Summary
एक प्रयोगात्मक कार्यप्रणाली छोटे (100 एल) और बड़े (1,000 एल) के प्रदर्शन की तुलना करने के लिए लैंडफिल अपशिष्ट जल के शैवाल remediation के लिए डिज़ाइन किया गया रिएक्टरों पैमाने पर प्रस्तुत किया है। मात्रा के अनुपात, अवधारण समय, बायोमास घनत्व, और अपशिष्ट जल फ़ीड सांद्रता के लिए सतह क्षेत्र सहित प्रणाली विशेषताओं, आवेदन के आधार पर समायोजित किया जा सकता है।
Abstract
एक प्रयोगात्मक कार्यप्रणाली अपशिष्ट उपचार के लिए डिज़ाइन किया गया है दो अलग अलग आकार रिएक्टरों के प्रदर्शन की तुलना करने के लिए प्रस्तुत किया है। इस अध्ययन में, अमोनिया हटाने, नाइट्रोजन हटाने और काई विकास गडढे गंदे पानी की काई remediation के लिए डिज़ाइन किया गया छोटा (100 एल) और बड़े (1,000 एल) रिएक्टरों की बनती सेट में एक 8 सप्ताह की अवधि में तुलना कर रहे हैं। छोटे और बड़े पैमाने रिएक्टरों की सामग्री से पहले प्रत्येक साप्ताहिक परीक्षण के अंतराल की शुरुआत दो तराजू भर में बराबर प्रारंभिक स्थिति बनाए रखने के लिए मिलाया गया। मात्रा के अनुपात, अवधारण समय, बायोमास घनत्व, और अपशिष्ट जल फ़ीड सांद्रता के लिए सतह क्षेत्र सहित प्रणाली विशेषताओं, बेहतर दोनों तराजू पर होने वाली स्थितियों के बराबर करने के लिए समायोजित किया जा सकता है। कम 8 सप्ताह के प्रतिनिधि समय अवधि के दौरान शुरू अमोनिया और कुल नाइट्रोजन सांद्रता क्रमशः 3.1-14 मिलीग्राम राष्ट्रीय राजमार्ग 3 एन / एल, और 8.1-20.1 मिलीग्राम एन / एल, से लेकर। उपचार प्रणाली के प्रदर्शन का मूल्यांकन पर आधारित थाइसकी अमोनिया और कुल नाइट्रोजन को दूर करने और काई बायोमास उत्पादन करने की क्षमता। अमोनिया हटाने के मानक विचलन, कुल नाइट्रोजन हटाने और बायोमास विकास दर मतलब ± 0.95 ± 0.3 मिलीग्राम राष्ट्रीय राजमार्ग 3 एन / एल / दिन, 0.89 ± 0.3 मिलीग्राम एन / एल / दिन थे, और 0.02 ± 0.03 छ बायोमास / एल / दिन क्रमशः। सभी जहाजों (2 आर = 0.76) प्रारंभिक अमोनिया एकाग्रता और अमोनिया हटाने की दर के बीच एक सकारात्मक संबंध दिखाया। प्रक्रिया क्षमता और उत्पादन मूल्यों अलग पैमाने के रिएक्टरों में मापा की तुलना निर्धारित करने में उपयोगी हो सकता है अगर प्रयोगशाला पैमाने पर प्रयोगात्मक डेटा व्यावसायिक पैमाने पर उत्पादन मूल्यों की भविष्यवाणी के लिए उपयुक्त है।
Introduction
बड़े पैमाने पर आवेदन करने के लिए बेंच पैमाने पर डेटा का अनुवाद bioprocesses के व्यावसायीकरण में एक महत्वपूर्ण कदम है। छोटे पैमाने पर रिएक्टर प्रणालियों, विशेष रूप से सूक्ष्म जीवाणुओं के उपयोग पर ध्यान केंद्रित कर उन में उत्पादन क्षमता, लगातार अधिक व्यावसायिक पैमाने पर सिस्टम 1, 2, 3, 4 में होने वाली क्षमता भविष्यवाणी करने के लिए दिखाया गया है। चुनौतियां भी इस तरह के सौंदर्य प्रसाधन और दवाइयों के रूप में उच्च मूल्य के उत्पादों के विनिर्माण के लिए जैव ईंधन के उत्पादन के लिए के प्रयोजन के लिए बड़े सिस्टम के लिए शैवाल और प्रयोगशाला पैमाने से cyanobacteria की संश्लेषक खेती को स्केलिंग में मौजूद हैं, और अपशिष्ट जल के उपचार के लिए। बड़े पैमाने पर काई बायोमास उत्पादन के लिए मांग जैव ईंधन, दवा / nutraceuticals, और पशुओं के चारे के 5 में शैवाल के लिए उभरते उद्योग के साथ बढ़ रहा है। कार्यप्रणाली में वर्णितइस पांडुलिपि बायोमास विकास दर और पोषक तत्व हटाने पर संश्लेषक रिएक्टर प्रणाली के पैमाने में वृद्धि के प्रभाव का मूल्यांकन करना है। यहाँ प्रस्तुत प्रणाली शैवाल लैंडफिल leachate अपशिष्ट remediate करने के लिए, लेकिन आवेदनों की एक किस्म के लिए अनुकूलित किया जा सकता का उपयोग करता है।
