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Hay buenos argumentos para reciclar el nitrógeno reactivo: conversión de la libre N2 en la atmósfera en biológicamente disponible Ver la fuente MathML para el fertilizante a través del proceso de Haber-Bosch requiere enormes cantidades de energía: aproximadamente el 1% de la oferta anual de energía del mundo. A partir de esparcirse en tierra agrícola y todo a través de la cadena alimentaria, reactiva N se pierde en el medio ambiente circundante, lo que representa una pérdida financiera a los ecosistemas agrícolas, y una amenaza ambiental a fondo los ecosistemas terrestres y acuáticos. En las plantas de tratamiento de aguas residuales, los recursos se gastan eliminar el nitrógeno biológicamente disponible para evitar la eutrofización de los cuerpos de agua adyacentes. Aquí el ciclo se cierra como formas inorgánicas reactivas de nitrógeno se convierten de nuevo en libre de N2 a través de la actividad microbiana y re-liberado a la atmósfera

Repensar esta vía, al reciclar el nitrógeno biológicamente disponible podría ofrecer una energía más sostenible y menos exigente flujo de recursos, sin dejar de satisfacer la necesidad de fertilizantes de nitrógeno, así como para la eliminación de nutrientes de las aguas residuales. La biorremediación de diferentes tipos de aguas residuales rica en nutrientes por macroalgas podría ser y ha sido sugerido como parte de la solución

La mayoría de macroalgas crece sumergido en el agua y todos son capaces de absorber los nutrientes disueltos a través de toda el área de superficie. Ulva (Chlorophyta) es un género de macroalgas verde oportunista que, debido a su morfología foliosa tiene la absorción de nutrientes eficiente y altas tasas de crecimiento, permitiendo a estos organismos a proliferar rápidamente sobre las condiciones afortunadas

El uso de las especies Ulva para la extracción de nutrientes de las aguas residuales ricas en nutrientes se aplica actualmente en la acuicultura en tierra. La biomasa de algas rico en proteínas se puede aplicar como un suplemento alimenticio para peces cultivados, camarones o mariscos. Macroalgas verdes también se han probado para la biorremediación de aguas residuales agrícolas: especies marinas como Lactuca y especies múltiples culturas Ulva de algas de agua dulce, que estaban siguiendo a prueba con éxito como un fertilizante de liberación lenta. La eficiencia de Ulva para extraer nutrientes de las aguas residuales urbanas también se ha documentado. Además del efecto de la biorremediación Ulva tiene un efecto antibacteriano en el agua de residuos, reduciendo de este modo los problemas relacionados con la salud de las aguas residuales.

Rechazar el agua es otro tipo interesante de aguas residuales desde el punto de vista de la fitorremediación: en un número cada vez mayor de plantas de tratamiento de aguas residuales, el lodo sedimentado se utiliza para la producción de biogás a través de la digestión anaerobia, antes de ser extendido en tierras agrícolas como fertilizante. Después de la digestión anaerobia, con anterioridad a la de transporte lejos de la planta de tratamiento, el lodo se deshidrata. El agua de drenaje de nutrientes ricos resultante se denomina agua de desecho. A medida que la concentración de nutrientes del agua de rechazo es relativamente alto, este flujo de proceso interno no se puede descargar directamente, y normalmente se canaliza de nuevo en la aguas negras para la eliminación de N y P, generando así una carga de nutrientes interna de la planta de tratamiento de aguas residuales y aumentando la presión sobre los procesos microbianos y gastos. La eliminación de los nutrientes disueltos en el agua de desecho por medio de cultivo de algas reduciría al mínimo la carga de nutrientes en el sistema interno y el nitrógeno biodisponible podrían ser reciclados en vez de ser desperdiciada en la atmósfera. Desde la perspectiva de cultivo de algas, el agua de desecho tiene varias ventajas en comparación con los aguas residuales sin tratar o tratados:

(1) La relación entre los nutrientes inorgánicos y unidos orgánicamente es mayor en el agua de rechazo, puesto que la digestión anaerobia en cierta medida remineraliza el material orgánico

(2) la concentración de nutrientes del agua de rechazo es relativamente constante en comparación con las concentraciones de nutrientes fluctuantes en las aguas residuales crudas

(3) en comparación con las aguas residuales crudas o tratadas turbia, el rechazo de agua es relativamente clara, lo que permite un mayor grado de disponibilidad de luz para la fotosíntesis de las algas en el fluido

(4) en una perspectiva entorno de trabajo, el agua de desecho es más seguro e higiénico, ya que la digestión anaerobia provoca un saneamiento de los patógenos que están inevitablemente presentes en bruto, así como agua aguas residuales tratadas. El cultivo de microalgas verdes Recientemente, se ha demostrado una prueba de concepto en el agua de desecho para la recuperación de nutrientes y la producción de biomasa

