© 2016 Elsevier B.V. All rights res

© 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.
This work is part of a LIFE project to treat urban wastewater from Águas da Figueira (AdF, Figueira da Foz, PT) using a vertical tubular photobioreactor (PBR) prototype (150 L), to be scaled up and integrated in a waste water treatment plant (WWTP). The PBR was inoculated with three different microalgae: Chlorella vulgaris (Cv), Scenedesmus obliquus (Sc) and Consortium C (ConsC), isolated from the effluent. The study intends to find the best microalga in terms of wastewater remediation, biomass productivity and quality, for further uses, such as biofuel, biofertilizer and bioplastic production.
The experiments achieved volumetric productivities of 0.1 g/L·d (Cv), 0.4 g/L·d (Sc) and 0.9 g/L·d (ConsC). The maximum removals attained by Cv, Sc and ConsC were: 84, 95 and 98% for total nitrogen; 95, 92 and 100% for phosphorus; and 36, 63 and 64% for COD, respectively. The treated water had values that are in accordance with environmental legislation (Directive 98/15/CE).
Electrocoagulation was tested and resulted in an energy saving of 89%, compared with centrifugation alone. For drying the biomass, a solar dryer was used. Costs of overall processes versus conventional technologies are discussed and compared with other facilities and target values.
1. Introduction
The global water crisis is mainly due to population growth in areas with low freshwater resources, pollution of both surface and groundwater, and long-term changes in the hydrological cycle due to climate change [1]. Wastewater recovery is crucial for the better management of water resources and can help the mitigation of regional or seasonal water scarcity [1].
Presently, the treatment of the wastewater treatment plants (WWTP) required a large amount of chemicals, and the operation and maintenance of the technologies used are energy demanding processes [2]. Both drawbacks reduced the environmental and energy sustainabil ity of the WWTPs.
In order to reduce the carbon footprint of these plants, other poten- tial uses for wastewater included: (1) residential irrigation with reused water [3,4], (2) land fertilization using the digested sludge [5,6] and (3) possible production onsite of combined heat and power systems (CHPs) [7].The use of algae for wastewater treatment guaranteed remarkable advantages, such as: (1) the oxygen needed for the bacteria is provided through microalgae photosynthesis, avoiding aeration thus, reducing energy demand [8], (2) reduction in hazardous solid sludge formation (e.g., heavy metals andpathogens) [9] (3) reduction of GHG emissions, (4) reduced costs [9], and (5) the production of useful algal biomass—energy rich recycling of the nutrients present in the wastewa- ter. Fortier and Sturm [10] also claimed that a promising solution to reduce the freshwater and fertilizer demand of algal biomass production is to utilize municipal wastewater effluent, which contains nitrogen, phosphorus, and other necessary nutrients.
Nevertheless, as the microalgae are too small, cultures are much diluted, it is necessary to spend a lot of energy to recover the biomass, which corresponds to a high percentage of the total production costs (30%) [11]. Although centrifugation is an effective harvesting method, it pre- sents high investment and operational costs. The electrocoagulation method, a nonconventional technique for harvesting microalgae, was studied in detail for Nannochloropsis sp. by the authors [12]. They obtained the best recovery (N97%) using a current density of 8.3 mA·cm−2 for 10 min without significant changes in the quality of the biomass both in terms of fatty acid and pigment profiles.
Other studies supported the relevant EC application in microalgae harvesting and its importance towards commercial applications (e.g., [13–19]). NAABB [20] demonstrated that the use of EC using available commercial equipment could provide a 14% cost reduction.
The microalgae biomass is typically recovered by drying using an oven, which consumes electricity from the grid. In order to overcome the high energy consumption of this technique, solar drying systems have been developed both for agriculture and forest products, although these systems become seasonal. Nowadays, there is a lack of information about the use of solar based energy for the production of natural products, mainly algae-based products. However, the use of renewable energy is relevant in the scaleup alternative processes when compared with conventional ones based on fossil fuel sources of energy. Electrocoagulation and solar drying seems to be potential future trends. [21].
The promotion of the rational use of energy and renewable energy sources in the industrial sector has been thoroughly proposed by European [22] and Portuguese programmes [23].
