RO130247B1 - Procedeu de obţinere a granulelor mixte microalge-bacterii pentru epurarea apelor uzate - Google Patents

Procedeu de obţinere a granulelor mixte microalge-bacterii pentru epurarea apelor uzate Download PDF

Info

Publication number
RO130247B1
RO130247B1 ROA201400111A RO201400111A RO130247B1 RO 130247 B1 RO130247 B1 RO 130247B1 RO A201400111 A ROA201400111 A RO A201400111A RO 201400111 A RO201400111 A RO 201400111A RO 130247 B1 RO130247 B1 RO 130247B1
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
microalgae
granules
process according
photobioreactor
activated sludge
Prior art date
Application number
ROA201400111A
Other languages
English (en)
Other versions
RO130247A0 (ro
Inventor
Olga Tricolici
Costel Bumbac
Ion Viorel Pătroescu
Valeriu Robert Bădescu
Original Assignee
Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Ecologie Industrială
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Ecologie Industrială filed Critical Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Ecologie Industrială
Priority to ROA201400111A priority Critical patent/RO130247B1/ro
Publication of RO130247A0 publication Critical patent/RO130247A0/ro
Publication of RO130247B1 publication Critical patent/RO130247B1/ro

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)

Description

Invenția se referă la un procedeu destinat obținerii unor structuri granulare a sistemului simbiotic microalge - nămol activ cu capacitate de sedimentare ridicată, cu aplicații în domeniul epurării apelor uzate.
Sunt cunoscute procese de epurare biologică convențională a apelor uzate bazate pe utilizarea biomasei nămolului activ având în componență diferite specii de bacterii. Dezavantajul acestor procese este că nămolul activ rezidual rezultat reprezintă un deșeu [1] a cărui gestiune este dificilă ca urmare a: restricțiilor legislative, factorilor economici, riscului generat asupra stării ecosistemelor și sănătății umane [2,3,4],
Sunt cunoscute din stadiul tehnicii atât formarea particulelor simbiotice dintre alge fotoautotrofe și bacterii heterotrofe, cât și folosirea acestora în epurarea apelor reziduale [6,7,8,9,10] cu eliminarea necesității introducerii aerului ca sursa de oxigen în mediului de reacție, acesta fiind produs de microorganismele fotoautotrofe prin fotosinteză în prezența luminii [5] și respectiv îndepărtarea nutrienților (în principal, azot și fosfor) [6] și captarea dioxidului de carbon (CO2) în timpul procesului de fotosinteză [7], Dezavantajul acestor aplicații este reprezentat de capacitatea scăzută de separare a biomasei microalgale și bacteriene, aceasta regăsindu-se liberă în suspensie sau sub formă de flocoane cu capacitate scăzută de sedimentare [8,9,10], Dificultățile separării biomasei în suspensie sunt generate de dimensiunile microscopice ale celulelor microalgale, speciile de microalge cel mai frecvent utilizate pentru epurarea apelor uzate având diametrul celulei mai mic de 30 pm [11] și o viteză de decantare mai mică de 10'6 m/s [12], Utilizarea biomasei microalge-bacterii organizată în flocoane [8,10] asigură eficiente de separare și viteze de sedimentare a biomasei similare proceselor biologice convenționale cu nămol activ [10],
De asemenea, este cunoscut interesul pentru eficientizarea proceselor de epurare prin identificarea unei soluții de îndepărtare rapidă a biomasei microalge-bacterii din efluent, fie prin metode fizico-chimice (centrifugare, coagulare-floculare), fie prin metode biologice - biofloculare (formare particule simbiotice microalge - nămol activ cu comportament similar nămolului activ convențional) fie prin fixarea acestora pe materiale suport, cel mai frecvent aplicate fiind centrifugarea și coagularea/flocularea chimică. Deși este cunoscută ca fiind cel mai rapid procedeu de îndepărtare a celulelor microalgale, centrifugarea prezintă dezavantajul unui consum energetic ridicat [13], De asemenea, procedeul nu este eficient pentru toate speciile de microalge [14] și, datorită forței centrifugale ridicate, poate provoca liză celulară [15], Utilizarea coagulanților/floculanților prezintă, de asemenea, câteva dezavantaje: s-a demonstrat a fi ineficient economic [16], este sensibil la variațiile pH-ului [17], eficiența procedeului este dependentă de concentrația coagulantului și concentrația biomasei, anumite săruri metalice pot provoca liză celulară [18] și există riscul de contaminare a biomasei cu metale [13], Metoda imobilizării celulare prezintă câteva dezavantaje: implică costuri cu achiziția matricilor, nu toate tipurile de matrici asigură o imobilizare eficientă a celulelor microalgale (unele matrici fiind toxice), prezintă riscul scăderii suprafaței de contact dintre celulele microalgale și nutrienți în comparație cu sistemele cu microalge în suspensie, necesită tehnici suplimentare de separare a celulelor microalgale de pe matrici, eficiența procedeului este dependentă de concentrația biomasei și concentrația substratului de aderență și prezintă riscul scăderii eficienței de preluare a fotonilor odată cu creșterea biomasei [18,19,20], Bio-flocularea reprezintă un procedeu biologic și economic de recuperare a microalgelor, bazându-se pe utilizarea speciilor cu capacitate ridicată de auto-floculare [8,10,21], Succesul aplicării procedeului este dependent de speciile de microalge utilizate, însă nu toate speciile de microalge sunt eficiente în epurarea apelor uzate. Un alt dezavantaj al procedeului este necesitatea controlului dezvoltării unui taxon specific, greu de realizat la scară largă și în condiții reale (nesterile) de operare.