El objetivo del presente estudio fue determinar la eficacia de las macroalgas verde, lactuca U., para la biorremediación de rechazar el agua de una planta de biogás-lodo alimentado. Dos experimentos separados se llevaron a cabo. El primer experimento (N experimento fuente) destinado a evaluar la calidad del agua de desecho como fuente de nutrientes para el crecimiento de algas, en comparación con fuentes de nitrógeno inorgánico. El segundo experimento (experimento concentración) se llevó a cabo para estimar la eficiencia de biorremediación, nutriente hasta tomar las tasas, así como la capacidad de biorremediación de Ulva en un rango de concentraciones de nutrientes. Los resultados generaron una herramienta de modelo simple para predecir, en este sistema, la óptima concentraciones de agua de rechazopara N y P eliminación del biofiltro Ulva. Dado que las algas en algunos casos se acumulan de manera eficiente los metales pesados, las concentraciones de metales pesados ​​en la biomasa de Ulva cultivadas con rechazan se determinaron agua. Los resultados se discuten en el contexto de la gestión de las aguas residuales y la utilización de la biomasa de macroalgas producido.

Método

En la primavera de 2011 de libre flotación lactuca U. se recogió en dos ocasiones en las partes interiores de la ría eutróficos, Limfjorden, Dinamarca. Las algas fueron llevados al laboratorio y se almacenan hasta su uso en un tanque aireado 150 L que contiene el agua de mar artificial (ASW) preparada mezclando agua desmineralizada y sal marina marina comercial (Red Sea Coral Pro Sal, Mar Rojo) a una salinidad de 20 ‰. Para evitar el agotamiento de nutrientes de las algas, el agua se enriquece con nutrientes de acuerdo a medio estándar f / 2. Iluminación se fijó en aproximadamente 120 mol fotones m-2 s-1 (16: 8 luz: oscuridad ciclo) y la temperatura se mantuvo a 16 °.

agua de rechazo se obtiene de la planta de biogás en Fredericia Spildevand A / S. Fredericia Spildevand es la planta de tratamiento de aguas residuales segundo más grande de Dinamarca, con una capacidad de 420.000 unidades persona. En la planta de biogás, los lodos de los tanques de sedimentación es digerido anaeróbicamente para producir biogás. En esta planta específica, el lodo se somete a una hidrólisis térmica antes de la digestión, donde el lodo se calentó a 140 ° C a 5 bares con el fin de romper las paredes celulares de los microorganismos presentes en los lodos, haciendo que sus contenidos celulares disponibles para el proceso de digestión anaeróbica (CAMBI Danmark A / S). El lodo se bombea a un siguiente digestor donde se digiere anaeróbicamente a 39-41 ° C con un tiempo de retención de 33 días. Por último, el lodo digerido se drena y se exporta para la deposición. El agua de desecho es el agua de drenaje de la etapa final del tratamiento de lodos. Esta fue la fuente de aguas residuales utilizada en este estudio. El componente predominante N en el agua de desecho era de amonio (Ver la fuente MathML) en una concentración de aproximadamente 2,043 mg L-1 (146 mM). Nitrato (Ver la fuente MathML) estuvo presente en una concentración de 18 mg L-1 (1,3 mM), y orto-fosfato (orto-P) en una concentración de 484 mg L-1 (16 mM). La relación estequiométrica entre N inorgánico y P fue de aproximadamente 9,4. (Otros parámetros medidos en este lote de rechazar el agua: Demanda Química de Oxígeno:. 4613 mg L-1 Suspendido cuestión:. 164 mg L-1 Total N:. 3082 mg L-1 Total P: 610 mg L-1). El agua de rechazo se diluyó con ASW a un máximo de 440 M Ver la fuente MathML, ya que estudios previos han demostrado un crecimiento máximo en concentraciones alrededor de 50 M Ver la fuente MathML. La dilución también impidió la evaporación excesiva N y posibles daños a las algas debido a la alta concentración de amoníaco.

Debido al procedimiento de hidrólisis térmica, el agua de rechazo se consideró desinfectada y libre de patógenos.

Paso a paso de ambos experimentos.

Both the N source and the concentration experiment were performed in glass beakers, each containing 2 L of ASW (20‰ salinity) and a total biomass of approximately 0.26 ± 0.02 g fresh weight (FW) of U lactuca cut into five fronds of even size. Every treatment comprised 3 replicate glass beakers. The substrate was illuminated with approximately 150 μmol photons m−2 s−1 (50/50 combination of Philips Master TL5 HO 39W/840 and Philips Master TL5 HO 39 W/830) at a diurnal cycle of 16 h light and 8 h darkness. The beakers were constantly aerated and kept at a stable temperature of 15 °C. pH measured was in the range of 7.9–8.9. Prior to each experiment, the algae were acclimated to the specific nutrient treatments in 10 L tanks for 5–7 days. Water samples for analysis of the concentrations of View the MathML source, View the MathML source and ortho-P were taken at the beginning and end of each experiment, as well as during the experiments whenever the water was renewed. The water samples were filtered through GF/F filters (Whatman Ltd.) and kept at −20 °C until analysis.

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