Critical design factors for polyvinyl alcohol hydrogel entrapping ammonia-oxidizing bacteria: biomass loading, distribution of dissolved oxygen, and bacterial liability

氧化剂 氧气 化学 细菌 化学工程 核化学 有机化学 生物 遗传学 工程类
作者
Nguyen Thi Minh,Minkyu Choi,Nohback Park,Hyokwan Bae
出处
期刊:Environmental Engineering Research [Korean Society of Environmental Engineering]
卷期号:26 (2): 200010- 被引量:5
标识
DOI:10.4491/eer.2020.010
摘要

The single-stage configuration of the partial nitritation (PN)–anaerobic ammonium oxidation (AMX) process is preferred due to low pH fluctuation and the low concentration of inhibitory NO2-. The novel core-shell structure integrates ammonia-oxidizing reaction in the outer layer to protect AMX bacteria in the core gel bead from oxygen inhibition and provide NO2-. Here, the initial activity of ammonia-oxidizing bacteria (AOB) in the outer layer was assessed by the specific oxygen uptake rate (OUR). AOB activity was positively correlated with biomass loading in the outer layer. A maximum OUR of 10.5 mg-DO/L∙h was achieved with AOB loading of 0.23 mg-VSS per bead. During AOB enrichment, the NO2- production rate was linearly increased up to 0.65 kg-N/m3-d for 17 days (PVA hydrogel packing ratio=17%). The maximum oxygen penetration depth (OPD) was reduced from 966.7±52.3 μm before enrichment to 333.3±36.4 μm after the AOB enrichment. The liable bacteria were observed within a range of 165 μm of the outer layer using the live and dead cell staining. Based on the OPD and liable cell distribution results, a minimal outer layer thickness of approximately 350 μm was suggested to facilitate a successful PN–AMX process.
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