RO 130247 Β1 în același scop a fost propus un alt procedeu biologic caracterizat prin dezvoltarea unor 1 structuri granulare compuse din specii de microalge și fungi, asigurând recuperarea rapidă a microalgelor prin sedimentare gravitațională [22], Dezavantajul procedeului constă în 3 sensibilitatea pe care o prezintă la variațiile pH-ului, creșterea valorii indicatorului peste 7,5 conducând la pierderea integrității structurii granulare [23], De asemenea, ca și în cazul bio- 5 floculării, procedeul este dependent de speciile de fungi utilizate [17],
Scopul invenției este obținerea de granule mixte de microalge fotoautotrofe și bacterii 7 heterotrofe și autotrofe cu capacitate ridicată de sedimentare pentru dezvoltarea unor procese noi de epurare a apelor uzate cu eficiență ridicată, costuri scăzute de operare și cu posibilități 9 multiple de valorificare a biomasei reziduale.
Problema tehnică pe care o rezolvă procedeul, conform invenției constă în obținerea 11 unor granule dense formate din microalge fotoautotrofe și bacterii heterotrofe și nitrificatoare, cu viteză de sedimentare ridicată (10...25 m/h), net superioară nămolului activ convențional în 13 flocoane, ce asigură îndepărtarea eficientă și rapidă a celulelor microalgale din efluent prin simpla sedimentare gravitațională, în lipsa aplicării altor procedee de recuperare sau controlului 15 parametrilor operaționali, ce pot fi utilizate pentru eficientizarea proceselor de epurare a apelor uzate. 17
Procedeul de obținere a granulelor mixte microalge-bacterii, conform invenției înlătură dezavantajele menționate prin aceea că: 19
- aplicarea acestuia conduce la formarea unor granule dense microalge-bacterii stabile, cu viteze de sedimentare între 10...25 m/h; 21
- utilizarea granulelor obținute în procesele de epurare conduce la creșterea performanțelor de epurare și scăderea costurilor de operare, nefiind necesară adăugarea unei surse 23 externe de oxigen (aer).
Realizarea procedeului conform invenției presupune parcurgerea următoarelor etape: 25 a. inocularea fotobioreactorului cu microalge și nămol activ; b. alimentarea fotobioreactorului cu un mediu lichid ce conține substrat; 27
c. asigurarea parametrilor operaționali ce asigură desfășurarea concomitentă a metabolismelor microalgelor și bacteriilor heterotrofe și nitrificatoare, aflate în relații de 29 simbioză, ce conduc la transformarea substratului și generarea de noi celule microalgale și bac teriene ce agregă între ele formând granule: expunerea bioreactorului la o sursă de lumină - 31 aplicarea unei fotoperiodicități; agitarea mecanică a mediului pentru asigurarea amestecării continue a lichidului, substratului, microalgelor și bacteriilor nămolului activ; 33
d. oprirea agitării pentru o perioadă de timp pentru a permite granulelor mixte microalge- nămol activ să decanteze în fotobioreactor;35
e. evacuarea efluentului prin golirea parțială a lichidului din partea de sus a fotobioreactorului;37
f. repetarea secvenței începând de la punctul b.) la f.) și în care, granulele mixte microalge-nămol activ decantează în etapa d.) cu o viteză de minimum 10 m/h.39
Simbioza dintre microalgele fotoautotrofe și bacteriile heterotrofe și nitrificatoare este creată prin:41
- consumul compușilor anorganici (NH4 +, NO3, PO43 etc.) și eliberarea oxigenului molecular (O2) în mediul de reacție de către specii de microalge fotoautotrofe, prin captarea 43 fotonilor în timpul procesului de fotosinteză, în faza de lumină;
- consumul O2 de către bacteriile nitrificatoare în procesul de nitrificare și de către 45 bacteriile heterotrofe în procesul degradării materiei organice și eliberarea dioxidului de carbon (CO2);47
- asimilarea CO2 de către microalgele fotoautotrofe în faza de proces fotosintetic independentă de lumină.49
RO 130247 Β1
Prin suportul metabolic reciproc realizat între microalgele fotoautotrofe și bacteriile heterotrofe și nitrificatoare este asigurată asimilarea și a altor nutrienți din mediul de reacție. Rezultatul relațiilor de simbioză dezvoltate între microalgele fotoautotrofe și bacteriile heterotrofe și nitrificatoare este reprezentat de îndepărtarea materiei organice și a nutrienților din apele uzate fă ră a fi necesară o sursă externă de oxigen.
