Name: comparison of scale in a photosynthetic reactor system for algal remediation of wastewater
Uploaded: 2017-03-06T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 40 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Comparison of Scale in a Photosynthetic Reactor System for Algal Remediation of Wastewater at JoVE.com

Yazarlar kendi bilgi ve sızıntı suyu paylaşmak için Felton, DE Sandtown Landfill teşekkür etmek istiyorum.

1. Sistem Kurulumu Not: Bir &#39;eşli sistemin paralel olarak çalıştırmak, bir akvaryum tankı ve bir kanal gölet anlamına gelir. <ol><li> bir eşleştirilmiş bir sistem için, büyük ölçekli gemi için bir çark mikser ile, küçük ölçekli gemi için bir havai mikserle bir 100 L akvaryumları tankları (AT), ve bir 1,000 L oluk su birikintisi (RWP) kullanın. Bu sistemde kullanılan gemiler Şekil 1&#39;de resmedilmiştir. </li><li> Aynı yosun kültürü ile tüm damarları inoküle edin. Bir depo veya havuzda 10 tam hacme seyreltildi az 0.1 g / L&#39;lik nihai bir yoğunluk ile sonuçlanan aşılama yüksek yoğunluklu kullanın. Bu adım için yeterli alglerin büyümesine (haftalar ve aylar) zaman önemli miktarda alabilir. </li><li> besin kaynağı olarak işlenmemiş depolama sızıntı suyu kullanın. çoğunlukla evsel atık kabul eder ve toksinlerin düşük seviyelerde sahip bir depolama alınan sızıntı suyu kullanın. sızıntı suyu için bileşim analizi depolama mevcut olmalıdır. Tatıksu gücüne bağlı olarak değişebilir, her tank veya havuzda kullanılan sızıntı suyunun o miktarı, ancak son amonyak konsantrasyonları 5-75 mg NH3-N / L ölçmek gerekir. </li><li> 60 L çalışma hacmi 100 L akvaryum tankı ve 600 L çalışma hacmi ile oluk gölet başlayın. Bu çalışma, akvaryumlar tankındaki suyun yaklaşık 1 L sızıntı suyu 59 L, ve kanal havuzdaki su 590 L 10 L sızıntı suyu ile başladı. Bu çalışma boyunca kullanılan sızıntı suyunun konsantrasyonu artırır. </li></ol><img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/55256/55256fig1.jpg" /> Bir akvaryum tankı ve kanal gölet 1. Örnekler Şekil. Bir akvaryum tankı (A) ve kanal gölet (B) bir örnek gösterilmektedir. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55256/55256fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <ol><li> Üç hafta hidrolik alıkonma süreleri ile yarı kesikli reaktörler olarak akvaryum tankı ve oluk gölet çalıştırın. Her örnekleme süresi bir hafta kapsamaktadır. </li><li> Her gemiden bir 125 ml örnek almak. Bu hafta numunenin başlangıcıdır. Bölümlerde 3.1-3.3 Numune Analizi protokole göre test örnekleri. </li><li> haftanın sonunda, analiz için, her kaba 125 ml örnek alabilir. sonu haftanın örnekleri çekildikten sonra, kanal havuza akvaryum tankının tüm hacmini boşaltın. <ol><li> haftada, kanal havuza akvaryum tankının tüm hacmi pompa. </li></ol></li><li> oluk havuzundan (3 hafta ortalama hidrolik tutma süresi için) hacminin üçte birini çıkarın. su ve arıtılmamış ile temizlenebilir hacmi değiştirin. </li><li> geri akvaryum tankı içine oluk gölet yaklaşık 60 L aktarın. Bu garanti olduğu akvaryum tank ve oluk gölet her hafta aynı besin ve biyolojik koşullar ile başlıyor. </li><li> önümüzdeki hafta için başlangıç ​​koşulları analizi için tüm gemilerden 125 mL numune almak. </li></ol> 3. Numune Analizi <ol><li> amonyak-N, nitrat-N, nitrit-N, ve biyokütle yoğunluğu tüm örnekler başlangıç-haftalık-ve-sonu-hafta test edin. </li><li> 0.45 mikron filtreleri kullanarak standart toplam askıda katı madde (AKM) protokolü, ASTM-D5907 ile biyokütle ölçün. <ol><li> Önce bir filtre kağıdı tartmak ve sonra bir vakum filtrasyon sistemi kullanarak örnek 20-40 mL filtre. bir saat boyunca, 105 ° C de bir fırında biyokütle / filtre kağıdı, kuru ya da biyokütle / filtre kağıdı daha fazla değişmemekte ağırlıkla kadar. </li><li> biyokütle / filtre kağıdı tartılır ve filtre kağıdı ilk kitle çıkarma. biyokütle yoğunluğunu hesaplamak için süzüldü hacimce bu kitle bölün. Yinelenen 11&#39;de çalıştırın. </li></ol></li><li> , Amonyak ölçünNitrat ve nitrit spektrofotometrik bir spektrofotometre kullanılarak. <ol><li> Amonyak konsantrasyonu belirlemek için ticari bir yöntem kit numune 100 ul kullanın. üreticinin protokolüne bakın. </li><li> nitrat konsantrasyonu belirlemek için ticari bir yöntem kit numunenin 1 mL kullanın. üreticinin protokolüne bakın. </li><li> nitrit konsantrasyonu belirlemek için ticari bir yöntem kiti 10 ml numune kullanın. üreticinin protokolüne bakın. </li></ol></li><li> Ticari sondalar ve veri kayıt cihazı kullanarak çevre koşulları (hava sıcaklığı, güneş radyasyonu, rüzgar hızı), ticari bir hava istasyonu kullanılarak yanı sıra tankı / Su birikintisi koşulları (su sıcaklığı, pH, çözünmüş oksijen) izleyin. üreticinin protokolüne bakın. </li></ol> Sonuçların 4. İstatistiksel Analiz <ol><li> Toplanan veriler istatistiksel olarak normal olup olmadığını belirleyin. Bir QQ arsa 12 kullanarak veri setinin normallik belirleyin </&gt; Sup. </li><li> Pearson r veya sırasıyla 13, normal ve normal olmayan veriler için Spearman p kullanarak parametreleri arasındaki korelasyonu belirlemek. Korelasyon parametreleri en azından aşağıdaki parametreleri içermelidir: İlk amonyak konsantrasyonu, başlangıçtaki toplam azot konsantrasyonu, ilk biyokütle yoğunluğunu, amonyak çıkarma oranı, toplam azot giderimi oranı, biyokütle büyüme oranı ve tüm çevre koşulları. </li></ol>

