1. IntroductionUrban wastewater (UW

1. Introduction
Urban wastewater (UWW) treatment plants in current use have
been designed and operated solely for the purpose of meeting the
mandatory discharge regulations to protect receiving waters
and public health. Technologies deployed in today’s
wastewater treatment plants to meet these regulations consume
significant electrical energy and dissipate valuable carbon- and
nutrient-content of the wastewater into the environment. For
example, organic-content of UWW is aerobically mineralized to
gaseous carbon dioxide and discharged into the atmosphere;
ammonia-content is converted by nitrification/denitrification pro-
cess to inert dinitrogen and discharged into the atmosphere. In
recent years, there has been a shift in this paradigm where
UWWs are being recognized as a renewable resource from which
water, energy, nutrients, and useful chemicals could be reclaimed
for beneficial use.
This study proposes an approach based on mixotrophic metabo-
lism for energy-efficient and sustainable treatment of UWW. Thepremise of this approach is that, mixotrophic metabolism driven
by sunlight and BOD oxidation can simultaneously remove BOD,
N and P in UWWs to the required effluent standards. Results of this
study demonstrate the feasibility of BOD, N and P removal in a sin-
gle-step process to generate more energy-rich biomass than by
current methods. The higher biomass yield enables energy extrac-
tion as gaseous or liquid biofuels via catalytic hydrothermal
gasification (Elliott, 2008), anaerobic digestion (McCarty et al.,2011), or hydrothermal liquefaction (Biller and Ross, 2011;
Chakraborty et al., 2012).Critical to the success of the proposed approach is a low-cost,enclosed photobioreactor (PBR) developed by us, that minimizesevaporative water loss and retains metabolic gases (O2and CO2)enabling mixotrophic oxidation of organic carbon for maximal conversion to biomass with fewer input requirements. Anotherembodiment in the proposed approach is hydrothermal liquefaction (HTL) of the biomass to extract its energy-content as biocrudewith concomitant solubilization of its nutrient-content. Upon sep-aration of the biocrude from the products of HTL, the nutrient-richaqueous phase could be recycled to the cultivation step to increasebiomass productivity as discussed later.Previous studies by the authors (Selvaratnam et al., 2014a,b)
have documented the feasibility of a thermo-tolerant, acidophilic,
heterotrophic/photoautotrophic alga,Galdieria sulphuraria(here
after G. sulphuraria) as a successful and robust algal species for efficient N and P removal. The choice of G. sulphuraria in this study
was motivated by its metabolic versatility that includes the ability
to grow on the largest known range of organic substrates known
among photosynthetic microorganism (Schonknecht et al., 2013).
It is also an acidophile, growing between pH 1–4, conditions that
rapidly inactivate plant and animal pathogens found in wastewa-
ter. The ability of G. sulphuraria to naturally acidify its growth med-
ium from neutrality to optimum levels under heterotrophic
conditions (Oesterhelt et al., 2007) makes it an ideal strain for mix-
otrophic treatment of UWW. This study demonstrates the ability of
G. sulphurariain removing BOD from UWW as well as nutrients to
validate the premise that this species can be successfully cultivated
in UWWs for energy-positive wastewater treatment.
