دانلود ترجمه مقاله تاثیر پیکربندی راکتور بر ساختار جامعه میکروبی در طول تصفیه بی هوازی

1. مقدمه 2. مواد و روش ها 3. نتایج و بحث و بررسی 4. نتیجه گیری

چکیده – هضم بی هوازی در دمای پایین با وجود افزایش علاقه به تصفیه فاضلاب های پیچیده همچنان در مراحل ابتدایی خود باقی مانده است. در این مطالعه، امکان سنجی تصفیه بی هوازی با دمای پایین فاضلاب لبنی طی یک آزمایش بیوراکتور در مقیاس آزمایشگاهی 443 روزه مورد ارزیابی قرار گرفت. بیوراکتورها در سه مرحله با نرخ بارگذاری آلی 7.5–9 kgCODm−3d−1 طی پنج مرحله عملیاتی شروع به کار کردند. ساختار جامعه میکروبی با استفاده از PCR کمی زمان واقعی و توالی آمپلیکون ژنهای 16S rRNA از DNA و rRNA مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که تصفیه فاضلاب لبنی تحت دمای پایین، در دمای 15 °C امکان پذیر است، اما پیکربندی راکتور بسیار حائز اهمیت است. پیکربندی بستر لجن بی هوازی با جریان رو به بالا (UASB) از پیکربندی های پایه لجن دانه ای منبسط شده (EGSB) بهتر عمل می کند. کاهش دما به کاهش قابل توجه در تنوع میکروبیوم منجر می شود. متانوسایتا در طی آزمایش به عنوان یک جنس غالب شناخته شد، در حالیکه لاکتوکوکوس به عنوان یک جنس مهم باکتریایی در دمای پایین شناخته شد. با این وجود، فراوانی نسبی لاکتوکوکوس به طور قابل توجهی تحت تاثیر پیکربندی راکتور قرار گرفت. مقدمه: بیش از چهار دهه است که هضم بی هوازی با نرخ بالا (AD) با موفقیت برای تصفیه فاضلاب صنعتی و شهری استفاده شده است (ون لیر و همکاران 2015). فرآیندهای AD نه تنها آلاینده های آلی پیچیده را از فاضلاب حذف می کند، بلکه با انجام این کار یک بیوگاز مبتنی بر متان را نیز به عنوان منبع انرژی تجدید پذیر تولید می کنند. موفقیت این سیستم های AD با نرخ بالا توسط یک توده دانه ای بسیار قابل حل و فعال تائید می شود که می تواند تا ماه ها در سیستم حفظ شود (هولشوف پل و همکاران 2004). هر یک از این گرانول های بی هوازی حاوی کل جامعه میکروبی مورد نیاز برای کانی سازی کامل مواد آلی معلق پیچیده به متان هستند. این پیکربندی های راکتور دانه ای، یعنی بستر لجن بی هوازی رو به بالا (UASB) و بستر لجن گرانول منبسط شده (EGSB) ، در طیف وسیعی از دماها موفق عمل کرده اند (کیم و همکاران ، 2002 ، مک کوئن و همکاران ، 2009) - EGSB به دلیل افزایش تماس گرانول با فاضلاب ، معمولاً نسبت به UASB بهتر عمل می کند (کاتو و همکاران ، 1998). همچنین، فیلتر بی هوازی بستر لجن گرانول منبسط شده (EGSB-AF) دارای یک فیلتر در بالای راکتور است و زیست توده را به دام می اندازد که در غیر این صورت ممکن است از بین برود (کیتینگ و همکاران ، 2018). AD با داشتن بسیاری از مزایای قابل توجه ، به گزینه تصفیه بسیار قابل توجه برای بسیاری از انواع فاضلاب ها تبدیل شده است (لتینگا، 1995).

Low temperature anaerobic digestion remains in its infancy, despite increasing interest for the treatment of complex wastewaters. In this study, the feasibility of low-temperature anaerobic treatment of dairy wastewater was assessed during a 443-day laboratory-scale bioreactor trial. The bioreactors were operated in triplicate at organic loading rates of 7.5–9 kgCODm−3d−1 throughout five operational phases. The structure of the microbial community was analysed using quantitative real-time PCR and amplicon sequencing of 16S rRNA genes from DNA and rRNA. The results indicated that low-temperature treatment of dairy wastewater is feasible at 15 °C, but that reactor configuration remains extremely important. The upflow anaerobic sludge bed (UASB) configuration out-performed the expanded granular sludge bed (EGSB)-based configurations. Decreased temperatures resulted in significant reductions in microbiome diversity. Methanosaeta was identified as a dominant genus throughout the trial, while Lactococcus was identified as an important bacterial genus at low-temperatures. However, the relative abundance of Lactococcus was significantly influenced by reactor configuration. Introduction: For over four decades, high-rate anaerobic digestion (AD) has been successfully applied for the treatment of industrial and municipal wastewater (van Lier et al., 2015). AD processes not only remove complex organic pollutants from wastewater, but in doing so, also generate a methane-based biogas as a renewable energy source. Success of these high-rate AD systems is underpinned by a highly settleable and active granular biomass, which can be retained in the system for up to months (Hulshoff Pol et al., 2004). Each of these anaerobic granules contain the entire microbial community necessary to completely mineralise complex suspended organic material to methane. These granular-based reactor configurations, namely the upflow anaerobic sludge bed (UASB) and expanded granular sludge bed (EGSB), have been successful at a range of temperatures (Kim et al., 2002, McKeown et al., 2009) – the EGSB often outperforming the UASB due to increased granule-wastewater contact (Kato et al., 1998). Moreover, the hybrid expanded granular sludge bed anaerobic filter (EGSB-AF) incorporates a filter in the top of the reactor, trapping biomass which may otherwise be lost (Keating et al., 2018). With many attractive advantages, AD has become a highly attractive treatment option for a wide variety of wastewater types (Lettinga, 1995).