<ol>
	<li>Janssen, M., Tramper, J., Mur, L. R., Wijffels, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enclosed+outdoor+photobioreactors:+light+regime,+photosynthetic+efficiency,+scale-up,+and+future+prospects.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scale-up+of+microbial+processes:+impacts,+tools+and+open+questions.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+production+of+organic+acids:+expanding+the+markets.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scale-up+methodologies+for+Escherichia+coli+and+yeast+fermentation+processes.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofuels+from+microalgae-a+review+of+technologies+for+production,+processing,+and+extractions+of+biofuels+and+co-products.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Up-scaling+aquaculture+wastewater+treatment+by+microalgal+bacterial+flocs:+from+lab+reactors+to+an+outdoor+raceway+pond.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Scale-Up+of+Microbial+Batch+and+Fed-Batch+Fermentation+Processes.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+Inhibition+of+Photosynthetic+Oxygen+Evolution+in+Marine+Plants.">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. d. C., Davenport, R. J., Curtis, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+study+of+the+effect+of+operating+variables+on+reactor+performance+and+microbial+diversity+in+laboratory-scale+activated+sludge+reactors.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of microalgal culture: biotechnology and applied phycology. , (2008).</li><li>Clesceri, L. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. , (1998).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Statistics for Macintosh v.23.0. , (2015).</li><li>Devore, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Probability and Statistics for Engineering and the Sciences. , (2015).</li><li>Sniffen, K. D., Sales, C. M., Olson, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitrogen+removal+from+raw+landfill+leachate+by+an+algae-bacteria+consortium.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Harmful+freshwater+algal+blooms,+with+an+emphasis+on+cyanobacteria.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxicity+of+Ammonia+to+Algae+in+Sewage+Oxidation+Ponds.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Free+ammonia+inhibition+of+algal+photosynthesis+in+intensive+cultures.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxicity+identification+evaluation+of+ammonia,+nitrite+and+heavy+metals+at+the+Stensund+Wastewater+Aquaculture+Plant,+Sweden.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+potentials+and+challenges+of+algae+based+biofuels:+a+review+of+the+techno-economic,+life+cycle,+and+resource+assessment+modeling.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pilot-scale+data+provide+enhanced+estimates+of+the+life+cycle+energy+and+emissions+profile+of+algae+biofuels+produced+via+hydrothermal+liquefaction.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Treatment+of+industrial+wastewaters+by+microalgal+bacterial+flocs+in+sequencing+batch+reactors.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biodiesel+from+microalgae:+A+critical+evaluation+from+laboratory+to+large+scale+production.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relative+importance+of+light+and+nutrient+limitation+of+phytoplankton+growth:+a+simple+index+of+coastal+ecosystem+sensitivity+to+nutrient+enrichment.">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>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Sistem performansı: 8 haftalık çalışma boyunca, bir sistem içinde küçük ve büyük ölçekli damarların verimliliği karşılaştırıldı. Bu çalışmada azot ve amonyak kaldırma oranları ve biyokütle büyüme oranlarında arıtma sisteminin verimlilik ölçütleri olarak kullanılmıştır. Sistem, her hafta ayrı koşullar altında çalıştırılan bir yarı-parti reaktöründe olarak çalıştırıldı. Temsilcisi sonuçları sistem operasyonun ilk 8 hafta boyunca, ancak bir ...