A central design advantage of the mixotrophic system over tra-
ditional WWT systems stems from the fact that stoichiometric car-
bon-to-nitrogen (C:N) ratio in UWW is closer to that of algal
biomass composition than to that of heterotrophic bacteria

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทนำโรงบำบัดน้ำเสียในเขตเมือง (UWW) ในปัจจุบันใช้ได้รับออกแบบ และดำเนินการจุดประสงค์เพื่อการประชุมระเบียบออกข้อบังคับเพื่อป้องกันน้ำทะเลรับและสาธารณสุข เทคโนโลยีที่ใช้ในวันนี้โรงบำบัดน้ำเสียไปตามตามข้อบังคับใช้พลังงานไฟฟ้าที่สำคัญ และมีค่าคาร์บอน - กระจาย และเนื้อหาสารของเสียสู่สิ่งแวดล้อม สำหรับตัวอย่าง อินทรีย์เนื้อหาของ UWW aerobically mineralized จะก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และออกจากโรงพยาบาลสู่ชั้นบรรยากาศแอมโมเนีย-เนื้อหาจะถูกแปลง โดยการอนา ม็อกซ์/denitrification โป-อัตราเงินสงเคราะห์ปีการไดไนโตรเจนเฉื่อย และปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ ในปี มีการเปลี่ยนแปลงในกระบวนทัศน์นี้ที่มีการรู้จัก UWWs เป็นทรัพยากรทดแทนที่สามารถคืนน้ำ พลังงาน สารอาหาร และสารเคมีที่มีประโยชน์ใช้ประโยชน์การศึกษานี้เสนอวิธีการอิง mixotrophic metabo-lism สำหรับ ประหยัดพลังงาน และยั่งยืน UWW Thepremise ของวิธีการนี้คือ เผาผลาญ mixotrophic ขับเคลื่อนโดยแสงแดดและ BOD ออกซิเดชันสามารถพร้อมเอา BODN และ P ใน UWWs เพื่อมาตรฐานน้ำทิ้งที่กำหนด ผลลัพธ์ที่การศึกษาแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการกำจัด BOD, N และ P ในบาป-วขั้นตอนการสร้างชีวมวลพลังงานหลากหลายเพิ่มเติมกว่าโดยวิธีปัจจุบัน ผลผลิตชีวมวลสูงช่วยให้สกัดพลังงาน-ทางการค้าเป็นก๊าซ หรือของเหลวเชื้อเพลิงชีวภาพผ่านตัวเร่งปฏิกิริยา hydrothermalแปรสภาพเป็นแก๊ส (Elliott, 2008), อังกฤษ (McCarty et al. 2011), หรือ hydrothermal แปรสถานะ (สินค้าและบริการและรอสส์ 2011Chakraborty et al. 2012) สำคัญต่อความสำเร็จของวิธีการนำเสนอคือต้นทุนต่ำ ปิดล้อม photobioreactor (PBR) พัฒนาขึ้น โดยเรา การสูญเสียน้ำที่ minimizesevaporative และยังคงเผาผลาญก๊าซ (O2and CO2) mixotrophic ออกซิเดชันของคาร์บอนอินทรีย์สำหรับแปลงสูงสุดชีวมวลมีน้อยต้องการเปิดใช้งาน Anotherembodiment ในวิธีการนำเสนอจะแปรสถานะ hydrothermal (HTL) ของชีวมวลเพื่อแยกเนื้อหาของพลังงานเป็น biocrudewith solubilization มั่นใจของเนื้อหาของสาร เมื่อ sep-aration ของ biocrude จากผลิตภัณฑ์ของ HTL ขั้นตอนการสาร richaqueous อาจจะกลับไปขั้นตอนการเพาะปลูกเพื่อผลิต increasebiomass ที่กล่าวถึงในภายหลัง การศึกษาก่อนหน้านี้ โดยผู้เขียน (Selvaratnam et al. 2014a, b)ได้รับการบันทึกไว้เป็นไปได้ของการควบคุมป้องกัน acidophilicalga heterotrophic photoautotrophic, Galdieria sulphuraria (ที่นี่หลังจาก G. sulphuraria) เป็นชนิดสาหร่ายประสบความสำเร็จ และสมบูรณ์กำจัด N และ P มีประสิทธิภาพ เลือก sulphuraria G. ในการศึกษานี้ถูกกระตุ้น โดยความหลากหลายที่มีความสามารถในการเผาผลาญเติบโตบนทราบหลากหลายพื้นผิวอินทรีย์รู้จักในกลุ่มจุลินทรีย์สังเคราะห์แสง (Schonknecht et al. 2013)ก็ยังมี acidophile เจริญเติบโตระหว่างค่า pH 1-4 เงื่อนไขที่อย่างรวดเร็วปิดการทำงานของเชื้อโรคพืชและสัตว์ที่พบใน wastewa-เธอ ความสามารถของ G. sulphuraria ธรรมชาติ acidify เติบโตเมด-ium จากความเป็นกลางให้เหมาะสมภายใต้ heterotrophicเงื่อนไข (Oesterhelt et al. 2007) ทำให้มีสายพันธุ์เหมาะสำหรับผสม-รักษา otrophic ของ UWW การศึกษานี้แสดงให้เห็นถึงความสามารถของG. sulphurariain เอา BOD จาก UWW เป็นอาหารตรวจสอบสถานที่ตั้งว่า พันธุ์นี้สามารถปลูกเรียบร้อยแล้วใน UWWs สำหรับบำบัดน้ำเสียพลังงานบวกการออกแบบเซ็นทรัลได้เปรียบระบบ mixotrophic ตรา-ระบบ WWT ditional เกิดจากความจริงที่รถ stoichiometric-บอนไนโตรเจน (C:N) อัตราส่วน UWW จะใกล้เคียงกับสาหร่ายองค์ประกอบของชีวมวลมากกว่าการที่แบคทีเรีย heterotrophic

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

1.
