kleine schaal anders dan bij grotere schalen 2, 7. Aangezien de meeste grootschalige systemen voor algen, zoals toevoerkanaal vijvers, bestaat openlucht, één biologische factor om te overwegen is dat microbiële species en bacteriofagen kunnen worden ingebracht vanuit de omgeving, die de microbiële species kunnen veranderen aanwezig en dus de microbiële functie van de systeem. De activiteit van de microbiële gemeenschap zal ook gevoelig voor omgevingsfactoren, zoals licht en temperatuur. Massa transfers van gassen en vloeiende bewegingen zijnVoorbeelden van fysische factoren worden beïnvloed in de omvang van microbiële processen. Het bereiken van ideale menging in kleine reactoren is eenvoudig; echter met toenemende schaal, wordt het een uitdaging om ideale mengomstandigheden-ingenieur. Bij grotere schalen, reactoren hebben meer kans om dode zones, niet-ideale menging, en verminderde efficiëntie hebben in massa-overdracht 2. Aangezien algen fotosynthetische organismen, moet commerciële groei moet veranderingen in belichting door veranderingen in de waterdiepte en oppervlakte bij het verhogen volume. Hoge biomassadensiteit en / of lage massa overdrachtsnelheden kunnen leiden tot verminderde CO 2 concentraties en verhoogde O2 concentraties, die beide kunnen resulteren in een inhibitie van biomassagroei 8. Chemische factoren per algengroei systeem gedreven door pH dynamiek van het aquatisch milieu 2, die daardoor wordt beïnvloed door veranderingen in pH bufferende verbindingen, zoals opgeloste CO <sub&gt; 2 en carbonaat soorten. Deze factoren worden verergerd door complexe interacties tussen biologische, fysische en chemische factoren, vaak onvoorspelbare wijze 9. Deze studie geeft een gekoppelde reactor systeem ontworpen om te reguleren en te vergelijken groeiomstandigheden in vaten van twee verschillende schalen. Het experimentele protocol richt zich op het kwantificeren van de behandeling van percolaat en algengroei; Maar deze kan worden aangepast aan andere metrieken te controleren zoals veranderingen in de microbiële gemeenschap in de tijd of de CO 2 opslag potentieel van algen. Het protocol hier gepresenteerde is ontworpen om het effect van de schaal op de algengroei en stikstofverwijdering in een percolaat behandeling te evalueren.

<table><tbody><tr><td>Aquarium Tank</td><td></td><td></td><td>Elk aquarium van 100+ L met optisch helder glas kan worden gebruikt</td></tr><tr><td>RW 3.5</td><td>MicroBio Engineering</td><td></td><td>Raceway Pond</td></tr><tr><td>Eurostar 100 digital</td><td>IKA</td><td>4238101</td><td>Bovenomlopen mixers</td></tr><tr><td>Leachate</td><td>Sandtown Landfill</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sampling Bottles</td><td>Nalgene</td><td></td><td>Kunststof of glas, laboratoriumkwaliteit, 125-200&nbsp; mL</td></tr><tr><td>Transfer Pumps</td><td></td><td></td><td>Een tuinpomp met slangen van drinkwaterkwaliteit is geschikt</td></tr><tr><td>AmVer Salicylate Test 'N Tube</td><td>Hach</td><td>2606945</td><td>High Range Ammonia Tests</td></tr><tr><td>NitraVer X Nitrogen - Nitrate Reagent Set&nbsp;</td><td>Hach</td><td>2605345</td><td>High Range Nitrate Tests</td></tr><tr><td>NitriVer 2 Nitrite Reagent Powder Pillows</td><td>Hach</td><td>2107569</td><td>High Range Nitrite Tests</td></tr><tr><td>Hach DR2400 Spectrophotometer</td><td>Hach</td><td></td><td>De DR2400 is niet meer verkrijgbaar, maar elke DR-serie Hach-spectrofotometer kan in deze toepassing worden gebruikt.&nbsp;</td></tr><tr><td>EMD Microbiological Analysis Membrane Filters</td><td>Millipore</td><td>HAWG047S6</td><td>0.45 &micro;m filters</td></tr></tbody></table>

vergelijking van de schaal in een photosynthetic reactor system for algen sanering van afvalwater