büyük ölçekli uygulamalarda tezgah ölçekli verilerin Çeviri biyoproseslerde ticarileştirilmesi önemli bir adımdır. Küçük ölçekli reaktör sistemlerinin, mikroorganizmaların kullanımı üzerine odaklanan özellikle üretim verimleri, sürekli olarak, genel olarak endüstriyel ölçekli sistemler, 1, 2, 3, 4 meydana gelen verim önceden gösterilmiştir. Zorluklar da biyoyakıt üretimi için, bu tür kozmetik ve ilaç gibi değeri yüksek ürünler, üretim amacıyla büyük sistemlere laboratuvar ölçeğinden yosun ve siyanobakteriler fotosentez ekimi ölçeklendirme var, ve atık su tedavisi için. Büyük ölçekli alg biyokütle üretimi için talep biyoyakıt, ilaç / nutrasötikler ve hayvan yemi 5 yosun için ortaya çıkan sanayi ile büyüyor. açıklanan metodolojiBu el yazması biyokütle büyüme oranı ve besin giderimi üzerine bir fotosentez reaktör sisteminin ölçeğini artırarak etkisini değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Burada yer alan sistem yosun sızıntı suyunun atık düzeltmek için, ancak çeşitli uygulamalar için adapte edilebilir kullanır. büyük ölçekli sistemlerin üretim verimleri genellikle küçük ölçekli deneyler kullanılarak tahmin edilmektedir; Ancak, birçok faktör ölçekli biyoprosesler performansını etkilediği gösterilmiş olduğu gibi, bu tahminler doğruluğunu saptamak için dikkate alınmalıdır. Örneğin, (2004) Junker 30 L Pilot- ya ticari ölçeklerde gerçek verimliliği değerlerinin küçük kullanılarak tahmin hemen hemen daima daha düşük olduğunu göstermiştir 19.000 L aralığındaki, sekiz farklı büyüklükte fermentasyon reaktörlerin bir karşılaştırma sonuçları sunulmaktadır ölçeğindeki çalışmalar 4. damar boyut, karıştırma gücü, ajitasyon türü, besin kalitesi ve gaz transferi eşitsizlikler olduğu tahmin edildiverimlilik azaldı 4 sebeplerinin başında. Benzer şekilde, ölçek 6 arttırıldığı zaman biyokütle büyümesi ve biyokütle ilgili ürünler hemen hemen her zaman düşük olduğu yosun büyümesi reaktörlerde gösterilmiştir. Biyolojik, fiziksel ve kimyasal faktörler bu faktörlerin bir çok 7, küçük ölçeklerde farklı daha büyük ölçekte 2 mikrobiyal aktiviteyi etkileyen ile bir reaktör boyutuna sahip değişir. Böyle oluk havuzları gibi yosun için en tam ölçekli sistemleri, yana, dışarıda var, dikkate alınması gereken bir biyolojik faktör mikrobiyal türler ve bakteriyofajlar mevcut mikrobiyal türlerin değiştirebilir ve böylece mikrobik işlevi olabilir, çevreye tanıttı olmasıdır sistemi. mikrobiyal topluluğun etkinliği aynı zamanda ışık ve sıcaklık gibi çevresel faktörlere karşı duyarlı olacaktır. gazları ve Akışkan hareketinin kitlesel transferleriMikrobiyal proseslerin ölçek kadar etkilenir fiziksel faktörlerin örnekleri. küçük reaktörlerin ideal karıştırma sağlanması kolaydır; Ancak, artan ölçek ile, ideal karıştırma koşulları mühendisi bir sorun haline gelmektedir. Daha büyük ölçeklerde de, reaktör kütle transferi 2 ölü bölgeleri, ideal olmayan karıştırılması ve azaltılmış verim olması daha olasıdır. yosun fotosentetik organizmalar olduğundan hacmini artırırken, ticari büyüme nedeniyle su derinliği ve yüzey alanı değişikliklere radyasyona maruz kalmasına değişimlerini hesaba katmak zorundadır. Yüksek biyokütle yoğunluğu ve / veya düşük kütle transfer hızlarını CO biyokütle büyümesi, 8 inhibisyonu ile sonuçlanabilir, her ikisi de 2 konsantrasyonları ve artan O 2 konsantrasyonlarda azalmasına neden olabilir. Bir yosun büyüme sisteminde kimyasal faktörler dolayısıyla böyle çözünmüş CO olarak pH tamponlama bileşikleri değişikliklerden etkilenen su ortamında 2, pH dinamikleri tarafından tahrik edilmektedir <sub&gt; 2 ve karbonat türleri. Bu faktörler genellikle öngörülemeyen biçimlerde 9, biyolojik, fiziksel ve kimyasal faktörlerin karmaşık etkileşimleri tarafından birleştirilir. Bu çalışma düzenleyen ve iki farklı ölçeklerde damarlarda büyüme koşullarını karşılaştırmak için tasarlanmış bir eşleştirilmiş reaktör sistemini sunuyor. Deney protokolü sızıntı suyu arıtma ve yosun büyüme ölçülmesi üzerinde duruluyor; Ancak, tür zamanla mikrobiyal topluluğun değişiklikler veya yosun CO2 haciz potansiyeli gibi diğer ölçümleri izlemek için adapte edilebilir. Burada sunulan protokol bir sızıntı suyu arıtma sisteminde alg büyüme ve azot giderimi üzerine ölçek etkisini değerlendirmek üzere tasarlanmıştır.

