Effects of different light conditions on ammonium removal in a consortium of microalgae and partial nitrifying granules

硝化作用 硝化细菌 小球藻 光强度 化学 氧气 亚硝酸盐 氮气 环境化学 硝酸盐 核化学 环境工程 植物 小球藻 生物 藻类 环境科学 物理 有机化学 光学
作者
Shinichi Akizuki,Masatoshi Kishi,Germán Cuevas‐Rodríguez,Tatsuki Toda
出处
期刊:Water Research [Elsevier BV]
卷期号:171: 115445-115445 被引量:58
标识
DOI:10.1016/j.watres.2019.115445
摘要

Ammonium removal by a coupling process of microalgae (Chlorella sorokiniana) with partial nitrifying granules was evaluated in batch reactors illuminated in a wide range of light intensities (0, 100, 450, and 1600 μmol photons m-2 s-1). Ammonium oxidation performance for different light exposure time showed that the granules had a light stress tolerance at 1600 μmol photons m-2 s-1 for up to 12 h, but continuous illumination induced severe inhibition on nitrifying bacteria thereafter. Ammonium removal efficiencies at the end of tests were 66%, 62%, 5%, and -10% (due to ammonification) for 0, 100, 450, and 1600 μmol photons m-2 s-1, respectively. The nitrogen mass balance shows co-occurrence of microalgal growth taking up 24% of fed ammonium and nitrifying bacteria oxidizing 38% of fed ammonium at 100 μmol photons m-2 s-1, while both nitrification and microalgal growth are inhibited at light intensity above 450 μmol photons m-2 s-1. In comparing results from this study with previous results, it was found that the ammonium removal pathway, i.e., nitrification or microalgal uptake, is regulated more strongly by daily average light intensity than by instantaneous light intensity. Empirical model equations to estimate the oxygen balance in consortium reactors categorized the effect of daily average light intensities on process performance as follows: (i) below 27 μmol photons m-2 s-1: insufficient oxygen for nitrification; (ii) 27 to 35: sufficient oxygen for nitrification via nitrite; (iii) 35 to 180: sufficient oxygen for nitrification via nitrate; (iv) above approximately 200-300: oversaturated dissolved oxygen, excess free ammonia and/or intensive light inhibitions.
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