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

Een experimentele methode wordt aan de prestaties van twee verschillende afmetingen reactoren ontworpen voor afvalwaterzuivering vergelijken. In deze studie ammoniakverwijdering, stikstofverwijdering en algengroei worden vergeleken over een 8 weken in gepaarde sets van kleine (100 L) en grote (L 1000) reactoren ontworpen voor algen sanering stortplaats afvalwater. Inhoud van de kleine en grote reactoren werden gemengd vóór het begin van wekelijkse testinterval gelijkwaardige beginwaarden in de twee schalen te handhaven. Systeemkenmerken, zoals specifiek oppervlak tot volumeverhouding, retentietijd biomassa dichtheid en afvalwater voer concentraties kan worden aangepast aan omstandigheden die zich op beide schalen beter gelijk. Tijdens de korte 8 weken representatieve periode, begint ammoniak en stikstof totaal concentraties varieerden 3,1-14 mg NH3-N / L en 8,1-20,1 mg N / l. De prestaties van het zuiveringssysteem werd geëvalueerd op basis vanhet vermogen om ammoniak en de totale verwijdering van stikstof en algen biomassa. Gemiddelde ± standaardafwijking van ammoniak verwijderen, totale verwijdering van stikstof en biomassa groeicijfers waren 0,95 ± 0,3 mg NH3-N / L / dag, 0,89 ± 0,3 mg N / L / dag, en 0,02 ± 0,03 g biomassa / L / dag, respectievelijk. Alle vaartuigen vertoonden een positieve relatie tussen de aanvankelijke ammoniakconcentratie en ammoniak afname (R 2 = 0,76). Vergelijking van procesefficiëntie en productiewaarden gemeten in reactoren van verschillende omvang kunnen nuttig zijn bij het bepalen of laboratoriumschaal experimentele gegevens geschikt voor het voorspellen van de commerciële productie waarden.

Het doel van deze studie is het vergelijken van de groei van biomassa en voedingsstoffen mogelijkheden van algenculturen gegroeid in klein- en grootschalige reactoren te verwijderen. Deze studie maakt gebruik van twee gekoppelde systemen genoemd systeem 1 en systeem 2, haar bevindingen dupliceren. Deze representatieve resultaten zijn van een 8-weekse periode februari tot en met april 2016. De eerste toevoerkanaal vijver werd geënt met algen oorspronkelijk afkomstig van een openlucht vijv...

Een experimentele methode wordt voorgesteld om de prestaties van kleine (100 L) en grote (1000 L) vergelijken schaal reactoren ontworpen voor algen sanering van de stortplaats afvalwater. Systeemkenmerken, zoals specifiek oppervlak tot volumeverhouding, retentietijd biomassa dichtheid en afvalwater voer concentraties kan worden aangepast op basis van toepassing.

Vergelijking van de schaal in een Photosynthetic Reactor System for Algen sanering van afvalwater