This biomass can be further processed to make biofuels or other valuable products such as biofertilizers, biopolymers and biofilms. It can also be burned to produce heat and

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

© 2016 Elsevier b.v สงวนลิขสิทธิ์งานนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการชีวิตบำบัดจาก Águas ดา Figueira (PT, AdF โฟซ โดดา Figueira) ในเมืองที่ใช้เป็นต้นแบบแนวท่อ photobioreactor (PBR) (150 ลิตร), สามารถปรับค่า และรวมในการบำบัดน้ำเสีย (wwtp ของชุมชน) PBR ถูก inoculated กับสาหร่ายอื่นสาม: สาหร่ายผด (Cv), Scenedesmus เฉียง (Sc) และ Consortium C (ConsC), แยกออกจากน้ำ การศึกษาตั้งใจจะค้นหา microalga ที่ดีที่สุดในแง่ของด้านบำบัดน้ำเสีย ผลผลิตชีวมวล และ คุณภาพ สำหรับการใช้งานเพิ่มเติม เช่นการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ biofertilizer และพลาสติกชีวภาพการทดลองทำการลดปริมาตรของ 0.1 g/L·d (Cv), 0.4 g/L·d (Sc) และ 0.9 g/L·d (ConsC) มีการเอาออกที่สูงสุดบรรลุ โดย Cv, Sc และ ConsC: 84, 95 และ 98% สำหรับปริมาณไนโตรเจน 95, 92 และ 100% สำหรับฟอสฟอรัส และ 36, 63 และ 64% ของ COD ตามลำดับ น้ำมีค่าที่เป็นไปตามกฎหมายสิ่งแวดล้อม (Directive 98/15/CE)Electrocoagulation รับการทดสอบ และผลในการประหยัดพลังงานของ 89% เมื่อเทียบกับการหมุนเหวี่ยงอยู่คนเดียว สำหรับการอบแห้งชีวมวล เครื่องอบพลังงานแสงอาทิตย์ถูกใช้ ต้นทุนของกระบวนการโดยรวมเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีทั่วไปกล่าวถึง และเปรียบเทียบกับค่าเป้าหมายและสิ่งอื่น ๆ1. บทนำวิกฤตน้ำโลกเป็นส่วนใหญ่เนื่องจากการเติบโตของประชากรในพื้นที่ที่มีทรัพยากรเหลือน้อยน้ำจืด พื้นผิวและน้ำบาดาล มลพิษ และเปลี่ยนแปลงระยะยาวในวงจรเนื่องจากสภาพภูมิอากาศอุทกวิทยา [1] การกู้คืนน้ำเสียเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการจัดการทรัพยากรน้ำที่ดี และสามารถช่วยลดปัญหาการขาดแคลนน้ำในภูมิภาค หรือตามฤดูกาล [1]ปัจจุบัน การรักษาของโรงบำบัดน้ำเสีย (wwtp ของชุมชน) ต้องใช้สารเคมีจำนวนมาก และการดำเนินการและบำรุงรักษาเทคโนโลยีที่ใช้ พลังงานมากกระบวนการ [2] ข้อเสียทั้งสองลดลงจาก sustainabil สิ่งแวดล้อมและพลังงานของการ WWTPsเพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของพืชเหล่านี้ อื่น ๆ พันธกิจของ-tial ใช้สำหรับบำบัดน้ำเสียรวม: (1) อาศัยชลประทานน้ำนำ 3 [4], ปฏิสนธิ (2) ที่ดินที่ใช้ย่อยตะกอน [5,6] และ (3) ในโรงแรมสามารถผลิตความร้อนร่วมและระบบไฟฟ้า (CHPs) [7] การใช้สาหร่ายสำหรับบำบัดน้ำเสียรับประกันข้อดีที่โดดเด่น เช่น: จัดออกซิเจน (1)จำเป็นสำหรับแบคทีเรียสาหร่ายสังเคราะห์แสง หลีกเลี่ยงอากาศดังนั้น