बड़े पैमाने पर सिस्टम की उत्पादन क्षमता अक्सर छोटे पैमाने पर प्रयोग का उपयोग कर भविष्यवाणी कर रहे हैं; हालांकि, कई कारकों, इन भविष्यवाणियों की सटीकता का निर्धारण करने के रूप में बड़े पैमाने bioprocesses के प्रदर्शन को प्रभावित करने के लिए दिखाया गया है विचार किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, कचरा (2004) आठ अलग-अलग आकार किण्वन रिएक्टरों की तुलना से प्रस्तुत परिणाम, 30 एल से 19,000 एल, जिसमें पता चला कि पायलट या वाणिज्यिक तराजू पर वास्तविक उत्पादकता लगभग हमेशा कम से मूल्यों छोटे का उपयोग करते हुए भविष्यवाणी की थी को लेकर -scale अध्ययनों 4। पोत आयाम, मिश्रण शक्ति, आंदोलन प्रकार, पोषक तत्व की गुणवत्ता, और गैस हस्तांतरण में असमानता होने की भविष्यवाणी कर रहे थेकमी आई है उत्पादकता 4 के लिए प्रमुख कारण बनता है। इसी प्रकार, यह शैवाल विकास रिएक्टरों में दिखाया गया है कि बायोमास विकास और बायोमास उत्पादों से संबंधित लगभग हमेशा कम कर रहे हैं जब पैमाने पर 6 बढ़ जाती है।
, जैविक, शारीरिक और रासायनिक कारकों, एक रिएक्टर के आकार के साथ बदलने के इन कारकों में से कई 7, छोटे पैमानों पर तुलना में अलग तरह बड़े पैमाने पर 2 माइक्रोबियल गतिविधि को प्रभावित करने के साथ। ऐसे रेसवे तालाबों के रूप में शैवाल के लिए सबसे अधिक पूर्ण पैमाने पर सिस्टम, के बाद से, सड़क पर मौजूद हैं, एक जैविक पहलू पर विचार करना है कि माइक्रोबियल प्रजातियों और bacteriophages आसपास के वातावरण से पेश किया जा सकता है, वर्तमान माइक्रोबियल प्रजातियों को बदल सकता है और इस तरह के सूक्ष्म जीवाणु समारोह जो है प्रणाली। माइक्रोबियल समुदाय की गतिविधि को भी इस तरह के प्रकाश और तापमान के रूप में पर्यावरणीय कारकों, के प्रति संवेदनशील होना होगा। गैसों और तरल पदार्थ गति के मास स्थानान्तरण कर रहे हैंकि माइक्रोबियल प्रक्रियाओं के पैमाने में प्रभावित कर रहे हैं भौतिक कारकों के उदाहरण हैं। छोटे रिएक्टरों में आदर्श मिश्रण को हासिल करने के लिए आसान है; हालांकि, बढ़ती पैमाने के साथ, यह आदर्श मिश्रण की स्थिति इंजीनियर के लिए एक चुनौती बन जाता है। बड़े पैमाने पर, रिएक्टरों अधिक बड़े पैमाने पर स्थानांतरण 2 में मृत क्षेत्रों, गैर आदर्श मिश्रण, और कम क्षमता होने की संभावना है। चूंकि शैवाल संश्लेषक जीव हैं, वाणिज्यिक विकास जब मात्रा बढ़ रही पानी की गहराई और सतह के क्षेत्र में परिवर्तन की वजह से प्रकाश जोखिम में परिवर्तन के लिए खाते चाहिए। उच्च घनत्व बायोमास और / या कम बड़े पैमाने पर स्थानांतरण की दरों में कमी आई सीओ 2 सांद्रता और वृद्धि हे 2 सांद्रता, जो दोनों के बायोमास 8 विकास के निषेध में परिणाम हो सकता है हो सकता है। एक शैवाल विकास प्रणाली में रासायनिक कारकों जलीय पर्यावरण 2, जिसके फलस्वरूप ऐसी भंग सीओ के रूप में पीएच बफरिंग यौगिकों में परिवर्तन से प्रभावित है पीएच गतिशीलता द्वारा संचालित कर रहे हैं
