Powered by OpenAIRE graph
Found an issue? Give us feedback
image/svg+xml art designer at PLoS, modified by Wikipedia users Nina, Beao, JakobVoss, and AnonMoos Open Access logo, converted into svg, designed by PLoS. This version with transparent background. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Open_Access_logo_PLoS_white.svg art designer at PLoS, modified by Wikipedia users Nina, Beao, JakobVoss, and AnonMoos http://www.plos.org/ Chemospherearrow_drop_down
image/svg+xml art designer at PLoS, modified by Wikipedia users Nina, Beao, JakobVoss, and AnonMoos Open Access logo, converted into svg, designed by PLoS. This version with transparent background. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Open_Access_logo_PLoS_white.svg art designer at PLoS, modified by Wikipedia users Nina, Beao, JakobVoss, and AnonMoos http://www.plos.org/
Chemosphere
Article . 2020 . Peer-reviewed
License: CC BY
Data sources: Crossref
image/svg+xml art designer at PLoS, modified by Wikipedia users Nina, Beao, JakobVoss, and AnonMoos Open Access logo, converted into svg, designed by PLoS. This version with transparent background. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Open_Access_logo_PLoS_white.svg art designer at PLoS, modified by Wikipedia users Nina, Beao, JakobVoss, and AnonMoos http://www.plos.org/
Chemosphere
Article
License: CC BY
Data sources: UnpayWall
https://dx.doi.org/10.60692/hz...
Other literature type . 2020
Data sources: Datacite
https://dx.doi.org/10.60692/jv...
Other literature type . 2020
Data sources: Datacite
versions View all 4 versions
addClaim

This Research product is the result of merged Research products in OpenAIRE.

You have already added 0 works in your ORCID record related to the merged Research product.

Simultaneous biological nitrification and desulfurization treatment of ammonium and sulfide-rich wastewater: Effectiveness of a sequential batch operation

معالجة النترجة البيولوجية وإزالة الكبريت في وقت واحد لمياه الصرف الصحي الغنية بالأمونيوم والكبريتيد: فعالية عملية الدُفعة المتسلسلة
Authors: Masatoshi Kishi; Tatsuki Toda; Mutsumi Sekine; Mutsumi Sekine; Shinichi Akizuki; Norio Kurosawa;

Simultaneous biological nitrification and desulfurization treatment of ammonium and sulfide-rich wastewater: Effectiveness of a sequential batch operation

Abstract

L'inhibition du sulfure par les bactéries nitrifiantes a empêché l'intégration de la nitrification des digestats et de la désulfuration du biogaz pour simplifier les systèmes de digestion anaérobie. Dans cette étude, le digestat liquide avec une solution de NaHS a été traité en utilisant des boues nitrifiantes dans un réacteur séquentiel avec une longue période de remplissage, avec un taux de charge en ammonium de 293 mg-N L-1 j-1 et une augmentation progressive du taux de charge en sulfure de 0 à 32, 64, 128 et 256 mg-S L-1 j-1. Des bioessais par lots et des analyses de la communauté microbienne ont également été effectués avec des boues de réacteur sous chaque taux de charge en sulfure pour quantifier l'acclimatation microbienne en sulfure. Dans le réacteur, le sulfure a été complètement éliminé. La nitrification complète a été maintenue jusqu'à une charge en sulfure de 128 mg-S L-1 j-1, ce qui est supérieur à celui des rapports précédents et suffisant pour le traitement du biogaz. Dans les essais biologiques par lots, la tolérance au sulfure de l'activité oxydante du NH4+ (la concentration de sulfure inhibitrice de 50 %) a quadruplé au fil du temps avec le déplacement de la composition des bactéries nitrifiantes vers Nitrosomonas nitrosa et Nitrobacter spp. Cependant, le taux d'élimination du soufre des boues a légèrement diminué, bien que l'abondance des bactéries oxydantes du soufre Hyphomicrobium ait augmenté de 30%. Par conséquent, les boues nitrifiantes ont probablement été acclimatées au sulfure non pas par l'augmentation du taux d'élimination des sulfures, mais plutôt par l'augmentation des bactéries nitrifiantes, qui ont une tolérance élevée aux sulfures. La nitrification et la désulfuration simultanées réussies ont été obtenues à l'aide d'un réacteur séquentiel avec une longue période de remplissage, qui a été efficace pour faciliter l'acclimatation actuelle.

