다양한 미생물 커뮤니티의 고밀도 배양위한 새로운 생물 반응기

요약

고밀도 생물 반응기(HDBR)라는 새로운 반응기 설계가 고밀도 미생물 군집의 배양 및 연구를 위해 제시됩니다. 여기에서 HDBR은 혼합 고밀도 조류 군집에 의한 질소 대사 연구를 위한 광생물반응기(PBR) 구성에 성공적으로 적용됩니다.

초록

고밀도 생물 반응기(HDBR)라는 새로운 반응기 설계가 고밀도 미생물 군집의 배양 및 연구를 위해 제시됩니다. 과거 연구에서는 종속영양 및 화학독립영양 박테리아에 의한 COD¹ 및 질소 종^2-4를 각각 제거하기 위한 반응기의 성능을 평가했습니다. HDBR 설계는 외부 응집/침전 공정에 대한 요구 사항을 제거하는 동시에 낮은 부유 물질을 포함하는 폐수를 생성합니다. 이 연구에서는 조류 기반 광합성 미생물 군집의 질소 제거 특성을 특성화하기 위해 HDBR을 광생물반응기(PBR)로 적용합니다. 이 HDBR 설계에 대해 이전에 보고된 바와 같이, 반응기의 생물학적 활성 부분과 재활용 반응기 유체 사이에 명확한 구분을 가진 안정적인 바이오매스 구역이 설정되었으며, 그 결과 부유 고체 폐수가 낮아졌습니다. HDBR의 조류 군집은 유입수에서 총 질소 종의 18.4%를 제거하는 것으로 관찰되었습니다. 사료 내 다양한 NH₄⁺ 및 NO₃^- 농도는 NH₄⁺ 제거에 영향을 미치지 않았으며(각각 n=44, p=0.993 및 n=44, p=0.610), NH₄⁺ 사료 농도는 NO₃^- 제거(n=44, p=0.000)와 음의 상관관계가 있는 것으로 밝혀졌으며 NO₃^- 사료 농도는 NO₃^- 농도와 양의 상관관계가 있는 것으로 밝혀졌습니다. 제거(n=44, p=0.000). 높은 NH₄⁺ 플럭스에서 산화된 질소 종의 축적과 결합된 NH₄⁺의 지속적인 제거는 미생물 군집 내에 암모니아 및 아질산염 산화 박테리아가 존재함을 나타냅니다.

서론

하수는 일반적 부유 고형물 (SS), 생물학적 산소 요구량 (BOD), 유기 및 무기 질소 및 인의 함유량 ^5,6-을 줄이기 위해 활성 슬러지 공정으로 처리한다. 활성 오니 법, 이차 폐수 처리의 수단은, 수신 된 폐수와 미생물 재순환 영양 혼합액 가득 폭기조 내의 유기 탄소의 산화를 수반 ^5-7 (통상적으로 활성 슬러지로 언급). 혼합액은 슬러지가 쉽게 수집 침전 비교적 큰 정화기 (침전조)에 입사 배치 또는 정화, 폐수 처리가 급 치료 또는 소독을 계속할 수있는 반면에 방출되기 전에, 다시 폭기조로 재순환 될 어느 수신 물 ^5-7. 차 침전지에서 처리 된 폐수와 고형물 (슬러지)의 효율적인 분리했다의 적절한 기능을 위해 필수적이다tewater 처리 시스템, 어떤 활성 슬러지가 유출 ^5-8에서 BOD와 SS를 증가 정화기를 넘어 계속있다.

다른 생물학적 과정의 수를 감소 시키거나 부착 성장 (생물막) 반응기의 멤브레인 생물 반응기 (MBR에) 및 입상 슬러지 반응기 명확히 포함 큰 탱크의 필요성을 제거하는 폐수 처리의 보조를 위해 존재한다. 생물막 반응기, 천연 골재 및 미생물 고체 표면 상에 층으로서 부착 된 바이오 필름의 형성에서, 명확히 탱크를 필요로하지....

프로토콜

1. 원자로 조립

1. 도 1의 개략도에 따른 반응기 구성 요소를 정렬.
   1. , 혼합 접시에 반응기 (R)을 배치 반응기에 교반 막대를 추가합니다. 탱크의 유출 (위) 포트가 실험실 벤치의 가장자리쪽으로 향하도록 교반 판과 원자로 옆에있는 재활용 탱크 (RT)을 놓습니다.
   2. 재활용 탱크 (RT)의 유출 (위) 포트 아래에있는 폐기물 용기 (W)를 놓습니다. 재활용 탱크 (RT) 옆에 공급 탱크 (FT)를 놓습니다.
      주 : 저류조 5 L.의 총 용량을 갖는
2. 적절한 크기의 스탠드와 클램프와 팁에 대한 반응 (R)을 고정합니다. 마찬가지로, 이동을 방지하기 위해 재순환 탱크 (RT)를 고정.
3. 재활용 (펌프)에 네오프렌 연동 펌프 튜브를 삽입하고 (펌프 B) 펌프 헤드를 공급. 추가 배관 사양 재료 표를 참조하십시오. 나사 있습니다 provi와 펌프 드라이브에 펌프 헤드를 설치펌프 드라이브 공격 한.
4. 원자로 및 재활용 탱크의 포트에 펌프의 튜브를 연결합니다. 공급 탱크 및 재활용 탱크에 펌프 B의 튜브의 끝을 삽입합니다. 튜브와 재활용 탱크에 상부 원자로 포트를 연결합니다. 원자로 포트에서 튜브에 클램프를 적용합니다.
   참고 : 광....