<table><tbody><tr><td>Aquarium Tank</td><td></td><td></td><td>Any 100+ L aquarium tank with optically clear glass can be used</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>Overhead 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>Plastic or glass, lab grade, 125-200&amp;nbsp;mL</td></tr><tr><td>Transfer Pumps</td><td></td><td></td><td>Garden type pump with drinking water quality hoses will be suitable</td></tr><tr><td>AmVer Salicylate Test &#039;N Tube</td><td>Hach</td><td>2606945</td><td>High Range Ammonia Tests</td></tr><tr><td>NitraVer X Nitrogen - Nitrate Reagent Set&amp;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 Spectrophotmeter</td><td>Hach</td><td></td><td>The DR2400 was discontinued, but any DR series Hach spectrophotometer can be used in this application.&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>EMD Microbiological Analysis Membrane Filters</td><td>Millipore</td><td>HAWG047S6</td><td>0.45 &amp;micro;m filters</td></tr></tbody></table>

comparison of scale in a photosynthetic reactor system for algal remediation of wastewater

Deneysel metodoloji atıksu arıtma için tasarlanmış iki farklı büyüklükte reaktörlerin performansını karşılaştırmak için sunulmuştur. Bu çalışmada, amonyak çıkarma azot giderme ve yosun büyümesi depolama atık suyun alg iyileştirme için tasarlanmıştır (100L) ve küçük (1,000 L), büyük reaktörler eşleştirilmiş setlerinde 8 haftalık bir süre boyunca karşılaştırılır. Her haftalık test aralığının başlangıcı iki ölçek arasında eşit başlangıç ​​koşulları sağlamak için önce küçük ve büyük ölçekli reaktörlerde içeriği karışık. hacim oranı, tutma süresi, biyokütle yoğunluğu, ve atık su besleme konsantrasyonları yüzey alanı dahil olmak üzere sistem özellikleri, daha iyi her iki ölçekte meydana gelen koşulları eşitlenmesi için ayarlanabilir. Kısa 8 haftalık temsilcisi süre zarfında, başlangıç amonyak ve toplam azot konsantrasyonu sırasıyla 3,1-14 mg NH3-N / L, ve 8,1-20,1 mg N / L, arasında değişmektedir. arıtma sisteminin performansı değerlendirilmiştir dayalıkabiliyeti amonyak ve azot oranına çıkarılması ve alg biyokütlesinin üretilmesi için. Amonyak kaldırma standart sapma, toplam azot giderimi ve biyokütle büyüme oranları ortalama ±, 0.02 ± 0.03 g biyokütle / L / gün 0.95 ± 0.3 mg NH3-N / L / gün, 0.89 ± 0.3 mg N / L / gün vardı ve sırasıyla. Tüm gemiler, ilk amonyak konsantrasyonu ve amonyak kaldırma oranı arasında pozitif bir ilişki (= 0.76 R2) gösterdi. Laboratuar ölçekli deney verileri, ticari ölçekli üretim değerlerinin önceden için uygun olan, farklı ölçek reaktörlerde ölçülen işlem verim ve üretim değerlerinin karşılaştırması belirlenmesinde yararlı olabilir.

Bu çalışmanın amacı, biyokütle büyüme ve küçük ve büyük ölçekli reaktörlerde yetişen alg kültürlerinin besin kaldırma yeteneklerini karşılaştırmaktır. Bu çalışma bulgularını çoğaltmak için Sistem 1 ve Sistem 2 olarak adlandırılan iki eşli sistemleri kullanır. Bu temsilcisi sonuçları 2016 birinci kanal gölet aslında Philadelphia 14 açık gölet kaynaklı yosun ile aşılanmıştır, Nisan ile 8 haftalık bir süre, Şubat a...