Structura granulară reprezintă o rețea compusă din microalge filamentoase, microalge nefilamentoase (cu diametrul celulei mai mic de 30 pm), bacterii heterotrofe și bacterii nitrificatoare și este rezultatul: relațiilor de simbioză, proprietăților morfologice ale microalgelor filamentoase, caracteristicilor biochimice ale microalgelor și bacteriilor, agitării mecanice a biomasei și utilizarea timpului de decantare ca factor de selecție. Bacteriile heterotrofe și bacteriile nitrificatoare, împreună cu microalgele fotoautotrofe, asigură un anumit grad de agregare celulară, ca rezultat al secreției polimerilor extracelulari, iar microalgele filamentoase generează o rețea densă de filamente, care, sub presiunea agitării biomasei, determină structura granulară a sistemului simbiotic, asigurând aderența tuturor tipurilor de microalge la structura granulelor iar timpul de decantare utilizat ca factor de selecție permite păstrarea granulelor cu viteza de decantare superioară și evacuarea biomasei în suspensie. Avantajele procedeului, conform invenției sunt următoarele:
- obținerea unui sistem simbiotic microalge-nămol activ, cu structură granulară și viteză ridicată de sedimentare (10...25 m/h);
- obținerea unui sistem granular cu rezistență ridicată a integrității structurale la variațiile parametrilor de operare;
- îndepărtarea eficientă și rapidă a microalgelor din efluent/mediu de cultivare prin sedimentare gravitațională;
- îndepărtarea materiei organice și a nutrienților din apele uzate, în condiții aerobe, fără a fi necesară o sursă externă de oxigen.
Se dau în continuare două exemple:
Exemplul 1
Un exemplu de realizare a procedeului de granulare, conform invenției, în legătură cu fig. 1...9, în care:
- fig. 1, reprezintă microalgele filamentoase și microalgele globulare (nefilamentoase);
- fig. 2, reprezintă distribuția granulometrică a celulelor microalgale nefilamentoase (globulare);
- fig. 3, reprezintă schema fotobioreactorului;
- fig. 4, reprezintă imaginea microscopică a sistemului simbiotic granular microalge bacterii;
- fig. 5, reprezintă structura granulară a sistemului simbiotic microalge-bacterii;
- fig. 6, reprezintă distribuția granulometrică a granulelor mixte microalge-nămol activ obținute;
- fig. 7, reprezintă curba de decantare a granulelor microalge-nămol activ;
- fig. 8, reprezintă imaginea sedimentării entităților granulare microalge-nămol activ rezultate după procedeul de granulare;
- fig. 9, reprezintă imaginea sedimentării sistemului simbiotic microalge-nămol activ în timpul realizării procedeului de granulare.
Procedeul de obținere a granulelor s-a realizat în regim de funcționare secvențial cu următoarele trepte:
a. inocularea fotobioreactorului cu microalge și nămol activ: au fost prelevate din biofilmul format pe peretele unui reactor de laborator de epurare a apelor uzate, specii native de microalge filamentoase (fig. 1-1) și nefilamentoase (globulare) (fig. 1-2), bacterii
RO 130247 Β1 heterotrofe și nitrificatoare. Microalgele nefilamentoase s-au caracterizat prin dimensiuni reduse: 1 diametrul celulei cuprins între aproximativ 1 și 8 pm (fig. 2), și o viteză scăzută de sedimentare (<1,5-10'6 m/s), iar viteza de sedimentare a microalgelorfilamentoase având valoarea de apro- 3 ximativ2,4 · 10'6m/s. Inoculul a fost preîmbogățitîntr-un incubator cu agitare prevăzut cu lumină fotosi ntetică, pe un mediu sintetic format din 80% mediu 5 de cultură specific microalgelor (compus din următorii nutrienți: KNO3 (2,5 g/L), KH2PO4 (2,45 g/L), MgSO4 · 7H2O (2,4 g/L), K2SO4 (0,217 g/L), FeSO4 · 7H2O (1,5 mg/L), 7 MnSO4 · H2O (1,4 mg/L), H3BO3 (0,28 mg/L), ZnSO4 · 7H2O (0,22 mg/L), Na2MoO4 · 2H2O (0,05 mg/L), CuSO4 · 5H2O (0,0078 mg/L)) și 20% apă uzată municipală, timp de o lună. în 9 timpul cultivării au fost menținute următoarele condiții: temperatura = 25°C, agitarea sistemului = 75 rot/min (agitare continuă), frecvența fotoperiodicității: 12 h fază de lumină: 4 h fază de 11 întuneric. Stocul de microalge - bacterii dezvoltat după perioada de cultivare a reprezentat inoculul utilizat pentru realizarea procedeului de granulare.13