इस अध्ययन को विनियमित करने और दो अलग अलग तराजू के जहाजों में विकास की स्थिति की तुलना करने के लिए बनाया गया एक बनती रिएक्टर प्रणाली प्रस्तुत करता है। प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल leachate उपचार और शैवाल विकास बढ़ाता पर केंद्रित है, हालांकि, यह इस तरह समय के साथ माइक्रोबियल समुदाय में परिवर्तन या शैवाल के सीओ 2 ज़ब्ती क्षमता के रूप में अन्य मैट्रिक्स की निगरानी के लिए अनुकूलित किया जा सकता है। यहाँ प्रस्तुत प्रोटोकॉल काई विकास और एक leachate उपचार प्रणाली में नाइट्रोजन हटाने पर बड़े पैमाने के प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए बनाया गया है।
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Protocol
1. सिस्टम सेटअप
नोट: ए 'बनती प्रणाली' समानांतर में चलाने के लिए, एक मछलीघर टैंक और एक रेसवे तालाब को दर्शाता है।
- एक बनती प्रणाली के लिए, एक 100 एल एक्वेरियम टैंक (में), छोटे पैमाने पर पोत के लिए भूमि के ऊपर एक मिक्सर के साथ, और एक 1,000 एल रेसवे तालाब (RWP) का उपयोग बड़े पैमाने पर पोत के लिए एक चप्पू पहिया मिक्सर के साथ। इस प्रणाली में इस्तेमाल वेसल्स चित्र 1 में कल्पना कर रहे हैं।
- एक ही शैवाल संस्कृति के साथ सभी जहाजों टीका लगाना। टीका के एक उच्च घनत्व का प्रयोग करें, कोई कम से कम 0.1 ग्राम / एल एक बार टैंक या तालाब 10 में पूरी मात्रा को पतला के अंतिम घनत्व में जिसके परिणामस्वरूप। यह (महीने के लिए सप्ताह) समय के एक काफी राशि ले सकता है इस कदम के लिए पर्याप्त शैवाल विकसित करने के लिए।
- पोषक स्रोत के रूप में इलाज लैंडफिल leachate का प्रयोग करें। एक गडढे कि ज्यादातर घरेलू कचरे को स्वीकार करता है और विषाक्त पदार्थों के निम्न स्तर से लिया है leachate का प्रयोग करें। leachate के लिए संरचना विश्लेषण लैंडफिल से उपलब्ध होना चाहिए। टीवह प्रत्येक टैंक या तालाब में इस्तेमाल गंदे पानी की ताकत के आधार पर भिन्न हो सकते हैं leachate की राशि है, लेकिन अंतिम अमोनिया सांद्रता उपाय करना चाहिए 5-75 मिलीग्राम राष्ट्रीय राजमार्ग 3 एन / एल।
- एक 60 एल काम की मात्रा के साथ 100 एल एक्वेरियम टैंक, और एक 600 एल काम की मात्रा के साथ रेसवे तालाब की शुरुआत करें। इस अध्ययन में लगभग 1 59 में एल leachate एक्वेरियम टैंक में पानी के एल, और रेसवे तालाब में पानी की 590 एल में 10 एल leachate के साथ शुरू कर दिया। इस अध्ययन के पाठ्यक्रम पर इस्तेमाल किया leachate की एकाग्रता में वृद्धि।
चित्रा 1. एक मछलीघर टैंक और रेसवे तालाब के उदाहरण हैं। एक मछलीघर टैंक (ए) और रेसवे तालाब (बी) का एक उदाहरण दिखाए जाते हैं। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
- एक्वेरियम टैंक और तीन सप्ताह के हाइड्रोलिक प्रतिधारण समय के साथ अर्द्ध बैच रिएक्टरों के रूप में रेसवे तालाब कार्य करते हैं। प्रत्येक नमूना अवधि एक सप्ताह तक फैला है।
- प्रत्येक पोत से एक 125 एमएल नमूना ले लो। इस हफ्ते की शुरुआत नमूना है। वर्गों 3.1-3.3 में नमूना विश्लेषण प्रोटोकॉल के अनुसार टेस्ट नमूने हैं।
- सप्ताह के अंत में, विश्लेषण के लिए प्रत्येक पोत से 125 एमएल के नमूने ले। बाद अंत के सप्ताह के नमूने ले लिया गया है, रेसवे तालाब में मछलीघर टैंक की पूरी मात्रा खाली है।
- प्रति सप्ताह एक बार, रेसवे तालाब में मछलीघर टैंक की पूरी मात्रा पंप।
- रेसवे तालाब से मात्रा (3 सप्ताह के एक औसत हाइड्रोलिक प्रतिधारण समय के लिए) का एक-तिहाई निकालें। पानी और इलाज leachate के साथ हटाया मात्रा बदलें।
- वापस मछलीघर टैंक में स्थानांतरण रेसवे तालाब से लगभग 60 एल। यह सुनिश्चित करता है कि मछलीघर तनकश्मीर और रेसवे तालाब प्रत्येक सप्ताह एक ही पोषक तत्व और जैविक शर्तों के साथ शुरू कर रहे हैं।