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

Het algemene doel van deze procedure is om het effect van schaal op algen-groei en stikstofverwijdering in een percolaatbehandelingssysteem te evalueren. Deze methode kan helpen bepalen hoe het opschalen van een systeem de behandelingsefficiëntie beïnvloedt. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat deze kan worden aangepast voor een verscheidenheid aan microbiële systemen en afvalwaterbehandelingssystemen.Voor dit protocol verwijst een gekoppeld systeem naar één aquariumtank van 100 liter en één raceway-vijver van 1.000 liter die parallel worden beheerd. Begin met een inoculum met een hoge dichtheid; het kan weken tot maanden duren voordat er voldoende algen zijn gegroeid. Inoculeer alle vaten met dezelfde algencultuur en zorg ervoor dat de uiteindelijke dichtheid niet minder is dan 0,1 gram per liter zodra dit is verdund tot het volledige volume in de tank of vijver.Onbehandeld stortplaatspercolaat dient als voedingsbron voor dit systeem. Gebruik percolaat afkomstig van een stortplaats die hoofdzakelijk huishoudelijk afval accepteert en lage concentraties toxinen bevat. De hoeveelheid percolaat die in elke tank of vijver wordt gebruikt, kan variëren afhankelijk van de sterkte van het afvalwater.Start het aquariumtank met één liter percolaat in 59 liter water voor een werkvolume van 60 liter. Start op dezelfde wijze de raceway-vijver met 10 liter percolaat in 590 liter water voor een werkvolume van 600 liter. Bedrijf de aquariumtank en de raceway-vijver wekelijks als semi-batchreactoren met hydraulische verblijftijden van drie weken.Monitor de omgevingscondities, zoals luchttemperatuur en zonnestraling, met behulp van een commercieel weerstation. Monitor daarnaast de condities in de tank of vijver, zoals watertemperatuur, pH en opgeloste zuurstof, met behulp van commerciële probes en een datalogger. Neem aan het begin van elke week een monster van 125 milliliter uit elk vat om te testen op biomassedichtheid, alsook ammonia-N, nitraat-N en nitriet-N.Meet de biomassa via een standaardprotocol voor totale zwevende stoffen met behulp van 0,45 micron filters. Filtreer na het wegen van het filterpapier 20 tot 40 milliliter van het monster met een vacuümfiltratiesysteem. Droog de biomassa en het filterpapier in een oven bij 105 graden Celsius gedurende één uur.Bereken na het drogen de biomassadichtheid. Meet vervolgens ammoniak, nitraat en nitriet met een spectrofotometer en commerciële methodekits volgens het protocol van de fabrikant. Neem na één week monsters van 125 milliliter uit elk vat en analyseer deze monsters op dezelfde wijze als voorheen.Dit is het einde van de eerste week. Om de cyclus van de volgende week voor te bereiden, pompt u het volledige volume van het aquarium in de raceway-vijver. Verwijder 1/3 van het volume uit de raceway-vijver.Vervang het verwijderde volume door water en onbehandeld percolaat. Breng vervolgens ongeveer 60 liter vanuit de raceway-vijver terug naar het aquariumtank. Dit zorgt ervoor dat de aquariumtank en de raceway-vijver elke week met dezelfde nutriënten- en biologische omstandigheden beginnen.In deze studie werden twee gekoppelde systemen gebruikt, aangeduid als systeem één en systeem twee, om de bevindingen te dupliceren. De ammoniakverwijderingssnelheid, de totale stikstofverwijderingssnelheid en de biomassagroeisnelheid werden gebruikt als maatstaven om het behandelingssysteem te evalueren. De snelheden van systeem één en systeem twee worden hier weergegeven voor de representatieve studieperiode.Gegevens van alle vaten over de representatieve studieperiode toonden aan dat de ammoniakverwijdering een positieve trend vertoonde bij een toenemende beginconcentratie van ammoniak. Zodra het systeem operationeel is, kunnen reactorparameters, zoals biomassadichtheid, de tijd tussen het mengen, het werkvolume, de retentietijd en de hoeveelheid toegevoegd afvalwater, worden aangepast om een aangepast systeem beter te testen. Uiteindelijk kunnen de resultaten van deze procedure worden gebruikt om haalbaarheidsstudies van grootschalige zuiveringsprocessen te informeren.Bijvoorbeeld kan het effect van schaal op belangrijke reactorparameters, zoals de groeisnelheid en de verwijdering van nutriënten, worden gebruikt om de nauwkeurigheid van de inputgegevens te verifiëren die worden gebruikt voor het simuleren van productieprocessen op volle schaal, levenscyclusanalyses en technoeconomische analyses. Dit is een veelzijdige methodologie die kan worden aangepast om de behandeling van verschillende soorten afvalwater te bestuderen.

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

Research

JoVE Journal

Environment

Milieu

Rookgas van energiecentrales is een goedkope CO 2 bron voor algengroei. We hebben prototype "rookgas teelt van algen" gebouwd systemen en beschreef hoe de opschaling van de algen teeltproces. We hebben het gebruik van een massa-overdracht bio-reactie model te simuleren en het ontwerp van de optimale werking van rookgas voor de groei van Chlorella sp aangetoond. in algen foto-bioreactoren.

Optimaliseer Rookgas instellingen ter bevordering van microalgen groei in fotobioreactoren via Computersimulaties

Integratie van microalgencultivatiek met industrieel rookgas zal uiteindelijk zware metalen en andere anorganische verbindingen in de groeimedia introduceren. Deze studie presenteert een procedure die wordt gebruikt om het eindlot en de impact van zware metalen en anorganische verontreinigingen op de groei van Nannochloropsis salina gekweekt in fotobioreactoren te bepalen.