b. alimentarea fotobioreactorului cu un mediu lichid ce conține substrat: influentul utilizat pentru alimentarea fotobioreactorului - apă uzată reală, neautoclavată, a avut15 următoarele caracteristici fizico-chimice: pH 7...8; O2 < 30%, CCOCr 100...400 mg O2/L, NH4 + < 41 mg/L, NO2 < 0,1 mg/L, NO3 < 6 mg/L, PO4 3 < 12 mg/L.17
c. asigurarea parametrilor operaționali (sursă de lumină, fotoperiodicitate, agitare mecanică a mediului, timp de retenție hidraulică):19
- bioreactorul (fig. 3-3) a fost expus la o sursă externă de lumină (fig. 3-4) de intensitate 3980 lumeni;21
- fotoperiodicitatea a fost setată la 15 h fază de lumină: 9 h fază de întuneric, faza de lumină începând odată cu alimentarea bioreactorului;23
- omogenizarea biomasei s-a realizat prin intermediul sistemului de agitare mecanică la o turație de 120 rpm (fig. 3-5);25
- monitorizare continuă parametrii operaționali: pH (electrod EasyFerm 225, Hamilton) temperatură (°C) (senzor Pt100, Sartorius) și saturația în oxigen (%) (senzor OxyFerm 27 225, Hamilton). Pe durata procedeului, pH-ul a fost menținut între valorile 6,5...8,5 utilizând hidroxid de potasiu (KOH) 0,1% și acid sulfuric (H2SO4) 1N. 29
d. oprirea agitării pentru a permite granulelor mixte microalge-nămol activ să decanteze în fotobioreactor: timpul de decantare a fost utilizat ca factor de selecție a biomasei cu 31 capacitate ridicată de sedimentare. Astfel, acesta a fost redus treptat de la 30 min la 5 min în scopul evacuării treptate a biomasei cu proprietăți slabe de sedimentare si menținerii și 33 dezvoltării granulelor cu viteze superioare de sedimentare în fotobioreactor.
e. evacuarea efluentului prin golirea parțială a lichidului din partea de sus a foto- 35 bioreactorului: la sfârșitul perioadei de decantare se extrage 50% din volumul de amestec din partea superioară a fotobioreactorului. 37
f. repetarea secvenței începând de la punctul b.) la f.) - reluarea ciclului prin reluarea etapelor b-f până la obținerea structurii granulare dense de microalge-bacterii (aproximativ 39 60 zile).
După mai multe cicluri de operare, s-a obținut un sistem simbiotic granular microalge- 41 nămol activ (fig. 4) alcătuit din microalge filamentoase (fig. 5-6), microalge nefilamentoase (fig. 5-7) și bacterii heterotrofe și nitrificatoare (fig. 5-8). Entitățile granulare rezultate s-au 43 caracterizat printr-un diametru cuprins între 420...1900 pm (fig. 6), având o capacitate de sedimentare de aproximativ 0,5 · 10'2 ± 0,2 · 10'2 m/s (fig. 7). în fig. 8 este prezentat sistemul 45 granular microalge-nămol activ în treapta de sedimentare la sfârșitul procedeului de granulare, iar în fig. 9 este prezentat sistemul granular microalge-bacterii în treapta de sedimentare în 47 timpul procedeului de granulare.
RO 130247 Β1
Exemplul 2
Utilizarea sistemului simbiotic granular obținut, conform invenției, pentru epurarea apelor uzate în legătură cu fig. 10...12 și tabelul 1, în care:
- fig. 10, reprezintă variația concentrației de O2 și a valorilor pH-ului în timpul procesului de epurare;
- fig. 11, reprezintă variația concentrației încărcării organice, exprimată ca CCOCr, fig. 12, reprezintă variația concentrațiilor ionilor amoniu (NH4 +), azotit (NO2) și azotat (NO3) în timpul procesului de epurare;
- tabelul 1, reprezintă caracteristicile fizico-chimice ale influentului și efluentului rezultat în urma epurării în prezența granulelor mixte microalge-bacterii, obținute conform invenției, în comparație cu prevederile legislative în vigoare referitoare la condițiile de calitate ale evacuărilor în rețele de canalizare (HG 352/2005-NTPA-002/2005) și emisari naturali (HG 352/2005-NTPA001/2005).
