Effectiveness of vertical subsurface wetlands for iron and manganese removal from wastewater in drinking water treatment plants / Eficacia de humedales subsuperficiales verticales en la remoción de hierro y manganeso de aguas residuales de plantas potabilizadoras / Eficácia das zonas úmidas subsuperficiais verticais na remoção de ferro e manganês das águas residuais de estações de tratamento de água potável

Abstract Population growth and urbanization pose a greater pressure for the treatment of drinking water. Additionally, different treatment units, such as decanters and filters, accumulate high concentrations of iron (Fe) and manganese (Mn), which in many cases can be discharged into the environment without any treatment when maintenance is performed. Therefore, this paper evaluates the effectiveness of vertical subsurface wetlands for Fe and Mn removal from wastewater in drinking water treatment plants, taking a pilot scale wetland with an ascending gravel bed with two types of plants: C. esculenta and P. australis in El Hormiguero (Cali, Colombia), as an example. The pilot system had three upstream vertical wetlands, two of them planted and the third one without a plant used as a control. The wetlands were arranged in parallel and each formed by three gravel beds of different diameter. The results showed no significant difference for the percentage of removal in the three wetlands for turbidity (98 %), Fe (90 %), dissolved Fe (97 %) and Mn (98 %). The dissolved oxygen presented a significant difference between the planted wetlands and the control. C. esculenta had the highest concentration of Fe in the root with (103.5 ± 20.8) μg/g; while P australis had the highest average of Fe concentrations in leaves and stem with (45.7 ± 24) μg/g and (41.4 ± 9.1) μg/g, respectively. It is concluded that subsurface wetlands can be an interesting alternative for wastewater treatment in the maintenance of drinking water treatment plants. However, more research is needed for the use of vegetation or some technologies for the removal or reduction of the pollutant load in wetlands, since each drinking water treatment plant will require a treatment system for wastewater, which in turn requires a wastewater treatment system as well

Resumen El crecimiento de la población y la urbanización imponen una mayor presión al tratamiento de agua potable. Por otra parte, las diferentes unidades de tratamiento, como decantadores y filtros, acumulan altas concentraciones de hierro (Fe) y manganeso (Mn), las cuales, en muchos casos, son descargadas en el ambiente sin ningún tratamiento cuando se hace mantenimiento. Este artículo evalúa la efectividad de humedales subsuperficiales de flujo vertical para la remoción de Fe y Mn provenientes de agua residual en plantas de tratamiento de agua potable, tomando como ejemplo un humedal de flujo ascendente a escala piloto, con un lecho de grava y dos tipos de plantas: C. esculenta y P. australis en El Hormiguero (Cali, Colombia). El sistema piloto consistió en tres humedales verticales de flujo ascendente, dos de ellos plantados y el tercero sin plantas, como control. Los humedales se organizaron en paralelo, cada uno formado por tres lechos de grava de diferente diámetro. Los resultados mostraron que no hubo diferencia significativa en el porcentaje de remoción en los tres humedales para turbidez (98 %), Fe (90 %), Fe disuelto (97 %) y Mn (98 %). El oxígeno disuelto presentó una diferencia significativa entre los humedales plantados y el control. C. esculenta tuvo la concentración más alta de Fe en la raíz, con (103.5 ± 20.8) μg/g; mientras que P. australis tuvo el promedio más alto de concentraciones de Fe en hojas y tallos, con (45.7 ± 24) μg/g y (41.4 ± 9.1) μg/g, respectivamente. Se concluye que los humedales subsuperficiales pueden ser una alternativa interesante para el tratamiento de aguas residuales en el mantenimiento de plantas de tratamiento de agua potable. Sin embargo, se requiere más investigación sobre el uso de vegetación u otras tecnologías para la remoción o reducción de la carga contaminante en humedales, ya que cada planta de tratamiento de agua potable o su sistema de tratamiento de aguas residuales con humedales mantendrá el contaminante en el sistema.

Resumo O crescimento da população e da urbanização impõem uma maior pressão ao tratamento de água potável. Adicionalmente, as diferentes unidades de tratamento, como decantadores e filtros, acumulam altas concentrações de ferro (Fe) e manganês (Mn), as quais, em muitos casos, são liberadas no ambiente durante a manutenção, sem receber nenhum tipo de tratamento. Este artigo avaliou a eficácia de zonas úmidas subsuperficiais de fluxo vertical na remoção de Fe e Mn provenientes das águas residuais de estações de tratamento de água potável, usando como exemplo uma zona úmida a escala piloto com fluxo ascendente, leito de cascalho e dois tipos de plantas, C. esculenta e P. australis, localizada em El Hormiguero (Cali, Colombia). O sistema piloto usou três zonas úmidas verticais de fluxo ascendente, duas delas com plantas e a terceira sem plantas, como controle. As zonas húmidas foram organizadas em paralelo, cada uma sendo formada por três leitos de cascalho de diferente diâmetro. Os resultados mostraram que não houve diferença significativa na porcentagem de remoção das três zonas úmidas em termos de turbidez (98 %), Fe (90 %), Fe dissolvido (97 %) e Mn (98 %). O oxigênio dissolvido apresentou uma diferença significativa entre as zonas úmidas plantadas e a controle. C. esculenta teve a concentração mais alta de Fe na raiz, (103.5 ± 20.8) μg/g, em quanto P. au tralis teve a maior média de concentrações de Fe nas folhas e nos talos, (45.7 ± 24) μg/g e (41.4 ± 9.1) μg/g, respetivamente. Concluiuse que as zonas úmidas subsuperficiais podem ser uma alternativa interessante para o tratamento de águas residuais durante a manutenção de estações de tratamento de água potável. No entanto, mais pesquisa é necessária para determinar a importâncias do uso da vegetação ou outras tecnologias para a remoção ou diminuição da carga contaminante nas zonas úmidas, pois cada estação de tratamento de água potável ou sistema de tratamento de águas residuais com zonas úmidas irá manter oconaminante no sistema.