Watch this Scientific Journal Video about Comparison of Scale in a Photosynthetic Reactor System for Algal Remediation of Wastewater at JoVE.com

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

Deneysel metodoloji (100 L), küçük ve büyük (1,000 L) performansını karşılaştırmak depolama atıksu yosun iyileştirme için tasarlanmış reaktörler ölçekli sunulmuştur. hacim oranı, tutma süresi, biyokütle yoğunluğu, ve atık su besleme konsantrasyonları yüzey alanı dahil olmak üzere sistem özellikleri, uygulamaya göre ayarlanabilir.

Atıksu Alg İyileştirme için Fotosentetik Reaktör Sistemde Ölçeği Karşılaştırılması

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

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

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Environment

9.0K Görüntüleme.  Drexel University.  Deneysel metodoloji (100 L), küçük ve büyük (1,000 L) performansını karşılaştırmak depolama atıksu yosun iyileştirme için tasarlanmış reaktörler ölçekli sunulmuştur. hacim oranı, tutma süresi, biyokütle yoğunluğu, ve atık su besleme konsantrasyonları yüzey alanı dahil olmak üzere sistem özellikleri, uygulamaya göre ayarlanabilir. 

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

Optimize Flue Gas Settings to Promote Microalgae Growth in Photobioreactors via Computer Simulations

Flue gas from power plants can promote algal cultivation and reduce greenhouse gas emissions1. Microalgae not only capture solar energy more efficiently than plants3, but also synthesize advanced biofuels2-4. Generally, atmospheric CO2 is not a sufficient source for supporting maximal algal growth5. On the other hand, the high concentrations of CO2 in industrial exhaust gases have adverse effects on algal physiology. Consequently, both cultivation conditions (such as nutrients and light) and the control of the flue gas flow into the photo-bioreactors are important to develop an efficient &ldquo;flue gas to algae&rdquo; system. Researchers have proposed different photobioreactor configurations4,6 and cultivation strategies7,8 with flue gas. Here, we present a protocol that demonstrates how to use models to predict the microalgal growth in response to flue gas settings. We perform both experimental illustration and model simulations to determine the favorable conditions for algal growth with flue gas. We develop a Monod-based model coupled with mass transfer and light intensity equations to simulate the microalgal growth in a homogenous photo-bioreactor. The model simulation compares algal growth and flue gas consumptions under different flue-gas settings. The model illustrates: 1) how algal growth is influenced by different volumetric mass transfer coefficients of CO2; 2) how we can find optimal CO2 concentration for algal growth via the dynamic optimization approach (DOA); 3) how we can design a rectangular on-off flue gas pulse to promote algal biomass growth and to reduce the usage of flue gas. On the experimental side, we present a protocol for growing Chlorella under the flue gas (generated by natural gas combustion). The experimental results qualitatively validate the model predictions that the high frequency flue gas pulses can significantly improve algal cultivation.

Flue gas from power plants is a cheap CO2 source for algal growth. We have built prototype &#34;flue gas to algal cultivation&#34; systems and described how to scale up the algal cultivation process. We have demonstrated the use of a mass-transfer bio-reaction model to simulate and to design the optimal operation of flue gas for the growth of Chlorella sp. in algal photo-bioreactors.

Bilgisayar simülasyonları ile fotobiyoreaktörler içinde Mikroalgler Büyüme teşvik için Baca Gazı ayarlarını optimize

Flue gas from power plants can promote algal cultivation and reduce greenhouse gas emissions1. Microalgae not only capture solar energy more efficiently ...

Çevre

A Small Volume Bioassay to Assess Bacterial/Phytoplankton Co-culture Using WATER-Pulse-Amplitude-Modulated (WATER-PAM) Fluorometry

Conventional methods for experimental manipulation of microalgae have employed large volumes of culture (20 ml to 5 L), so that the culture can be subsampled throughout the experiment1&#8211;7. Subsampling of large volumes can be problematic for several reasons: 1) it causes variation in the total volume and the surface area:volume ratio of the culture during the experiment; 2) pseudo-replication (i.e., replicate samples from the same treatment flask8) is often employed rather than true replicates (i.e., sampling from replicate treatments); 3) the duration of the experiment is limited by the total volume; and 4) axenic cultures or the usual bacterial microbiota are difficult to maintain during long-term experiments as contamination commonly occurs during subsampling.
The use of microtiter plates enables 1 ml culture volumes to be used for each replicate, with up to 48 separate treatments within a 12.65 x 8.5 x 2.2 cm plate, thereby decreasing the experimental volume and allowing for extensive replication without subsampling any treatment. Additionally, this technique can be modified to fit a variety of experimental formats including: bacterial-algal co-cultures, algal physiology tests, and toxin screening9&#8211;11. Individual wells with an alga, bacterium and/or co-cultures can be sampled for numerous laboratory procedures including, but not limited to: WATER-Pulse-Amplitude-Modulated (WATER-PAM) fluorometry, microscopy, bacterial colony forming unit (cfu) counts and flow cytometry. The combination of the microtiter plate format and WATER-PAM fluorometry allows for multiple rapid measurements of photochemical yield and other photochemical parameters with low variability between samples, high reproducibility and avoids the many pitfalls of subsampling a carboy or conical flask over the course of an experiment.