Sistemul granular obținut prin procedeul de granulare, conform invenției a fost utilizat pentru epurarea apelor uzate, în condiții de laborator într-un fotobioreactor (volum util 2 L) cu operare în regim secvențial:
- alimentare fotobioreactor cu apă uzată (1 L) provenită din industria laptelui, parțial epurată, ne-autoclavată, ale cărei caracteristici fizico-chimice sunt prezentate în tabelul 1;
- epurarea apei uzate la un timp de retenție hidraulică de 24 h, cu omogenizarea continuă a biomasei (prin intermediul sistemului de agitare mecanică) cu o viteză de 120 rot/min;
- decantarea biomasei timp de 5 min;
- evacuarea efluentului din partea superioară a bioreactorului, cu menținerea biomasei, și realimentarea bioreactorului.
Bioreactorul a fost expus la o lumină externă de intensitate 3980 lumeni, iarfotoperiodicitatea a fost setată la 15 h fază de lumină: 9 h fază de întuneric, faza de lumină începând odată cu alimentarea bioreactorului.
în primele ore de epurare a apei uzate cu sistemul granular microalge-nămol activ obținut conform invenției, în faza de lumină, nivelul saturației în O2 a mediului de reacție a rămas la aproximativ 0% (fig. 10), datorită consumului O2 furnizat prin procesul de fotosinteză de către biomasa bacteriană ce se corelează cu reducerea încărcării organice de la 149,6 la 8,8 mg O2/L (fig. 11). După epuizarea încărcării organice, nivelul concentrației de O2 din mediul de reacție a început să crească, depășind după încă 5 h nivelul superior de înregistrare al senzorului (Fig. 10). Astfel, prin intermediul procesului de fotosinteză, realizat de microalgele fotoautotrofe s-a asigurat îndepărtarea materiei organice cu o eficiență de 94,1% și suprasaturarea mediul de reacție în O2 în faza de lumină în lipsa aerării mecanice.
După consumul materiei organice, creșterea concentrației de O2în mediul de reacție se realizează lent datorită intensificării proceselor de nitrificare (fig. 12). în urma utilizării granulelor obținute conform invenției, eficiența de îndepărtare a azotului amoniacal a fost mai mare de 99% (tabelul 1).
O dată cu intrarea în faza de întuneric, nivelul saturației în O2 a început să scadă, atingând un nivel minim de 25 %. Variațiile valorilor saturației în O2, pe perioada epurării influentului, între 0% și peste 100%, nu au afectat integritatea structurală a granulelor.
pH-ul mediului de reacție a variat între 6,5 și 7,7 (fig. 10) fără a afecta integritatea structurală a granulelor de microalge-nămol activ obținute confom invenției. Analiza efectului presiunilor șoc, reprezentate de variații ale valorilor pH-ului între 8,8 și 5,5 a evidențiat menținerea integrității structurale a sistemului simbiotic granular microalge-nămol activ.
RO 130247 Β1
Eficiența de îndepărtare a celulelor microalgale a fost de 99,91%, indicatorul fiind 1 evaluat în funcție de concentrația de clorofilă a (pigment de culoare verde din membrane tilacoidelor cloroplastelor, esențial în procesul de fotosinteză, prin intermediul căreia are loc 3 transformarea energiei luminoase în energie chimică) existentă în biomasă, înainte de treapta de sedimentare, și din efluent (tabelul 1). în cazul altor secvențe de epurare a apelor uzate 5 realizate utilizând sistemul simbiotic granular microalge-nămol activ, concentrația de clorofilă a din efluent a variat în intervalul 0...0,024 mg/L, asigurându-se astfel o eficiență de 7 recuperare a celulelor microalgale cuprinsă între 99,4% și 99,99%.
Tabelul 1
Indicator Unitate de măsură Influent Efluent NTPA001/2005 [24] NTPA002/2005 [25]
Temperatură °C 15 28,3 35 40
PH 7,3 6,5 6,5-8,5 6,5-8,5
O2 mg/L < 0,5 3,2 - -
Materii în suspensie mg/L 4 3 351 (60) 350
Consum chimic de oxigen - metoda cu dicromat de potasiu (CCOCr) mg O2/L 149,6 8,8 125 500
Consum biochimic de oxigen la 5 zile (CBO5) mg O2/L 57,7 <9 25 300
n-nh4 + mg/L 16,9 <0,1 21(3) 30
no2 mg/L < 0,1 <0,1 11(2) -
no3 mg/L < 0,1 43,2 251 (37) -
PO4 3 mg/L 9,6 4,2 - -
Azot total mg/L 19,1 10,1 101 (15) -
Fosfor total mg/L 3,3 1,4 11(2) 5
Clorofila „a mg/L 0 20,89/0,0172 -
1 Palori ce trebuie considerate pentru descărcări ale efluentilorîn zone sensibile 2 Concentrația de clorofila a înainte de treapta de sedimentare/în efluent
Bibliografie
Brevete:
[22] Hu Bo, Ruan R. R., Zhang J., Zhou W., 2013. Microalgae culture and harvest. 37 PCT/US2012/059707.