- अगले सप्ताह के लिए शुरू की स्थिति के विश्लेषण के लिए सभी जहाजों से 125 एमएल के नमूने ले लो।
3. नमूना विश्लेषण
- के लिए अमोनिया-एन, नाइट्रेट-एन, नाइट्राइट-एन, और बायोमास घनत्व सभी शुरुआत के-हफ्ते और अंत के सप्ताह के नमूनों का परीक्षण करें।
- मानक कुल निलंबित ठोस (टीएसएस) प्रोटोकॉल, ASTM-D5907, 0.45 माइक्रोन फिल्टर का उपयोग करके बायोमास उपाय।
- सबसे पहले एक फिल्टर पेपर वजन और फिर एक वैक्यूम छानने का काम प्रणाली का उपयोग नमूना के फिल्टर 20-40 एमएल। एक घंटे के लिए 105 डिग्री सेल्सियस पर एक ओवन में बायोमास / फिल्टर पेपर सूखी, या बायोमास / फिल्टर पेपर नहीं रह परिवर्तन का वजन तक।
- बायोमास / फिल्टर पेपर वजन, और फिल्टर पेपर की प्रारंभिक बड़े पैमाने घटाना। मात्रा बायोमास घनत्व की गणना करने के लिए फ़िल्टर द्वारा इस मास फूट डालो। डुप्लिकेट 11 में चलाएँ।
- अमोनिया उपाय है,नाइट्रेट, नाइट्राइट और spectrophotometrically एक स्पेक्ट्रोफोटोमीटर का उपयोग।
- अमोनिया एकाग्रता का निर्धारण करने के लिए वाणिज्यिक विधि किट में नमूने के 100 μL का प्रयोग करें। निर्माता प्रोटोकॉल का संदर्भ लें।
- वाणिज्यिक विधि किट में नमूने के 1 एमएल का प्रयोग करें नाइट्रेट एकाग्रता का निर्धारण करने के लिए। निर्माता प्रोटोकॉल का संदर्भ लें।
- नाइट्राइट एकाग्रता का निर्धारण करने के लिए वाणिज्यिक विधि किट में नमूने के 10 एमएल का प्रयोग करें। निर्माता प्रोटोकॉल का संदर्भ लें।
- पर्यावरण की स्थिति (हवा के तापमान, सौर विकिरण, हवा की गति) एक वाणिज्यिक मौसम स्टेशन का उपयोग करने के साथ ही टैंक / तालाब की स्थिति (पानी का तापमान, पीएच, भंग ऑक्सीजन) वाणिज्यिक जांच और डेटा लकड़हारा का उपयोग कर मॉनिटर। निर्माता प्रोटोकॉल का संदर्भ लें।
4. परिणामों के सांख्यिकीय विश्लेषण
- निर्धारित करती है कि डेटा एकत्र सांख्यिकीय रूप से सामान्य है। एक QQ साजिश 12 का उपयोग कर डेटा सेट के सामान्य निर्धारित बनाने के लिए
- पियर्सन के आर या सामान्य और गैर सामान्य डेटा क्रमश: 13 के लिए स्पीयरमैन के पी का उपयोग कर मानकों के बीच सह-संबंध का निर्धारण करते हैं। प्रारंभिक अमोनिया एकाग्रता, प्रारंभिक कुल नाइट्रोजन एकाग्रता, प्रारंभिक बायोमास घनत्व, अमोनिया हटाने की दर, कुल नाइट्रोजन हटाने की दर, बायोमास विकास दर है, और सभी पर्यावरण की स्थिति: सहसंबंध मानकों को कम से कम निम्नलिखित मानकों को शामिल करना चाहिए।
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Representative Results
इस अध्ययन का उद्देश्य बायोमास विकास और छोटे और बड़े पैमाने पर रिएक्टरों में उगाया काई संस्कृतियों का पोषक तत्व हटाने क्षमताओं की तुलना है। इस अध्ययन में दो बनती सिस्टम, सिस्टम 1 और 2 प्रणाली के रूप में भेजा, का उपयोग करता है अपने निष्कर्षों नकल करने की। ये प्रतिनिधि परिणाम अप्रैल के माध्यम से एक 8 सप्ताह की अवधि फरवरी से कर रहे हैं, 2016 के पहले रेसवे तालाब शैवाल मूल रूप से फिलाडेल्फिया, फिलीस्तीनी अथॉरिटी 14 में एक घर के बाहर तालाब से स्रोत के साथ inoculated किया गया था। इस संस्कृति एक मछलीघर टैंक में एक उच्च घनत्व के लिए विकसित किया गया था। यह टीका RWP में 0.12 छ / एल की एक बायोमास घनत्व में हुई। 2.5 सप्ताह के बाद, दूसरी रेसवे तालाब और मछलीघर टैंक inoculated थे, लगभग 0.18 छ / एल की बायोमास घनत्व शुरू हो जाती है। कुछ ही हफ्तों के बाद, सभी एटीएस और RWPs एक समान बायोमास घनत्व और सभी जहाजों के बीच माइक्रोबियल आबादी के लिए एक साथ मिश्रित कर रहे थे; ऊपर वर्णित के रूप में नियमित रूप से संचालन और निगरानी शुरू कियामसविदा बनाना।