A Small Volume Bioassay to Assess Bacterial/Phytoplankton Co-culture Using WATER-Pulse-Amplitude-Modulated WATER-PAM Fluorometry

The goal of this procedure is to demonstrate the reproducibility and adaptability of using a microtiter plate format for microalgal screening. This rapid screen combines WATER-Pulse-Amplitude-Modulated (WATER-PAM) fluorometry to measure photosynthetic yield as an indicator of Photosystem II (PSII) health with small volume bacterial-algal co-cultures.

Küçük Hacim Biyodeneyler SU-Pulse-Genlik Modülasyonlu (SU-PAM) fluorometri Kullanma Bakteriyel / Fitoplankton Co-kültür değerlendirilmesi için

Conventional methods for experimental manipulation of microalgae have employed large volumes of culture (20 ml to 5 L), so that the culture can be ...

Quantification of Heavy Metals and Other Inorganic Contaminants on the Productivity of Microalgae

Increasing demand for renewable fuels has researchers investigating the feasibility of alternative feedstocks, such as microalgae. Inherent advantages include high potential yield, use of non-arable land and integration with waste streams. The nutrient requirements of a large-scale microalgae production system will require the coupling of cultivation systems with industrial waste resources, such as carbon dioxide from flue gas and nutrients from wastewater. Inorganic contaminants present in these wastes can potentially lead to bioaccumulation in microalgal biomass negatively impact productivity and limiting end use. This study focuses on the experimental evaluation of the impact and the fate of 14 inorganic contaminants (As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, V and Zn) on Nannochloropsis salina growth. Microalgae were cultivated in photobioreactors illuminated at 984 &#181;mol m-2 sec-1 and maintained at pH 7 in a growth media polluted with inorganic contaminants at levels expected based on the composition found in commercial coal flue gas systems. Contaminants present in the biomass and the medium at the end of a 7 day growth period were analytically quantified through cold vapor atomic absorption spectrometry for Hg and through inductively coupled plasma mass spectrometry for As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, V and Zn. Results show N. salina is a sensitive strain to the multi-metal environment with a statistical decrease in biomass yieldwith the introduction of these contaminants. The techniques presented here are adequate for quantifying algal growth and determining the fate of inorganic contaminants.

Integration of microalgal cultivation with industrial flue gas will ultimately introduce heavy metals and other inorganic compounds into the growth media. This study presents a procedure used to determine the end fate and impact of heavy metals and inorganic contaminants on the growth of Nannochloropsis salina grown in photobioreactors.

Ağır Metal ve Mikroalglerden Verimlilik Diğer İnorganik Bulaşanlar Kantitasyonu

Increasing demand for renewable fuels has researchers investigating the feasibility of alternative feedstocks, such as microalgae. Inherent advantages ...

Cultivation of Green Microalgae in Bubble Column Photobioreactors and an Assay for Neutral Lipids

There is significant interest in the study of microalgae for engineering applications such as the production of biofuels, high value products, and for the treatment of wastes. As most new research efforts begin at laboratory scale, there is a need for cost-effective methods for culturing microalgae in a reproducible manner. Here, we communicate an effective approach to culture microalgae in laboratory-scale photobioreactors, and to measure the growth and neutral lipid content of that algae. Instructions are also included on how to set up the photobioreactor system. Although the example organisms are species of Chlorella and Auxenochlorella, this system can be adapted to cultivate a wide range of microalgae, including co-cultures of algae with non-algae species. Stock cultures are first grown in bottles to produce inoculum for the photobioreactor system. Algae inoculum is concentrated and transferred to photobioreactors for cultivation in batch mode. Samples are collected daily for the optical density readings. At the end of the batch culture, cells are harvested by centrifuge, washed, and freeze dried to obtain a final dry weight concentration. The final dry weight concentration is used to create a correlation between the optical density and the dry weight concentration. A modified Folch method is subsequently used to extract total lipids from the freeze-dried biomass and the extract is assayed for its neutral lipid content using a microplate assay. This assay has been published previously but protocol steps were included here to highlight critical steps in the procedure where errors frequently occur. The bioreactor system described here fills a niche between simple flask cultivation and fully-controlled commercial bioreactors. Even with only 3-4 biological replicates per treatment, our approach to culturing algae leads to tight standard deviations in the growth and lipid assays.

Here, we present a protocol to construct lab-scale bubble column photobioreactors and use them to culture microalgae. It also provides a method for the determination of the culture growth rate and neutral lipid content.

Kabarcık sütun Photobioreactors ve bir tahlil yeşil mikroalg ekimi için nötr lipitler

There is significant interest in the study of microalgae for engineering applications such as the production of biofuels, high value products, and for the ...