Articole: 39
[3] Aravantinou A. A., Theodorakopoulos A. M., Manariotis D. L, 2013. Selection of microalgae for wastewater treatment and potențial lipids production. Bioresource Technology 41 147, pp. 130-134.
RO 130247 Β1
[4] Perez-Elvira S. L, Diez P. N., Polanco F. F., 2006. Sludge minimisation technologies. Reviews in Environmental Science and Biotechnology 5, pp. 375-398.
[5] Park J. B. K., Craggs J. R., Shilton N. A., 2011. Wastewaterteatment high rate algal ponds for biofuel production. Bioresource Technology 102, pp. 35-42.
[6] Arbib Z., Ruiz J., Alvarez-Diaz P., Garrido-Perez C, Perales J. A., 2013. Capability of different microalgae species for phytoremediation processes: wastewater tertiary treatment, CO2 bio-fixation and low cost biofuels production. Water Research doi: 10.1016/j.watres.2013.10.036.
[7] Razzaka A. S., Hossaina Μ. M., Lucky A. R., Bassi S. A., de Lasă H., 2013. Integrated CO2 capture, wastewater treatment and biofuel production by microalgae culturing - A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 27, pp. 622-653.
[8] GutzeitG., Lorch D., Weber A., EngelsM., NeisU.,2005, Bioflocculentalgal-bacterial biomass improves low-cost wastewater treatment, Water Sci Technol.; 52(12), pp. 9-18.
[9] Medina M. Neis U., 2007, Symbiotic algal bacterial wastewater treatment: Effect of food to microorganism ratio and hydraulic retention time on the process performance, Water Science & Technology 55(11), 65-71, DOI: 10.2166/wst.2007, p. 351.
[10] Su Y., Mennerich A., Urban B., 2011, Municipal wastewatertreatmentand biomass accumulation with awastewater-born and settleablealgal-bacterial culture., Water Res.; 45(11), pp. 3351-8.
[11] Rashid N., Rehman Ur S., Han J. -In, 2013. Rapid harvesting of freshwater microalgae using chitosan. Process Biochemistry 48, pp. 1107-1110.
[12] Granados R. M., Acien G. F., Gomez C, Fernandez-Sevilla M. J., Molina Grima E., 2012. Evaluation of flocculants for the recovery of freshwater microalgae. Bioresource Technology 118, pp. 102-110.
[13] Grima E. M., Belarbi E. -H., Fernandez A. G. F., Medina R. A., Chisti Y., 2003. Recovery of microalgal biomass and metabolites: process options and economics. Biotechnology Advances 20, pp. 491-515.
[14] Rusten B., Sahu K. A., 2011. Microalgae growth for nutrient recovery from sludge liquor and production of renewable energy. Water Science and Technology 64, pp. 1195-1201.
[15] Papazi A., Makridis P., Divanach P., 2010. Harvesting Chlorella minutissima using cell coagulante. Journal of Applied Phycology 22, pp. 349-355.
[16] Coward T., Lee G. M. J., Caldwell S. G., 2013. Development of a foam flotation system for harvesting microalgae biomass. Algal Research 2, pp. 135-144.
[17] Zhang J., Hu Bo, 2012. A novei method to harvest microalgae via co-culture of filamentous fungi to form cell pellets. Bioresource Technology 114, pp. 529-535.
[18] Olguin J. E., 2012. Dual purpose microalgae-bacteria-based systems that treat wastewater and produce biodiesel and Chemical products within a Biorefinery. Biotechnology Advances 30, pp. 1031-1046.
[19] Moreno-Garrido I., 2008. Microalgae immobilization: current techniques and uses. Bioresource Technology 99, pp. 3949-3964.
[20] Liu K., Li J., Qiao H., Lin A., Wang G., 2012. Immobilization of Chlorella sorokoniana GXNN 01 in alginateforremoval of N and P from syntheticwastewater. BioresourceTechnology 114, pp. 26-32.
[21] Salim S., Bosma R., Vermue Η. M., Wijffels H. R., 2011. Harvesting of microalgae by bio-flocculation. Journal of Applied Phycology 23, pp. 849-855.