शुरू और समाप्त होने के मापदंडों का नमूना विश्लेषण धारा 15 में वर्णित के रूप में एक साप्ताहिक आधार पर मापा गया। सभी जहाजों में बायोमास, अमोनिया और कुल नाइट्रोजन सांद्रता के लिए प्रारंभिक स्थिति, राष्ट्रीय राजमार्ग 3 एन / एल क्रमशः 0.2-1.0 जी / एल लेकर 3.1-14 मिलीग्राम, और 8.1-20.1 मिलीग्राम एन / एल। मतलब है और प्रत्येक पोत से दर्ज हटाने और विकास दर के मानक विचलन तालिका 1 में प्रस्तुत कर रहे हैं। इन शर्तों सभी से क्रमश: बायोमास विकास दर झुकेंगे, और अमोनिया और कुल नाइट्रोजन हटाने -0.04-0.07 जी / एल / दिन से लेकर दरों, 0.39-1.61 मिलीग्राम एन / एल / दिन, और 0.26-1.47 मिलीग्राम एन / एल / दिन, चार जहाजों। साप्ताहिक नाइट्रोजन हटाने की दर और सिस्टम 1 और 2 प्रणाली से बायोमास विकास दर चित्रा 2 में देखा जा सकता है।
आकृतिप्रतिनिधि अध्ययन की अवधि में उत्पादकता के 2. सारांश। अमोनिया हटाने दर (ए), कुल नाइट्रोजन हटाने की दर (बी), और बायोमास विकास दर (सी), शीर्ष, मध्य और नीचे के पैनल में प्रस्तुत कर रहे हैं क्रमशः। प्रणाली 1 परिणाम से छोड़ दिया, और इस प्रणाली 2 सही पर पर प्रस्तुत कर रहे हैं। एक्वेरियम टैंक और रेसवे तालाबों से परिणाम और Δ क्रमशः एक्स द्वारा सभी रेखांकन पर प्रतिनिधित्व कर रहे हैं,। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
सांख्यिकीय सहसंबंध के मापदंडों की तुलना और संभव प्रवृत्तियों की पहचान करने के लिए इस्तेमाल किया गया। इनपुट पैरामीटर थे: प्रारंभिक अमोनिया एकाग्रता, प्रारंभिक नाइट्रेट एकाग्रता, प्रारंभिक नाइट्राइट एकाग्रता, प्रारंभिक कुल नाइट्रोजन एकाग्रता, बायोमास एकाग्रता शुरू, अमोनिया रेमअंडाकार दर, नाइट्रेट हटाने दर, नाइट्राइट हटाने दर, कुल नाइट्रोजन हटाने की दर, बायोमास विकास दर, पानी का तापमान, पीएच। डेटा एकत्र सांख्यिकीय रूप से सामान्य नहीं था, इसलिए स्पीयरमैन के rho, nonparametric सहसंबंध का इस्तेमाल किया गया था। सबसे मजबूत महत्वपूर्ण संबंध प्रारंभिक अमोनिया एकाग्रता और अमोनिया हटाने दर (ρ = 0.90) के बीच था। प्रारंभिक अमोनिया एकाग्रता और अमोनिया हटाने की दर के बीच प्रवृत्ति चित्रा 3 में देखा जा सकता है।
चित्रा 3: अमोनिया remova fo: अमोनिया एकाग्रता शुरू करने के एक समारोह के रूप में रख-together.within-पेज = "1" एल दर। प्रतिनिधि 8 हफ्तों में सभी जहाजों से डाटा प्रस्तुत कर रहे हैं। प्रवृत्ति लाइन आर 2 = 0.76। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
| अमोनिया हटाने दर (MGN / एल) | कुल नाइट्रोजन हटाने दर (MGN / एल) | बायोमास वृद्धि दर (जी बायोमास / एल) | |
| RWP 1 | 0.95 ± 0.36 | 0.79 ± 0.38 | 0.013 ± 0.029 |
| RWP 2 | 1.08 ± 0.30 | 1.01 ± 0.21 | 0.034 ± 0.036 |
| मछलीघर टैंक 1 | 0.87 ± 0.23 | 0.803 ± 0.30 | 0.005 ± 0.028 |
| मछलीघर टैंक 2 | 0.88 ± 0.33 | 0.94 ± 0.22 | 0.015 ± 0.019 |
तालिका 1. मतलब व्यक्ति में उत्पादकता दर की ± मानक विचलनवाहिकाओं।
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Discussion
प्रणाली के प्रदर्शन:
एक 8 सप्ताह के अध्ययन के दौरान, एक प्रणाली में छोटे और बड़े पैमाने पर जहाजों की उत्पादकता की तुलना में थे। इस अध्ययन नाइट्रोजन और अमोनिया हटाने की दर और बायोमास विकास दर में उपचार प्रणाली की उत्पादकता के उपाय के रूप में इस्तेमाल किया गया। प्रणाली एक अर्द्ध बैच रिएक्टर है, जहां प्रत्येक सप्ताह असतत की शर्तों के तहत संचालित किया गया था के रूप में संचालित किया गया था। प्रतिनिधि परिणाम खाते प्रणाली आपरेशन के पहले 8 सप्ताह के लिए, लेकिन एक पूर्ण अध्ययन पर्यावरण की स्थिति में मौसमी परिवर्तनशीलता के लिए खाते में ज्यादा लंबी अवधि के लिए विस्तार होगा।
कार्यप्रणाली ऊपर वर्णित बनती प्रणाली (छोटे और बड़े पैमाने पर जहाजों) एक साथ मिश्रण हर 7 दिनों के लिए कहता है। इसलिए इस समय अवधि में दो तराजू के बीच उत्पादकता में अंतर केवल दो आकार के जहाजों में विभिन्न परिस्थितियों पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, रिएक्टरों में से एक में प्रकाश जोखिम महत्वपूर्ण है अगरअन्य की तुलना में कम बात यह, बायोमास विकास दर काफी अलग होगा। मृत अधूरा मिश्रण, गरीब बड़े पैमाने पर स्थानांतरण, चर सीओ 2 या पीएच के कारण क्षेत्र, दो तराजू के बीच किसी भी अन्य प्रतिकूल परिस्थितियों के साथ-साथ बनती प्रणालियों के भीतर जहाजों की उत्पादकता में अंतर का कारण बन सकता है।
दूसरी ओर, यदि प्रत्येक प्रणाली में छोटे और बड़े पैमाने पर जहाजों की उत्पादकता मूल्यों के बराबर हैं, तो यह संभावना है कि छोटे पैमाने पर पोत बड़े पैमाने पर पोत के रूप में समान विकास की स्थिति या दोनों के बीच कोई मतभेद पैदा करता है अलग पहुंचा रिएक्टरों negligibly उत्पादकता प्रभावित करते हैं। इस स्थिति में, छोटे पैमाने पर प्रणाली से मूल्यों की संभावना एक पूर्ण पैमाने पर व्यवस्था में उत्पादकता के प्रतिनिधि भविष्यवक्ताओं होगा।
इस प्रणाली का उपचार क्षमता नाइट्रोजन दूर करने की क्षमता के आधार पर मूल्यांकन किया गया था। सभी कारकों के बीच सांख्यिकीय सहसंबंध एक मजबूत, सकारात्मक सह पता चलाrrelation (ρ = 0.90) शुरू अमोनिया एकाग्रता और अमोनिया हटाने की दर के बीच। यह एक ही सकारात्मक संबंध एक्वेरियम टैंक 14 में किए गए एक अध्ययन में पिछले देखा गया था। अमोनिया हटाने की दर और शुरू अमोनिया एकाग्रता के बीच यह सकारात्मक प्रवृत्ति चित्रा 3 है, जो सभी RWPs और एटीएस से एकत्र आंकड़ों भी शामिल है में देखा जा सकता है। दो पोत प्रकार से नाइट्रोजन हटाने की दर पैमाने विशेष के रुझान एक बार फिर डेटा एकत्र किया गया है की पहचान करने की तुलना में किया जा सकता है।
चर रिएक्टर मानकों:
कुंजी रिएक्टर चर मात्रा अनुपात और निवास समय के लिए सतह क्षेत्र शामिल हैं। रिएक्टर्स छोटे और बड़े जहाजों की एक पूरी मिश्रण और 1/3 कुल रिएक्टर सिस्टम वॉल्यूम प्रतिस्थापन हर 7 दिनों के साथ, एक अर्द्ध बैच ढंग से संचालित कर रहे थे। इस अध्ययन में मिश्रण अवधि एक सप्ताह था, वहीं धारा 2.3 में कहा गया है, इस समय विकास और Nutr के आधार पर संशोधित किया जा सकता हैसंश्लेषक संस्कृतियों के ient खपत की दर है, साथ ही पूर्ण पैमाने पर प्रणाली के परम आवेदन। मात्रा के अनुपात को सतह क्षेत्र है, जो मात्रा बदलकर संशोधित किया जा सकता है, गैसों के बड़े पैमाने पर स्थानांतरण की दर के रूप में अच्छी तरह से संश्लेषक जीवों के लिए प्रकाश जोखिम को प्रभावित करती है।