La inhibición del sulfuro a las bacterias nitrificantes ha impedido la integración de la nitrificación del digestato y la desulfuración del biogás para simplificar los sistemas de digestión anaeróbica. En este estudio, el digestato líquido con solución de NaHS se trató utilizando lodo de nitrificación en un reactor de lotes secuenciales con un largo período de llenado, con una tasa de carga de amonio de 293 mg-N L-1 d-1 y un aumento gradual en la tasa de carga de sulfuro de 0 a 32, 64, 128 y 256 mg-S L-1 d-1. También se realizaron bioensayos por lotes y análisis de la comunidad microbiana con lodo del reactor bajo cada tasa de carga de sulfuro para cuantificar la aclimatación microbiana a sulfuro. En el reactor, el sulfuro se eliminó por completo. La nitrificación completa se mantuvo hasta una carga de sulfuro de 128 mg-S L-1 d-1, que es mayor que la de informes anteriores y suficiente para el tratamiento de biogás. En los bioensayos por lotes, la tolerancia al sulfuro de la actividad oxidante de NH4+ (la concentración de sulfuro inhibidora del 50%) se cuadruplicó con el tiempo con el cambio de composición de las bacterias nitrificantes a Nitrosomonas nitrosa y Nitrobacter spp. Sin embargo, la tasa de eliminación de azufre del lodo disminuyó ligeramente, aunque la abundancia de la bacteria oxidante de azufre Hyphomicrobium aumentó en un 30%. Por lo tanto, los lodos de nitrificación probablemente se aclimataron al sulfuro no por la creciente tasa de eliminación de sulfuro, sino más bien por el aumento de las bacterias nitrificantes, que tienen una alta tolerancia al sulfuro. La nitrificación y desulfuración simultáneas exitosas se lograron utilizando un reactor de lotes secuenciales con un largo período de llenado, que fue eficaz para facilitar la presente aclimatación.

Sulfide inhibition to nitrifying bacteria has prevented the integration of digestate nitrification and biogas desulfurization to simplify anaerobic digestion systems. In this study, liquid digestate with NaHS solution was treated using nitrifying sludge in a sequential-batch reactor with a long fill period, with an ammonium loading rate of 293 mg-N L-1 d-1 and a stepwise increase in the sulfide loading rate from 0 to 32, 64, 128, and 256 mg-S L-1 d-1. Batch bioassays and microbial community analysis were also conducted with reactor sludge under each sulfide loading rate to quantify the microbial acclimatization to sulfide. In the reactor, sulfide was completely removed. Complete nitrification was maintained up to a sulfide load of 128 mg-S L-1 d-1, which is higher than that in previous reports and sufficient for biogas treatment. In the batch bioassays, the sulfide tolerance of NH4+ oxidizing activity (the 50% inhibitory sulfide concentration) increased fourfold over time with the compositional shift of nitrifying bacteria to Nitrosomonas nitrosa and Nitrobacter spp. However, the sulfur removal rate of the sludge slightly decreased, although the abundance of the sulfur-oxidizing bacteria Hyphomicrobium increased by 30%. Therefore, nitrifying sludge was probably acclimatized to sulfide not by the increasing sulfide removal rate but rather by the increasing nitrifying bacteria, which have high sulfide tolerance. Successful simultaneous nitrification and desulfurization were achieved using a sequential-batch reactor with a long fill period, which was effective in facilitating the present acclimatization.