결과

40 mg의 -nl ^-1 피드 총 질소 함량을 유지하면서 HDBR는 유입 암모니아와 질산의 농도의 비율을 통해 여러 조류를 배양하기 위해 사용되었다. 유입 및 유출 물 샘플을 매일 찍은; 생물량 밀도 샘플은 각 조건의 시작과 끝에서 촬영 하였다. 반응기 조건을 변경 한 후 정상 상태 평형에 도달하기 위해 평균 3~5일 취했다. 유입수 조건의 넓은 범위에 걸쳐 뚜렷한 매스 영역은 이전 연구를 (도 2)로 관찰, 설립되었다. HDBR에서 조류 배양 피드 (N = 44)의 총 질소 화합물의 18.4 %의 평균을 제거하는 것으로 확인되었다. 바이오 매스 지역 내 총 조류 바이오 매스 및 바이오 매스 밀도는이 연구의 과정을 통해 일치했다.

NH ₄ ^+와 NO _3의 제거는 ^- NH ₄ ^+와 NO _3에 .......

토론

이 섹션에서는 가능한 운영 문제뿐만 아니라 다른 미생물 군집을 사용하여 해결하는 데 필요한 프로토콜의 변화에​​ 대한 논의와 함께 시작됩니다. 이 반응기 설계의 장점은 산소 유량의 제어 및 반응기 내의 고밀도 플록의 형성을 제어하는​​ 기능을 포함하여, 설명한다. 현재 도전과 조사 가능한 도로도 언급됩니다.

프로토콜 뉘앙스의 변화
문화의 다른 유형의 재배 HDBRs의 동작을 조사중인 종에 따라 운영 프로토콜에 약간의 변화를 필요로한다. 충분히 혼합 및 조류 바이오 매스 존의 확장 빛과 광합성 있도록 모든 플록의 노출을 증가시킬 필요가있다. 원자로 내에서 조류 바이오 매스의 정지는 원자로 재활용 율의 조합 및 믹싱 바 속도에 의해 구동된다. 케어 동작 특성을 선택하는데주의해야둘 중에서, 반응 용기는 재순환 탱크의 상부 포트를 통해 유출 물에 손실 될 수 잎 어떤 매스로서 생물학적 활성 조류 바이오 매스 영역과 반응기 상부에서 포트 사이의 적절한 거리.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
폭기 석재	Alita	AS-3015C
통풍기	상단 핀	Air-1000
염화 암모늄	시그마 Aldrich	A9434
음이온 분석 컬럼	Shodex	IC SI-52 4E
비커 (600 ml)	코닝 파이렉스	1000-600	혼합 용기(MV)로 사용됩니다. 바닥에 호스 미늘과 500ml 수준 추가. 호스 미늘의 외경 3/8".
염화칼슘	시그마 알드리치	C5670
양이온 분석 컬럼	Shodex	IC YS-50
코발트 클로라이드 육수화물	시그마 알드리치	C8661
구리 클로라이드	시그마 알드리치	222011
염화철	시그마 알드리치	157740
필터 (진공)	Fisherbrand	09-719-2E	0.45 μ m 멤브레인 필터, MCE, 47  mm 직경
눈금 실린더 (1,000 ml)	Corning Pyrex	3025-1L	반응 용기 (R)로 사용. 바닥에 호스 미늘, 500ml 및 1L 수준 추가. 호스 미늘의 외경 3/8".
HPLC/IC	Shimadzu	Prominence
황산마그네슘	Sigma Aldrich	M2643
Masterflex L/S 가변 속도 드라이브	Masterflex	07553-50	재활용 및 공급 펌프용 드라이브(2개 필요)
염화니켈 육수화물	Sigma Aldrich	N6136
질산칼	Sigma Aldrich	P8291
(Monobasic) 인산칼	시그마 Aldrich	P5655
펌프 헤드	Masterflex	07018-20	재활용 펌프 헤드
헤드	Masterflex	07013-20	피드 펌프 헤드
펌프 튜빙	Masterflex	6404-18	재활용 펌프 튜빙
펌프 튜빙	Masterflex	6404-13	피드 펌프 튜빙
나트륨 중탄산염	시그마 Aldrich	S5761
황산 아연 헵타하이드레이트	시그마 Aldrich	Z0251

륨 륨 펌프