रेसवे तालाब और प्रत्येक प्रणाली की मछलीघर टैंक से संस्करणों प्रत्येक सप्ताह की शुरुआत में मिलाया गया कि यह सुनिश्चित करने शुरू की स्थिति, विशेष रूप से inoculum संस्कृति, दोनों तराजू में बराबर थे। दो जहाजों के बीच मिश्रण समय की लंबाई आवेदन के आधार पर संशोधित किया जा सकता है। चूंकि ज्यादातर शैवाल अपेक्षाकृत धीमी गति से बढ़ रही है सूक्ष्मजीवों हैं, एक सप्ताह है कि इस्तेमाल किया जाना चाहिए समय कम से कम राशि के रूप में सिफारिश की है। मिश्रण के बीच के समय की एक लंबी अवधि दो तराजू के बीच पर्यावरण की स्थिति में छोटे मतभेदों की वजह से उत्पादकता में कुछ बदलाव प्रकट हो सकता है। तराजू के मिश्रण के बीच बहुत ज्यादा समय माइक्रोबियल के लिए अनुमति होगीसमुदायों में काफी हट जाना, जो समय पर तराजू के बीच तुलना नहीं रह रिएक्टर की स्थिति का सटीक होगा। यहां तक कि जब दो तराजू मिश्रण के बीच समय की लंबाई बढ़ाने यह सत्यापित करने के लिए कि productivities में कोई अंतर (या मतभेद की कमी) महत्वपूर्ण है में कई repetitions पूरा करने के लिए महत्वपूर्ण है।
मात्रा के अनुपात को सतह क्षेत्र काम की मात्रा का समायोजन करके संशोधित किया जा सकता है। इस अनुपात के प्रभावों में और पोत के बाहर गैसों के बड़े पैमाने पर स्थानांतरण, साथ ही शैवाल से अवगत कराया है प्रकाश की मात्रा। पोत के प्रकार पर निर्भर करता है, मात्रा अनुपात (एसए: वी) के लिए सतह क्षेत्र और मात्रा के अनुपात में प्रकाश उजागर सतह क्षेत्र (ले-SA: वी) अलग हो सकता है। इस अध्ययन में एक्वेरियम टैंक की दीवारों पारदर्शी हैं, सभी पक्षों पर और शीर्ष के माध्यम से प्रकाश की अनुमति है, जबकि गैस हस्तांतरण केवल पानी की सतह के माध्यम से हो जाएगा, जिसका अर्थ SA: वी और ले-SA: वी असमान हैं। हालांकि, रेसवे तालाबों का इस्तेमाल कियाइस अध्ययन में इतनी एसए, अपारदर्शी दीवारों है: वी और ले-SA: वी के बराबर हैं।
जब पैमाने पर ध्यान केंद्रित कर, प्रकाश उजागर मात्रा करने के लिए सतह क्षेत्र (ले-SA: वी) अनुपात महत्वपूर्ण 1, 7 है। एक घने शैवाल संस्कृति पानी के पहले कुछ सेंटीमीटर से परे कम से कम प्रकाश पैठ में परिणाम होगा। एक घने संस्कृति और एक उच्च LE-SA के सतत मिश्रण: वी अनुपात समग्र प्रकाश जोखिम में वृद्धि होगी और उच्च उत्पादन पैदावार में परिणाम चाहिए। सतत मिश्रण भी गैसों के बड़े पैमाने पर स्थानांतरण में सहयोगी। सत्यापित करने के लिए कि छोटे पैमाने पर पोत सही बड़े पैमाने पर उत्पादकता एक पूर्ण तुलनात्मक अध्ययन किया जा करने की आवश्यकता होगी भविष्यवाणी की है।
रिएक्टर की कमी:
जब की स्थापना और पहली बार के लिए इस प्रणाली के संचालन वहाँ कुछ चीजें है कि मुश्किलें पैदा हो सकती हैं। सबसे पहले, यह जब तक स्केलिंग किसी भी बर्तन में शैवाल बायोमास के कम से कम 0.1 ग्राम / एल होना बहुत जरूरी है। यदिघनत्व बहुत कम है, यह बहुत संभावना है कि टीका शैवाल तेजी से 10 बंद मर जाएगा। दूसरे, इस सिस्टम में अमोनिया की उच्च सांद्रता संभाल कर सकते हैं, हालांकि इनपुट अमोनिया एकाग्रता कई हफ्तों 14, 16, 17 से अधिक धीरे-धीरे वृद्धि की जानी है। इस अध्ययन में इनपुट अमोनिया एकाग्रता एक बहुत ही रूढ़िवादी दर 10 MGN / एल हर 3 सप्ताह की एक अनुमानित वृद्धि पर उठाया गया था। अन्त में, सभी भंग नाइट्रोजन प्रजातियों की निगरानी करते हुए यह महत्वपूर्ण है कि नाइट्राइट सांद्रता कम रखा जाता है। नाइट्राइट उच्च सांद्रता 18 की उम्र में शैवाल और अन्य जीवों के लिए विषाक्त हो सकता है। नाइट्राइट सांद्रता के ऊपर 150 मिलीग्राम एन / एल वृद्धि है, तो अतिरिक्त मात्रा को हटा दिया और विषाक्त नाइट्राइट सांद्रता कमजोर करने के लिए पानी के साथ प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए।