Microalgae Cultivation and Biomass Quantification in a Bench-Scale Photobioreactor with Corrosive Flue Gases

Photobioreactors are illuminated cultivation systems for experiments on phototrophic microorganisms. These systems provide a sterile environment for microalgal cultivation with temperature, pH, and gas composition and flow rate control. At bench-scale, photobioreactors are advantageous to researchers studying microalgal properties, productivity, and growth optimization. At industrial scales, photobioreactors can maintain product purity and improve production efficiency. The video describes the preparation and use of a bench-scale photobioreactor for microalgal cultivation, including the safe use of corrosive gas inputs, and details relevant biomass measurements and biomass productivity calculations. Specifically, the video illustrates microalgal culture storage and preparation for inoculation, photobioreactor assembly and sterilization, biomass concentration measurements, and a logistic model for microalgal biomass productivity with rate calculations including maximum and overall biomass productivities. Additionally, since there is growing interest in experiments to cultivate microalgae using simulated or real waste gas emissions, the video will cover the photobioreactor equipment adaptations necessary to work with corrosive gases and discuss safe sampling in such scenarios.

Bench-scale, axenic cultivation facilitates microalgal characterization and productivity optimization before subsequent process scale-up. Photobioreactors provide the necessary control for reliable and reproducible microalgal experiments and can be adapted to safely cultivate microalgae with the corrosive gases (CO2, SO2, NO2) from municipal or industrial combustion emissions.

Korozif Baca Gazlı Tezgah Ölçekli Fotobiyoreaktörde Mikroalg Ekimi ve Biyokütle Kantifikasyonu

Photobioreactors are illuminated cultivation systems for experiments on phototrophic microorganisms. These systems provide a sterile environment for ...

Coupling Carbon Capture from a Power Plant with Semi-automated Open Raceway Ponds for Microalgae Cultivation

In the United States, 35% of the total carbon dioxide (CO2) emissions come from the electrical power industry, of which 30% represent natural gas electricity generation. Microalgae can biofix CO2 10 to 15 times faster than plants and convert algal biomass to products of interest, such as biofuels. Thus, this study presents a protocol that demonstrates the potential synergies of microalgae cultivation with a natural gas power plant situated in the southwestern United States in a hot semi-arid climate. State-of-the-art technologies are used to enhance carbon capture and utilization via the green algal species Chlorella sorokiniana, which can be further processed into biofuel. We describe a protocol involving a semi-automated open raceway pond and discuss the results of its performance when it was tested at the Tucson Electric Power plant, in Tucson, Arizona. Flue gas was used as the main carbon source to control pH, and Chlorella sorokiniana was cultivated. An optimized medium was used to grow the algae. The amount of CO2 added to the system as a function of time was closely monitored. Additionally, other physicochemical factors affecting algal growth rate, biomass productivity, and carbon fixation were monitored, including optical density, dissolved oxygen (DO), electroconductivity (EC), and air and pond temperatures. The results indicate that a microalgae yield of up to 0.385 g/L ash-free dry weight is attainable, with a lipid content of 24%. Leveraging synergistic opportunities between CO2 emitters and algal farmers can provide the resources required to increase carbon capture while supporting the sustainable production of algal biofuels and bioproducts.

A protocol is described to utilize the carbon dioxide in natural gas power plant flue gas to cultivate microalgae in open raceway ponds. Flue gas injection is controlled with a pH sensor, and microalgae growth is monitored with real time measurements of optical density.

Mikroalg Yetiştiriciliği için Yarı Otomatik Açık Yuvarlanma Yolu Göletleri ile Bir Enerji Santralinden Karbon Yakalama Birleştirme

In the United States, 35% of the total carbon dioxide (CO2) emissions come from the electrical power industry, of which 30% represent natural gas ...

Domuz Atık Biyogazından Biyometan Elde Edilmesi için Mikroalg Yetiştiriciliği

Biogas Purification through the use of a Microalgae-Bacterial System in Semi-Industrial High Rate Algal Ponds

In recent years, a number of technologies have emerged to purify biogas into biomethane. This purification entails a reduction in the concentration of polluting gases such as carbon dioxide and hydrogen sulfide to increase the content of methane. In this study, we used a microalgal cultivation technology to treat and purify biogas produced from organic waste from the swine industry to obtain ready-to-use biomethane. For cultivation and purification, two 22.2 m3 open-pond photobioreactors coupled with an absorption-desorption column system were set up in San Juan de los Lagos, Mexico. Several recirculation liquid/biogas ratios (L/G) were tested to obtain the highest removal efficiencies; other parameters, such as pH, dissolved oxygen (DO), temperature, and biomass growth, were measured. The most efficient L/Gs were 1.6 and 2.5, resulting in a treated biogas effluent with a composition of 6.8%vol and 6.6%vol in CO2, respectively, and removal efficiencies for H2S up to 98.9%, as well as maintaining O2 contamination values of less than 2%vol. We found that pH greatly determines CO2 removal, more so than L/G, during cultivation because of its participation in the photosynthetic process of microalgae and its ability to vary pH when solubilized due to its acidic nature. DO, and temperature oscillated as expected from the light-dark natural cycles of photosynthesis and the time of day, respectively. Biomass growth varied with CO2 and nutrient feeding as well as reactor harvesting; however, the trend remained primed for growth.