منع تثبيط الكبريتيد للبكتيريا النترجة من دمج نترجة الهضم وإزالة الكبريت من الغاز الحيوي لتبسيط أنظمة الهضم اللاهوائية. في هذه الدراسة، تمت معالجة هضم السائل بمحلول NaHS باستخدام حمأة النترجة في مفاعل على دفعات متتابعة مع فترة تعبئة طويلة، مع معدل تحميل أمونيوم يبلغ 293 مجم - N L -1 d -1 وزيادة تدريجية في معدل تحميل الكبريتيد من 0 إلى 32 و 64 و 128 و 256 مجم - S L -1 d -1. كما تم إجراء المقايسات الحيوية الدفعية وتحليل المجتمع الميكروبي مع حمأة المفاعل تحت كل معدل تحميل كبريتيد لقياس التأقلم الميكروبي مع الكبريتيد. في المفاعل، تمت إزالة الكبريتيد بالكامل. تم الحفاظ على النترجة الكاملة حتى حمل كبريتيد قدره 128 مجم - S L -1 d -1، وهو أعلى من ذلك في التقارير السابقة وكافٍ لمعالجة الغاز الحيوي. في المقايسات الحيوية للدفعة، زاد تحمل الكبريتيد لنشاط أكسدة NH4 + (تركيز الكبريتيد المثبط بنسبة 50 ٪) أربعة أضعاف مع مرور الوقت مع التحول التركيبي للبكتيريا النترجة إلى Nitrosomonas nitrosa و Nitrobacter spp. ومع ذلك، انخفض معدل إزالة الكبريت من الحمأة بشكل طفيف، على الرغم من أن وفرة البكتيريا المؤكسدة للكبريت Hyphomicrobium زادت بنسبة 30 ٪. لذلك، ربما تأقلمت الحمأة النترتية مع الكبريتيد ليس من خلال زيادة معدل إزالة الكبريتيد ولكن بالأحرى من خلال زيادة البكتيريا النترتية، التي تتمتع بتحمل عالي للكبريتيد. تم تحقيق النترجة وإزالة الكبريت بنجاح في وقت واحد باستخدام مفاعل دفعة متتابعة مع فترة ملء طويلة، والتي كانت فعالة في تسهيل التأقلم الحالي.

Keywords

Pulp and paper industry, Digestate, Nitrifying bacteria, Biogas, Organic chemistry, Nitrobacter, Wastewater, Waste Disposal, Fluid, Industrial and Manufacturing Engineering, Bioreactors, Engineering, Ammonium Compounds, Denitrifying Bacteria, Sewage, Hydrogen sulfide, Oxides, Microbial Nitrogen Cycling in Wastewater Treatment Systems, Pollution, Nitrification, Sequencing batch reactor, Sewage treatment, Chemistry, Nitrifying Bacteria, Physical Sciences, Environmental chemistry, Anaerobic Digestion and Biogas Production, Oxidation-Reduction, Methane, Nitrogen, Sulfide, Environmental engineering, Sulfides, Environmental science, Anaerobic digestion, Application of Constructed Wetlands for Wastewater Treatment, Waste management, Bacteria, Sulfur Compounds, FOS: Environmental engineering, Building and Construction, Waste Treatment, Environmental Science, Wastewater Treatment, Sulfur

  • BIP!
    Impact byBIP!
    citations
    This is an alternative to the "Influence" indicator, which also reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
    27
    popularity
    This indicator reflects the "current" impact/attention (the "hype") of an article in the research community at large, based on the underlying citation network.
    Top 10%
    influence
    This indicator reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
    Top 10%
    impulse
    This indicator reflects the initial momentum of an article directly after its publication, based on the underlying citation network.
    Top 10%
Powered by OpenAIRE graph
Found an issue? Give us feedback
citations
This is an alternative to the "Influence" indicator, which also reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
BIP!Citations provided by BIP!
popularity
This indicator reflects the "current" impact/attention (the "hype") of an article in the research community at large, based on the underlying citation network.
BIP!Popularity provided by BIP!
influence
This indicator reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
BIP!Influence provided by BIP!
impulse
This indicator reflects the initial momentum of an article directly after its publication, based on the underlying citation network.
BIP!Impulse provided by BIP!
27
Top 10%
Top 10%
Top 10%
hybrid