RO 130247 Β1
[23] Zhou W., Cheng Y., Li Y., Wan Y., Liu Y., Lin X., Ruan R., 2012. Novei fungal 1 pelletization - assisted technology for algae harvesting and wastewater treatment. Applied Biochemistry and Biotechnology 167, pp. 214-228. 3
Legislație:
[1] Hotărâre nr. 856 din 16 august 2002 privind evidența gestiunii deșeurilor și pentru 5 aprobarea listei cuprinzând deșeurile, inclusiv deșeurile periculoase.
[2] Ordin nr. 344 din 2004 pentru aprobarea Normelor tehnice privind protecția mediului 7 și în special a solurilor, când se utilizează nămolurile de epurare în agricultură.
[24] Normativ NTPA-001/2005 privind stabilirea limitelor de încărcare cu poluanți a 9 apelor uzate industriale și orășenești la evacuarea în receptorii naturali din Hotărârea nr. 352 din 21 aprilie 2005 privind modificarea și completarea Hotărârii Guvernului nr. 188/2002 pentru 11 aprobarea unor norme privind condițiile de descărcare în mediul acvatic a apelor uzate.
[25] Normativ NTPA-002/2005 privind condițiile de evacuare a apelor uzate în rețelele 13 de canalizare ale localităților și direct în stațiile de epurare din Hotărârea nr. 352 din 21 aprilie 2005 privind modificarea și completarea Hotărârii Guvernului nr. 188/2002 pentru aprobarea 15 unor norme privind condițiile de descărcare în mediul acvatic a apelor uzate.

Claims (11)

  1. Revendicări
    1. Procedeu de obținere a granulelor mixte microalge-bacterii pentru epurarea apelor uzate, caracterizat prin aceea că, se desfășoară în fotobioreactoare cu operare secvențială după următoarele etape:
    a. inocularea fotobioreactorului cu microalge și nămol activ;
    b. alimentarea fotobioreactorului cu un mediu lichid ce conține substrat;
    c. asigurarea parametrilor operaționali: expunerea bioreactorului la o sursă de lumină - aplicarea unei fotoperiodicități; agitarea mecanică a mediului pentru asigurarea amestecării continue a lichidului, substratului, microalgelor și bacteriilor nămolului activ; parametri ce asigură desfășurarea concomitentă a metabolismelor microalgelor și bacteriilor heterotrofe și nitrificatoare, aflate în relații de simbioză, ce conduc la transformarea substratului și generarea de noi celule microalgale și bacteriene ce agregă între ele formând granule;
    d. oprirea agitării pentru a permite granulelor mixte microalge-nămol activ să decanteze în fotobioreactor;
    e. evacuarea efluentului prin golirea parțială a lichidului din partea de sus a fotobioreactorului;
    f. repetarea secvenței începând de la punctul b.) la f.) și în care, granulele mixte microalge-nămol activ obținute decantează în etapa d.) cu o viteză de minimum 10 m/h.
  2. 2. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, inoculul descris la punctul a.) este reprezentat de microalge și bacterii.
  3. 3. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, granularea are loc în condițiile alimentării fotobioreactorului în etapa b) cu un mediu lichid sintetic cu: nutrienți substrat organic, macro- și micronutrienți, apă uzată reală sau amestec din mediu sintetic și apă uzată ce constituie hrană pentru microorganismele din structura granulelor.
  4. 4. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, granularea are loc în condițiile asigurării parametrilor operaționali descriși la punctul c), respectiv: sursă externă de lumină, fotoperiodicitatea de 15 h fază de lumină: 9 h fază de întuneric, timp de retenție hidraulică 24 h, faza de lumină începând odată cu alimentarea bioreactorului, agitare mecanică la o turație de 120 rpm, control pH în intervalul 6,5...8,5.
  5. 5. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, durata decantării din etapa d) este micșorată progresiv de la 30 la 5 min constituind factor de selecție al biomasei granulare cu viteze de decantare cuprinse între 10 și 25 m/h.
  6. 6. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că etapele de la b) la f) se repetă ciclic 60 zile până la obținerea structurii granulare.
  7. 7. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, în nici una din etapele a)-f) nu este introdus aer dintr-o sursă externă, oxigenul necesar proceselor biologice, fiind generat exclusiv de microalgele din compoziția granulelor mixte prin procesul de fotosinteză.
  8. 8. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, aplicarea repetată a etapelor a)-f) conduce la obținerea unor granule mixte microalge-nămol activ cu dimensiuni între 420 și 1900 pm;
  9. 9. Procedeu, conform revendicării 8, caracterizat prin aceea că, granulele obținute asigură prin metoda sedimentării gravitaționale, în condițiile unui timp de decantare de 5 min, separarea celulelor microalgale din mediu cu o eficiență cuprinsă între 99 și 100%.