Kwantificering van zware metalen en andere anorganische contaminanten op de productiviteit van microalgen

Een nieuw reactorontwerp, een zogenaamde bioreactor met hoge dichtheid (HDBR), wordt gepresenteerd voor het kweken en bestuderen van microbiële gemeenschappen met hoge dichtheid. Hier wordt de HDBR met succes toegepast in een fotobioreactor (PBR) configuratie voor de studie van stikstofmetabolisme door een gemengde algengemeenschap met hoge dichtheid.

A Novel Bioreactor voor High Density Teelt van Diverse microbiële gemeenschappen

Dit document beschrijft het montageproces en de werking van een fotokinetische biotactor met een schaalvergroting, die in combinatie met andere methoden kan worden gebruikt om de relevante kinetische groeiparameters te schatten. Dit systeem controleert de pH, het licht en de temperatuur voortdurend met behulp van sensoren, een dataverzamelings- en besturingseenheid en open-source data acquisition software.

Constructie en opstelling van een Benchschaal Alg Photosynthetic Bioreactor met Temperatuur, Licht en pH Monitoring voor Kinetische Groeitesten

Hier presenteren we een protocol om te bouwen van lab-schaal zeepbel kolom photobioreactors en ze gebruiken om cultuur microalgen. Het biedt ook een methode voor de bepaling van de groeisnelheid van de cultuur en de neutrale vetgehalte.

Teelt van groene microalgen in Bubble kolom Photobioreactors en een kwantitatieve analyse voor neutrale lipiden

Bench-Scale, Axenische teelt vergemakkelijkt microalgal karakterisering en productiviteit optimalisatie voor verdere proces scale-up. Photobioreactoren zorgen voor de nodige controle voor betrouwbare en reproduceerbaar microalgal experimenten en kunnen worden aangepast om microalgen veilig te cultiveren met de corrosieve gassen (CO2, dus2, No2) van gemeentelijke of industriële verbrandingsemissies.

Microalgen teelt en biomassa kwantificering in een Fotobioreactor met een tafel schaal met corrosieve rookgas

Er wordt een protocol beschreven om de koolstofdioxide in het rookgas van aardgascentrales te gebruiken om microalgen te cultiveren in open raceway-vijvers. Rookgasinjectie wordt geregeld met een pH-sensor en de groei van microalgen wordt gemonitord met realtime metingen van de optische dichtheid.

Koppeling van koolstofafvang uit een energiecentrale met semi-geautomatiseerde open racewayvijvers voor de teelt van microalgen

Deze publicatie beschrijft het ontwerp van laboratoriumfotobioreactoren (PBR's) met aanpasbare lichtregimes. De groei van cyanobacteriën of microalgen, met bicarbonaat als koolstofbron, wordt continu bewaakt door de volumetrische zuurstofproductie te meten. Deze PBR's maken snelle, gerepliceerde laboratoriumgroeivergelijkingen mogelijk met weinig tussenkomst van de gebruiker tijdens experimenten.

Werking van laboratoriumfotobioreactoren met online groeimetingen en aanpasbare lichtregimes

Luchtverontreiniging heeft invloed op de kwaliteit van leven van alle organismen. Hier beschrijven we het gebruik van microalgenbiotechnologie voor de behandeling van biogas (gelijktijdige verwijdering van kooldioxide en waterstofsulfide) en de productie van biomethaan door middel van semi-industriële open algenvijvers met hoge snelheid en de daaropvolgende analyse van behandelingsefficiëntie, pH, opgeloste zuurstof en microalgengroei.

Biogaszuivering door het gebruik van een microalgenbacterieel systeem in semi-industriële algenvijvers met hoge snelheid

Biochar is een koolstofrijke materiaal als grondverbeteraar met de mogelijkheid om duurzaam waarin koolstof, verbeteren substraat kwaliteit en Sorb verontreinigingen. Dit protocol beschrijft de 17 analysemethoden worden gebruikt voor de karakterisering van biochar, die voorafgaand aan de grootschalige implementatie van deze wijzigingen in de omgeving is vereist.

Fysische, chemische en biologische karakterisering van Six Biochars Geproduceerd voor de sanering van verontreinigde locaties

Leer algenremediatie van afvalwater op verschillende schalen te vergelijken met behulp van een fotosynthetisch reactorsysteem. Deze methode optimaliseert stikstofverwijdering en algenbiomassa-productie.

Vergelijking van de schaal in een Photosynthetic Reactor System for Algen sanering van afvalwater

Meer video's verkennen