การลดความต้องการพลังงาน [8], (2) ลดการก่อตัวของตะกอนของแข็งที่เป็นอันตราย (เช่น andpathogens โลหะหนัก) ต้นทุน (3) ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก, (4) ลดลง [9] [9], และ (5) การผลิตชีวมวลสาหร่ายประโยชน์ — พลังงานรีไซเคิลของสารอาหารอยู่ใน wastewa ter. Fortier และ Sturm [10] นอกจากนี้ยังอุดมไปด้วยอ้างว่า มีแนวโน้ม วิธีการแก้ไขปัญหาเพื่อลดความต้องการน้ำจืดและปุ๋ยการผลิตชีวมวลสาหร่ายจะใช้บำบัดน้ำทิ้ง ซึ่งประกอบด้วยไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และสารอาหารอื่น ๆ ที่จำเป็นอย่างไรก็ตาม เป็นสาหร่ายมีขนาดเล็กเกินไป วัฒนธรรมที่เจือจางมาก ก็จำเป็นต้องใช้พลังงานการกู้คืนชีวมวล ซึ่งตรงกับเปอร์เซ็นต์ของต้นทุนการผลิตรวม (30%) [11] . แม้ว่าหมุนเหวี่ยงเป็นวิธีการเก็บเกี่ยวที่มีประสิทธิภาพ มัน sents ก่อนลงทุนสูงและต้นทุนการดำเนินการ วิธีการ electrocoagulation เป็นเทคนิคสำหรับการเก็บเกี่ยวสาหร่าย เป็นศึกษาในรายละเอียดสำหรับ sp. Nannochloropsis โดยผู้เขียน [12] พวกเขาได้รับการฟื้นสุด (N97%) ใช้ความหนาของ 8.3 mA·cm−2 10 นาทีโดยไม่เปลี่ยนแปลงที่สำคัญในคุณภาพของชีวมวลทั้งในแง่ ของกรดไขมันและรงควัตถุโปรไฟล์การศึกษาอื่น ๆ ที่สนับสนุนโปรแกรม EC ที่เกี่ยวข้องในการเก็บเกี่ยวสาหร่ายและความสำคัญต่อการประยุกต์ใช้ในเชิงพาณิชย์ (เช่น, [13 – 19]) NAABB [20] แสดงให้เห็นว่า ใช้ EC โดยใช้อุปกรณ์เชิงพาณิชย์ที่มีสามารถให้ลดเงินลงทุน 14%โดยทั่วไปมีการกู้คืนชีวมวลสาหร่าย โดยการอบแห้งโดยใช้เตาอบ ที่ใช้ไฟฟ้าจากตาราง เพื่อที่จะเอาชนะพลังงานสูงของเทคนิคนี้ ระบบอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการพัฒนาทั้งการเกษตรและผลิตภัณฑ์จากป่า ถึงแม้ว่าระบบเหล่านี้กลายเป็นตามฤดูกาล ในปัจจุบัน มีการขาดข้อมูลเกี่ยวกับการใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ ผลิตภัณฑ์จากสาหร่ายส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม การใช้พลังงานทดแทนจะเกี่ยวข้องกับการขยายปริมาณการทดแทนกระบวนการเมื่อเทียบกับคนทั่วไปที่อิงแหล่งเชื้อเพลิงฟอสซิลพลังงาน Electrocoagulation และการอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์น่าจะ เป็นแนวโน้มในอนาคตที่อาจเกิดขึ้น [21]ส่งเสริมการใช้เหตุผลของพลังงานและแหล่งพลังงานทดแทนในภาคอุตสาหกรรมได้รับการเสนออย่างละเอียด โดยในทวีปยุโรป [22] และโปรตุเกสโปรแกรม [23]ชีวมวลนี้สามารถประมวลผลเพิ่มเติมเพื่อให้เชื้อเพลิงชีวภาพหรือผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ที่มีคุณค่าเช่น biofertilizers โพ และไบโอฟิล์มที่ มันสามารถเขียนการผลิตความร้อน และ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

© 2016 Elsevier BV สงวนลิขสิทธิ์.
งานนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการชีวิตให้กับการบำบัดน้ำเสียจากเมืองÁguasดา Figueira (ADF, Figueira da Foz, PT) โดยใช้ท่อแนวตั้ง photobioreactor (PBR) ต้นแบบ (150 ลิตร) จะได้รับการปรับขนาด และบูรณาการในโรงบำบัดน้ำเสีย (WWTP) PBR ได้รับเชื้อด้วยสามสาหร่ายแตกต่างกัน: Chlorella vulgaris (Cv) Scenedesmus Obliquus (SC) และกลุ่มพันธมิตรซี (consc) แยกออกจากน้ำทิ้ง การศึกษามุ่งมั่นที่จะหาสิ่งที่สาหร่ายที่ดีที่สุดในแง่ของการฟื้นฟูน้ำเสียผลผลิตมวลชีวภาพและคุณภาพสำหรับการใช้งานต่อไปเช่นเชื้อเพลิงชีวภาพปุ๋ยชีวภาพและการผลิตพลาสติกชีวภาพ.
การทดลองประสบความสำเร็จผลิตภาพปริมาตร 0.1 กรัม / ลิตร· d (Cv) 0.4 กรัม / L · d (SC) และ 0.9 กรัม / ลิตร· d (consc) ลบสูงสุดบรรลุโดย Cv, เซาท์แคโรไลนาและ consc ได้แก่ 84, 95 และ 98% สำหรับไนโตรเจนทั้งหมด; 95, 92 และ 100% ฟอสฟอรัส; และ 36, 63 และ 64% สำหรับค่าซีโอดีตามลำดับ น้ำที่ได้รับการรักษามีค่าที่เป็นไปตามกฎหมายด้านสิ่งแวดล้อม (Directive 98/15 / CE).
ด้วยไฟฟ้าได้รับการทดสอบและผลในการประหยัดพลังงาน 89% เมื่อเทียบกับการหมุนเหวี่ยงคนเดียว สำหรับการอบแห้งชีวมวล, เครื่องเป่าแสงอาทิตย์ถูกนำมาใช้ ค่าใช้จ่ายของกระบวนการโดยรวมเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีแบบเดิมที่จะกล่าวถึงและเมื่อเทียบกับสิ่งอำนวยความสะดวกอื่น ๆ และค่าเป้าหมาย.
1 บทนำ
วิกฤติน้ำทั่วโลกเป็นส่วนใหญ่เนื่องจากการเติบโตของประชากรในพื้นที่ที่มีทรัพยากรน้ำจืดต่ำมลพิษทั้งผิวดินและน้ำใต้ดินและการเปลี่ยนแปลงในระยะยาวในวงจรอุทกวิทยาเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ [1] การกู้คืนระบบบำบัดน้ำเสียเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการบริหารจัดการที่ดีขึ้นของแหล่งน้ำและสามารถช่วยบรรเทาผลกระทบของระดับภูมิภาคหรือตามฤดูกาลขาดแคลนน้ำ [1].
ปัจจุบันการรักษาของโรงบำบัดน้ำเสีย (WWTP) ที่จำเป็นต้องใช้จำนวนมากของสารเคมีและการดำเนินงานและการบำรุงรักษา ของเทคโนโลยีที่ใช้กระบวนการพลังงานเรียกร้อง [2] ทั้งสองข้อเสียที่ลดลง ity sustainabil สิ่งแวดล้อมและพลังงานของ WWTPs ได้.
เพื่อที่จะลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของพืชเหล่านี้ tial poten- อื่น ๆ ที่ใช้ในการบำบัดน้ำเสียรวม: (1) การให้น้ำที่อยู่อาศัยที่มีน้ำกลับมาใช้ใหม่ [3,4] (2) การปฏิสนธิที่ดินโดยใช้กากตะกอนย่อย [5,6] และ (3) การผลิตในสถานที่ที่เป็นไปได้ของการรวมพลังความร้อนและระบบ (CHPS) [7] การใช้สาหร่ายได้โดยเริ่มต้นการบำบัดน้ำเสียข้อดีที่โดดเด่นรับประกันเช่น: (1) ออกซิเจน ที่จำเป็นสำหรับเชื้อแบคทีเรียที่มีให้ผ่านสาหร่ายสังเคราะห์แสงหลีกเลี่ยงการเติมอากาศดังนั้นการลดความต้องการพลังงาน [8] (2) ในการลดอันตรายก่อตะกอน (เช่นโลหะหนัก andpathogens) [9] (3) การลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก (4 ) ลดค่าใช้จ่าย [9] และ (5) การผลิตของการรีไซเคิลที่อุดมไปด้วยประโยชน์สาหร่ายชีวมวลพลังงานของสารอาหารที่มีอยู่ในตรี wastewa- ที่ เทียร์และพายุ [10] ยังอ้างว่าเป็นทางออกที่มีแนวโน้มที่จะลดน้ำจืดและปุ๋ยความต้องการของการผลิตชีวมวลสาหร่ายคือการใช้น้ำทิ้งน้ำเสียในเขตเทศบาลเมืองซึ่งมีไนโตรเจนฟอสฟอรัสและสารอาหารที่จำเป็นอื่น ๆ .