    RO 130247 Β1
  10. 10. Granule direct obținute prin procedeul definit în revendicare 8, caracterizate prin 1 aceea că, pot fi utilizate pentru dezvoltarea unor procese noi de epurare a apelor uzate cu asigurarea unor randamente de peste 90% pentru încărcarea organică și azot amoniacal în 3 condițiile asigurării unui timp de retenție hidraulică de 24 h.
  11. 11. Granule, conform revendicării 10, caracterizate prin aceea că, pot fi utilizate pentru 5 dezvoltarea unor procese noi de epurare aerobă a apelor uzate care nu necesită sursă de aer externă. 7
ROA201400111A 2014-02-12 2014-02-12 Procedeu de obţinere a granulelor mixte microalge-bacterii pentru epurarea apelor uzate RO130247B1 (ro)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201400111A RO130247B1 (ro) 2014-02-12 2014-02-12 Procedeu de obţinere a granulelor mixte microalge-bacterii pentru epurarea apelor uzate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201400111A RO130247B1 (ro) 2014-02-12 2014-02-12 Procedeu de obţinere a granulelor mixte microalge-bacterii pentru epurarea apelor uzate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RO130247A0 RO130247A0 (ro) 2015-05-29
RO130247B1 true RO130247B1 (ro) 2020-12-30

Family

ID=53188735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ROA201400111A RO130247B1 (ro) 2014-02-12 2014-02-12 Procedeu de obţinere a granulelor mixte microalge-bacterii pentru epurarea apelor uzate

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO130247B1 (ro)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105174476B (zh) * 2015-09-28 2017-08-01 中国科学院城市环境研究所 用于废水处理的活性污泥与微藻耦合颗粒化系统及其构建和运行方法
EP4361111A1 (en) * 2022-10-28 2024-05-01 National Research and Development Institute for Industrial Ecology - ECOIND Procedure for obtaining mixed microalgae bacteria granules for wastewater treatment
CN118529860A (zh) * 2024-04-16 2024-08-23 华北水利水电大学 基于膜的光生物反应系统及淀粉废水处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
RO130247A0 (ro) 2015-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Amini et al. Municipal wastewater treatment by semi-continuous and membrane algal-bacterial photo-bioreactors
Wang et al. Removal of nutrients from undiluted anaerobically treated piggery wastewater by improved microalgae
Vu et al. A hybrid anaerobic and microalgal membrane reactor for energy and microalgal biomass production from wastewater
Tao et al. Enhanced biomass/biofuel production and nutrient removal in an algal biofilm airlift photobioreactor
Rao et al. Application of phycoremediation technology in the treatment of wastewater from a leather-processing chemical manufacturing facility
Oshiki et al. Cultivation of planktonic anaerobic ammonium oxidation (anammox) bacteria using membrane bioreactor
Li et al. Continuous removal of zinc from wastewater and mine dump leachate by a microalgal biofilm PSBR
Cao et al. Performance of an immobilized microalgae-based process for wastewater treatment and biomass production: nutrients removal, lipid induction, microalgae harvesting and dewatering
Lu et al. A novel wastewater treatment and biomass cultivation system combining photosynthetic bacteria and membrane bioreactor technology
US10189732B2 (en) Algal-sludge granule for wastewater treatment and bioenergy feedstock generation
Nguyen et al. A sequential membrane bioreactor followed by a membrane microalgal reactor for nutrient removal and algal biomass production
Wicker et al. Application of Nordic microalgal-bacterial consortia for nutrient removal from wastewater
Essa et al. Potential cultivation of halophilic oleaginous microalgae on industrial wastewater
Solmaz et al. Polishing the secondary effluent and biomass production by microalgae submerged membrane photo bioreactor
Praveen et al. Nutrient removal in an algal membrane photobioreactor: effects of wastewater composition and light/dark cycle
Bumbac et al. Identification of physical, morphological and chemical particularities of mixed microalgae-bacteria granules
Peng et al. Microbiology community changes during the start-up and operation of a photosynthetic bacteria-membrane bioreactor for wastewater treatment
Madkour et al. Bioflocculation technique for microalgal harvesting and wastewater nutrient recovery
Lee et al. Emerging trends of microalgae bio-granulation research in wastewater treatment: a bibliometric analysis from 2011 to 2023
Laurent et al. Finding optimal algal/bacterial inoculation ratio to improve algal biomass growth with wastewater as nutrient source
EP4361111A1 (en) Procedure for obtaining mixed microalgae bacteria granules for wastewater treatment
RO130247B1 (ro) Procedeu de obţinere a granulelor mixte microalge-bacterii pentru epurarea apelor uzate
JP2016059281A (ja) 油脂製造方法及び油脂製造装置
Nair et al. Chlorella Pyrenoidosa mediated phycoremediation of landfill leachate
Zhang et al. Ammonia-nitrogen and orthophosphate removal by immobilized Chlorella sp. isolated from municipal wastewater for potential use in tertiary treatment