Yazar Spotlight: Gelişmiş Biyometan Üretimi için Mikroalg Biyoteknolojisinin Ölçeklendirilmesi 

Air pollution impacts the quality of life of all organisms. Here, we describe the use of microalgae biotechnology for the treatment of biogas (simultaneous removal of carbon dioxide and hydrogen sulfide) and the production of biomethane through semi-industrial open high-rate algal ponds and subsequent analysis of treatment efficiency, pH, dissolved oxygen, and microalgae growth.

Yarı Endüstriyel Yüksek Hızlı Alg Havuzlarında Mikroalg-Bakteri Sistemi Kullanılarak Biyogaz Saflaştırılması

In recent years, a number of technologies have emerged to purify biogas into biomethane. This purification entails a reduction in the concentration of ...

A Novel Bioreactor for High Density Cultivation of Diverse Microbial Communities

A novel reactor design, coined a high density bioreactor (HDBR), is presented for the cultivation and study of high density microbial communities. Past studies have evaluated the performance of the reactor for the removal of COD1 and nitrogen species2-4 by heterotrophic and chemoautotrophic bacteria, respectively. The HDBR design eliminates the requirement for external flocculation/sedimentation processes while still yielding effluent containing low suspended solids. In this study, the HDBR is applied as a photobioreactor (PBR) in order to characterize the nitrogen removal characteristics of an algae-based photosynthetic microbial community. As previously reported for this HDBR design, a stable biomass zone was established with a clear delineation between the biologically active portion of the reactor and the recycling reactor fluid, which resulted in a low suspended solid effluent. The algal community in the HDBR was observed to remove 18.4% of total nitrogen species in the influent. Varying NH4+ and NO3- concentrations in the feed did not have an effect on NH4+ removal (n=44, p=0.993 and n=44, p=0.610 respectively) while NH4+ feed concentration was found to be negatively related with NO3- removal (n=44, p=0.000) and NO3- feed concentration was found to be positively correlated with NO3- removal (n=44, p=0.000). Consistent removal of NH4+, combined with the accumulation of oxidized nitrogen species at high NH4+ fluxes indicates the presence of ammonia- and nitrite-oxidizing bacteria within the microbial community.

A novel reactor design, coined a high density bioreactor (HDBR), is presented for the cultivation and study of high density microbial communities. Here, the HDBR is successfully applied in a photobioreactor (PBR) configuration for the study of nitrogen metabolism by a mixed high density algal community.

Çeşitli mikrobiyal Toplulukları Yüksek Yoğunluklu Yetiştirme için Yeni Bir Biyoreaktör

A novel reactor design, coined a high density bioreactor (HDBR), is presented for the cultivation and study of high density microbial communities. Past ...

Atıksu Alg İyileştirme için Fotosentetik Reaktör Sistemde Ölçeği Karşılaştırılması

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Bilgisayar simülasyonları ile fotobiyoreaktörler içinde Mikroalgler Büyüme teşvik için Baca Gazı ayarlarını optimize

Küçük Hacim Biyodeneyler SU-Pulse-Genlik Modülasyonlu (SU-PAM) fluorometri Kullanma Bakteriyel / Fitoplankton Co-kültür değerlendirilmesi için

Ağır Metal ve Mikroalglerden Verimlilik Diğer İnorganik Bulaşanlar Kantitasyonu

Kabarcık sütun Photobioreactors ve bir tahlil yeşil mikroalg ekimi için nötr lipitler

Korozif Baca Gazlı Tezgah Ölçekli Fotobiyoreaktörde Mikroalg Ekimi ve Biyokütle Kantifikasyonu

Mikroalg Yetiştiriciliği için Yarı Otomatik Açık Yuvarlanma Yolu Göletleri ile Bir Enerji Santralinden Karbon Yakalama Birleştirme

Yarı Endüstriyel Yüksek Hızlı Alg Havuzlarında Mikroalg-Bakteri Sistemi Kullanılarak Biyogaz Saflaştırılması

Yarı Endüstriyel Yüksek Hızlı Alg Havuzlarında Mikroalg-Bakteri Sistemi Kullanılarak Biyogaz Saflaştırılması

Yarı Endüstriyel Yüksek Hızlı Alg Havuzlarında Mikroalg-Bakteri Sistemi Kullanılarak Biyogaz Saflaştırılması

Çeşitli mikrobiyal Toplulukları Yüksek Yoğunluklu Yetiştirme için Yeni Bir Biyoreaktör