แต่เป็นสาหร่ายที่มีขนาดเล็กเกินไป วัฒนธรรมที่มีการปรับลดมากก็มีความจำเป็นต้องใช้พลังงานมากในการกู้คืนชีวมวลซึ่งสอดคล้องกับเปอร์เซ็นต์สูงของค่าใช้จ่ายในการผลิตรวม (30%) [11] แม้ว่าการหมุนเหวี่ยงเป็นวิธีการเก็บเกี่ยวที่มีประสิทธิภาพก็ล่วงหน้า sents ลงทุนสูงและต้นทุนการดำเนินงาน วิธีการด้วยไฟฟ้า, เทคนิค nonconventional สำหรับสาหร่ายเก็บเกี่ยวได้รับการศึกษาในรายละเอียดสำหรับ Nannochloropsis SP โดยผู้เขียน [12] พวกเขาได้รับการกู้คืนที่ดีที่สุด (N97%) โดยใช้ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า 8.3 mA · CM-2 เป็นเวลา 10 นาทีโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในคุณภาพของชีวมวลทั้งในแง่ของกรดและเม็ดไขมันโปรไฟล์.
การศึกษาอื่น ๆ ได้รับการสนับสนุนแอปพลิเค EC ที่เกี่ยวข้องใน เก็บเกี่ยวสาหร่ายและความสำคัญที่มีต่อการใช้งานเชิงพาณิชย์ (เช่น [13-19]) NAABB [20] แสดงให้เห็นว่าการใช้ EC โดยใช้อุปกรณ์เชิงพาณิชย์ที่มีอยู่สามารถให้ลดค่าใช้จ่าย 14%.
ชีวมวลสาหร่ายมีการกู้คืนโดยการอบแห้งโดยใช้เตาอบซึ่งสิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้าจากตารางโดยทั่วไป เพื่อที่จะเอาชนะการใช้พลังงานสูงของเทคนิคนี้ระบบอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการพัฒนาทั้งในด้านการเกษตรและป่าไม้ผลิตภัณฑ์แม้ว่าระบบเหล่านี้กลายเป็นตามฤดูกาล ปัจจุบันมีการขาดข้อมูลเกี่ยวกับการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ตามสำหรับการผลิตของผลิตภัณฑ์ธรรมชาติที่ส่วนใหญ่เป็นผลิตภัณฑ์สาหร่ายตาม อย่างไรก็ตามการใช้พลังงานทดแทนที่มีความเกี่ยวข้องในกระบวนการทางเลือก scaleup เมื่อเทียบกับคนทั่วไปขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาของเชื้อเพลิงฟอสซิลของพลังงาน ด้วยไฟฟ้าและการอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์น่าจะเป็นแนวโน้มในอนาคตที่อาจเกิดขึ้น [21].
โปรโมชั่นของการใช้เหตุผลของแหล่งพลังงานและพลังงานทดแทนในภาคอุตสาหกรรมได้รับการเสนออย่างละเอียดโดยยุโรป [22] และโปรแกรมโปรตุเกส [23].
ชีวมวลนี้สามารถดำเนินการต่อไปเพื่อให้เชื้อเพลิงชีวภาพหรือผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่าอื่น ๆ เช่น เป็น Biofertilizers, พลาสติกชีวภาพและไบโอฟิล์ม นอกจากนี้ยังสามารถเผาเพื่อผลิตความร้อนและ