บทนำน้ำเสียเมือง(UWW)
โรงบำบัดในการใช้งานในปัจจุบันได้รับการออกแบบและดำเนินการแต่เพียงผู้เดียวสำหรับวัตถุประสงค์ของการประชุมที่กฎระเบียบข้อบังคับที่จะปลดประจำการปกป้องได้รับน้ำและสุขภาพของประชาชน เทคโนโลยีที่นำไปใช้ในวันนี้โรงบำบัดน้ำเสียเพื่อตอบสนองกฎระเบียบเหล่านี้ใช้พลังงานไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญและกระจายคาร์บอนที่มีคุณค่าและสารอาหารที่เนื้อหาของน้ำเสียออกสู่สิ่งแวดล้อม สำหรับตัวอย่างเช่นเนื้อหาอินทรีย์ UWW เป็นแร่ธาตุออกซิเจนเพื่อคาร์บอนไดออกไซด์ก๊าซและออกสู่ชั้นบรรยากาศ; แอมโมเนียเนื้อหาจะถูกแปลงโดยไนตริฟิเค / denitrification โปรเงินอุดหนุนเพื่อdinitrogen เฉื่อยและออกสู่ชั้นบรรยากาศ ในปีที่ผ่านมาได้มีการเปลี่ยนแปลงในกระบวนทัศน์นี้ที่UWWs จะได้รับการยอมรับว่าเป็นทรัพยากรหมุนเวียนจากการที่น้ำพลังงานสารอาหารและสารเคมีที่มีประโยชน์อาจจะยึดสำหรับการใช้งานที่เป็นประโยชน์. การศึกษาครั้งนี้ได้นำเสนอวิธีการขึ้นอยู่กับ mixotrophic metabo- lism สำหรับพลังงานที่มีประสิทธิภาพและการรักษาที่ยั่งยืนของ UWW Thepremise ของวิธีนี้คือการเผาผลาญอาหาร mixotrophic ขับเคลื่อนจากแสงแดดและการเกิดออกซิเดชันคณะกรรมการพร้อมกันสามารถเอาบีโอดีไนโตรเจนและฟอสฟอรัสในUWWs มาตรฐานน้ำทิ้งที่จำเป็น ผลการนี้การศึกษาแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของคณะกรรมการ, N และการกำจัด P ในบาปกระบวนการGLE ขั้นตอนในการสร้างพลังงานชีวมวลพลังงานที่อุดมไปด้วยมากกว่าโดยวิธีการในปัจจุบัน อัตราผลตอบแทนที่สูงขึ้นช่วยให้ชีวมวลพลังงาน extrac- การเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพก๊าซหรือของเหลวผ่านร้อนเร่งปฏิกิริยาเป็นก๊าซ (เอลเลียต, 2008) การเติมออกซิเจนหรือเหลวร้อน (เรียกเก็บเงินและรอสส์ 2011 (แม็คคาร์ et al, 2011.). Chakraborty, et al, 2012) .Critical ไปสู่ความสำเร็จของวิธีการที่นำเสนอเป็นค่าใช้จ่ายต่ำล้อมรอบ photobioreactor (PBR) พัฒนาโดยเราว่าการสูญเสียน้ำ minimizesevaporative และยังคงรักษาก๊าซเผาผลาญ (O2and CO2) ช่วยให้การเกิดออกซิเดชัน mixotrophic อินทรีย์คาร์บอนสำหรับการแปลงสูงสุดที่จะมีชีวมวล น้อยกว่าข้อกำหนดของข้อมูล Anotherembodiment ในวิธีการที่นำเสนอเป็น hydrothermal เหลว (HTL) ชีวมวลเพื่อดึงพลังงานเนื้อหาที่เป็น biocrudewith ละลายไปด้วยกันของสารอาหารที่เนื้อหา เมื่อกันยายน-aration ของ biocrude จากผลิตภัณฑ์ของ HTL ที่เฟสสารอาหาร richaqueous สามารถนำกลับมาใช้ในขั้นตอนการเพาะปลูกเพื่อ increasebiomass ผลผลิตตามที่กล่าว later.Previous การศึกษาโดยนักเขียน (Selvaratnam et al., 2014a, b) การมีเอกสารความเป็นไปได้ของเทอร์โมใจกว้าง, acidophilic, heterotrophic / สาหร่าย photoautotrophic, Galdieria sulphuraria (ที่นี่หลังจากกรัมsulphuraria) เป็นสายพันธุ์สาหร่ายที่ประสบความสำเร็จและมีประสิทธิภาพที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัส ทางเลือกของ sulphuraria กรัมในการศึกษาครั้งนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากความเก่งกาจของการเผาผลาญอาหารที่มีความสามารถในการที่จะเติบโตในช่วงที่รู้จักกันที่ใหญ่ที่สุดของพื้นผิวอินทรีย์ที่รู้จักกันในหมู่จุลินทรีย์สังเคราะห์แสง(Schonknecht et al., 2013). นอกจากนี้ยังเป็น