Drying of microalga Scenedesmus obliquus BR003 in a gas dryer at low temperatures / Secagem da microalga Scenedesmus obliquus BR003 em secador a gás em baixas temperaturas

RESUMO: O desenvolvimento de equipamentos eficientes e específicos para a secagem de microalgas é essencial para a exploração comercial destes microrganismos que apresentam alta taxa de crescimento e grande potencial biotecnológico. Os custos de secagem da biomassa de microalgas ainda são elevados e precisam ser reduzidos para a produção de compostos com baixo valor agregado. Portanto, realizou-se o estudo da secagem da microalga Scenedesmus obliquus BR003 utilizando baixas temperaturas. S. obliquus BR003 é uma microalga robusta que apresenta alta produtividade de lipídeos. Em escala laboratorial, observou-se que a biomassa de S. obliquus BR003 foi rapidamente seca em baixas temperaturas entre 50 e 60 ºC. Um secador a gás foi utilizado para avaliar a secagem da biomassa de S. obliquus BR003 em escala piloto. A biomassa foi seca em menos de 24 h utilizando o secador a gás, entretanto, a elevada umidade da biomassa da microalga requereu uma maior renovação de ar na câmara do secador. A análise de fluidodinâmica computacional do secador a gás mostrou dois parâmetros importantes para se obter uma maior efetividade de transferência de calor e massa durante o processo de secagem da biomassa de microalga. Concluiu-se que um secador a gás adequado, para a biomassa de microalgas, deve possuir múltiplos pontos de injeção de ar, e um eficiente sistema de circulação e renovação de ar no interior da câmara de secagem.

ABSTRACT: Development of efficient and specific equipment to dry microalgae is essential for commercial use of these microorganisms that show high growth rates and biotechnological potential. Drying costs of microalgae biomass are still high and they should be reduced for the production of compounds with low added value. Therefore, we evaluated the drying process of the microalga Scenedesmus obliquus BR003 using low temperatures. S. obliquus BR003 is a robust microalga that shows high lipid productivity. At laboratory scale, it was observed that the biomass of S. obliquus BR003 was rapidly dried at low temperatures between 50 and 60 ° C. A gas dryer was used to evaluate the drying of the biomass of S. obliquus BR003 on a pilot-scale. The biomass was dried in less than 24 h using the gas dryer; however, the high moisture of the microalga biomass required a higher air renovation in the drying chamber. Computational fluid dynamics analysis of the gas dryer showed two important parameters to achieve greater effectiveness of heat and mass transfer rates during the drying process of the microalga biomass. It was concluded that a gas dryer suitable for the microalgae biomass should have multiple air injection points, and an efficient circulation and renovation system of air inside the drying chamber.

Pilot-scale purification of lipopeptide from marine-derived Bacillus marinus / 生物工程学报

This research was aimed at establishing the pilot-scale purification technology of lipopeptide from marine-derived Bacillus marinus. We studied lipopeptide surfactivity interferences on scale-up unit technologies including acid precipitation, methanol extraction, solvent precipitation, salting out, extraction, silica gel column chromatography and HZ806 macroporous absorption resin column chromatography. Then, the unit technologies were combined in a certain order, to remove the impurities gradually, and to gain purified lipopeptide finally, with high recovery rate throughout the whole process. The novel pilot-scale purification technology could effectively isolate and purify lipopeptide with 87.51% to 100% purity in hectograms from 1 ton of Bacillus marinus B-9987 fermentation broth with more than 81.73% recovery rate. The first practical hectogram production of highly purified lipopeptide derived from Bacillus marinus was achieved. With this new purification method, using complex media became possible in fermentation process to reduce the fermentation cost and scale-up the purification for lipopeptide production. For practicability and economy, foaming problem resulting from massive water evaporation was avoided in this technology.

Optimization of microwave extraction process of Corydalis Rhizoma by Box-Behnken in condition of pilot scale / 中草药

Objective: To optimize the conditions of microwave technique in extraction of effective ingredients in Corydalis Rhizoma in the condition of pilot scale. Methods: Medicinal materials processing, microwave power, solvent concentration, liquid to solid ratio, extraction time and so on were investigated by single factor test on the extraction rate of tetrahydropalmatine, and on this basis, using the method of Box-Behnken the microwave extraction process of Corydalis Rhizoma was optimized. Results: The optimum process of microwave extraction of Corydalis Rhizoma was as follows: using drinking water as the extraction solvent, microwave power of 7 kW, liquid to solid ratio of 10:1, and extraction for 21 min. Under these conditions, the extraction rate of tetrahydropalmatine predictive value was 83.60%, and the verified value was 83.74%; and compared with water extraction, dry extract rate decreased by 70%. Conclusion: The mathematical model established is significant (P<0.01) and can analyze and forecast the microwave extraction technology of Corydalis Rhizoma.