संभावित अनुप्रयोग:
इस पद्धति देखें करने के लिए लागू किया जा सकताजीवन चक्र आकलन (LCAS) और पूर्ण पैमाने पर उत्पादन प्रणालियों के तकनीकी-आर्थिक विश्लेषण (चाय) में पूर्ण पैमाने पर उत्पादन प्रक्रियाओं अनुकरण करने के लिए इस्तेमाल किया इनपुट डेटा की सटीकता ify। अक्सर, बायोमास विकास और छोटे पैमाने पर अध्ययन से पोषक तत्व खपत की दर एक छोटा-अप प्रणाली की क्षमताओं overestimate। इस के बावजूद, LCAS और चाय के विशाल बहुमत के छोटे पैमाने पर अध्ययन से इनपुट मूल्यों का उपयोग पूर्ण पैमाने प्रौद्योगिकियों 19, 20, 21, 22, 23 के अपने आकलन के लिए पूर्ण पैमाने पर उत्पादन मूल्यों का अनुमान है। इस तरह से छोटे पैमाने पर अध्ययन से परिणाम का उपयोग करने से पहले, यह सत्यापित किया जाना चाहिए कि इन परिणामों क्या एक पूर्ण पैमाने पर सिस्टम से उम्मीद की जा सकती है की एक अच्छा प्रतिनिधित्व कर रहे हैं। वर्तमान में, वहाँ बड़े पैमाने पर सिस्टम के भविष्य कहनेवाला अध्ययन के लिए डेटा इकट्ठा करने के लिए कोई मानकीकृत पद्धति है। कार्यप्रणाली यहाँ प्रस्तुतएक सत्यापन अध्ययन के रूप में लागू किया जा सकता है।
इस अध्ययन में, नाइट्रोजन हटाने और बायोमास विकास उपचार के प्रभाव का निर्धारण करने के लिए मेट्रिक्स के रूप में इस्तेमाल किया गया। इस प्रणाली को आसानी से अन्य अपशिष्ट धाराओं (घरेलू या कृषि अपशिष्ट), अन्य मानकों (बीओडी, भारी धातु, रोगज़नक़ हटाने) के लिए नजर रखी, टिप्पणियों माइक्रोबियल समुदाय में परिवर्तन पर सहित अन्य अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, या एक अर्द्ध बैच रिएक्टर से बदल दिया एक लगातार मिश्रित रिएक्टर व्यवस्था करने के लिए। इन आवेदनों में यहां वर्णित प्रोटोकॉल में से किसी में प्रयोगशाला पैमाने पर और बड़े पैमाने पर सिस्टम का मूल्यांकन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।
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Disclosures
लेखकों के पास खुलासे के लिए कुछ भी नहीं है।
Acknowledgments
लेखकों को अपने ज्ञान और leachate साझा करने के लिए फेल्टन, डे में SANDTOWN गडढे को धन्यवाद देना चाहूंगा।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Aquarium Tank | Any 100+ L aquarium tank with optically clear glass can be used | ||
| RW 3.5 | MicroBio Engineering | Raceway Pond | |
| Eurostar 100 digital | IKA | 4238101 | Overhead mixers |
| Leachate | Sandtown Landfill | ||
| Sampling Bottles | Nalgene | Plastic or glass, lab grade, 125-200 mL | |
| Transfer Pumps | Garden type pump with drinking water quality hoses will be suitable | ||
| AmVer Salicylate Test 'N Tube | Hach | 2606945 | High Range Ammonia Tests |
| NitraVer X Nitrogen - Nitrate Reagent Set | Hach | 2605345 | High Range Nitrate Tests |
| NitriVer 2 Nitrite Reagent Powder Pillows | Hach | 2107569 | High Range Nitrite Tests |
| Hach DR2400 Spectrophotmeter | Hach | The DR2400 was discontinued, but any DR series Hach spectrophotometer can be used in this application. | |
| EMD Microbiological Analysis Membrane Filters | Millipore | HAWG047S6 | 0.45 µm filters |
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