acidophile เติบโตระหว่าง พีเอช 1-4 เงื่อนไขที่อย่างรวดเร็วยับยั้งพืชและเชื้อโรคที่พบในสัตว์wastewa- ตรี ความสามารถของจี sulphuraria ธรรมชาติกรด med- การเจริญเติบโตของium จากเป็นกลางไประดับที่เหมาะสมภายใต้ heterotrophic เงื่อนไข (Oesterhelt et al., 2007) ทำให้มันเป็นสายพันธุ์ที่เหมาะสำหรับ mix- รักษา otrophic ของ UWW การศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นถึงความสามารถของจี sulphurariain ลบจากคณะกรรมการ UWW เช่นเดียวกับสารอาหารที่จะตรวจสอบหลักฐานว่าสายพันธุ์นี้สามารถปลูกประสบความสำเร็จในUWWs การบำบัดน้ำเสียพลังงานบวก. ประโยชน์ที่สำคัญของการออกแบบระบบ mixotrophic มากกว่าลองพิจารณาระบบWWT ditional เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่ารถ stoichiometric - bon ต่อไนโตรเจน (C: N) ในอัตราส่วน UWW เป็นผู้ใกล้ชิดกับที่ของสาหร่ายองค์ประกอบชีวมวลมากไปกว่าการที่แบคทีเรียheterotrophic

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

简介1。植物处理城市wastewater（current）在UWW use？solely，经营的管道已被designed和会议的目的。mandatory to protect收到放电水法规公共健康和deployed在今天的技术。处理这些植物来满足法规wastewater消耗电能生产和消耗最小显著和有价值为nutrient-content的wastewater为环境。例如，一个有氧矿化UWW是organic-content of为生产和气体氛围中dioxide清偿；氮是由ammonia-content converted nitrification / Pro。对inert过程为dinitrogen和解除在氛围中。有一年，最近已被使用在这个来自哪里作为一UWWs是可再生资源recognized被从这能源，水，和，可能是nutrients useful chemicals填海beneficial for use。这是一个基于proposes可溶性metabo -方法lism energy-efficient和紧迫的环境，这UWW治疗的方法。这是Thepremise代谢，可溶性驱动由阳光和氧化simultaneously BOD BOD，可以删除在N和P的标准UWWs effluent到这个结果需要。可行性研究的demonstrate（BOD、N和P -在一个removal sin一个更generate gle-step过程由biomass energy-rich比更高的收益。biomass current）方法使提取-…通过对气体或液体燃料催化为喷gasification（Elliott），厌氧，2008 McCarty等人，在2011（或热），罗斯（Biller和液化2011；2012 Chakraborty）等人，到成功的关键。proposed的光生物反应器，是一low-cost enclosed（PBR）。我们开发的水，这minimizesevaporative）和代谢（CO2）retains gases O2and enabling可溶性氧化转换为有机碳的输入与一个最大biomass越来越少的要求。在proposed Anotherembodiment是的HTL热液化（）As biocrudewith biomass到其energy-content concomitant solubilization提取物它的nutrient-content。Upon biocrude sep-aration的产品，从最可能的HTL nutrient-richaqueous相一个步骤是cultivation increasebiomass回收到由大型研究讨论的later.Previous As（Selvaratnam authors2014a et al .，B）。有一个thermo-tolerant documented的可行性，acidophilic，heterotrophic / photoautotrophic alga，Galdieria sulphuraria（这里G . sulphuraria）后作为一个有效和成功地robust藻类物种，N和P（G）。removal sulphuraria选择。在这个研究这是由它的通用性，包括积极的代谢能力。一个已知的最大的增加在有机substrates称范围among photosynthetic microorganism（Schonknecht et al .，2013）。这是一个，也acidophile生长条件之间的pH值，这4 1植物和动物病原体rapidly inactivate -发现在wastewa（三）能力。G .对其生长的土壤酸化sulphuraria -自然医学而从下到heterotrophic最佳neutrality级条件（Oesterhelt等人，使这一理想2007）为调-菌株。（这是UWW otrophic处理的能力。demonstrates ofG . sulphurariain removing BOD从UWW As As nutrients来了这是一个综合的物种validate可以被成功培养。在UWWs energy-positive wastewater为治疗。A系统的设计优势，中央银行-在可溶性事实WWT源自传统计量系统是汽车-从最bon-to-nitrogen（C : N比是在UWW）是closer对藻类的这比到的biomass composition heterotrophic菌