A New Approach to Quantify Spatial Distribution of Biofilm Kinetic Parameters by In Situ Determination of Oxygen Uptake Rate (OUR)
Notice bibliographique
Résumé
In order to guide the rational optimization of biofilm reactor design and operation in wastewater treatment, it is essential to comprehend the biokinetic behavior of microorganisms, especially with its depth variation, in biofilms. However, no fast and accurate methods have been established for measuring the stratification of biokinetic parameters in biofilm systems up to now. In this paper, a new approach was presented to quantify the spatial distribution of biokinetic parameters in biofilms with a result demonstration. A multispecies biofilm at endogenous respiration was subjected to a pulse of substrates at various locations. An oxygen microelectrode structurally combined with an additional micropipette for substrate injection was constructed to monitor the in situ OUR (oxygen uptake rate) by measuring the dissolved oxygen concentration with time. Based on the oxygen concentration profiles versus times at a series of substrate concentrations, the spatial distribution of biokinetic parameters, biomassyield coefficient (YH), Monod half-saturation coefficient for substrate (KH,S), and maximum specific growth rate (muH,max) were quantified. The demonstration of its utility showed that YH was within the 0.437-0.449 g (COD in cell)/g COD range, with only a slight difference and no regular change in the spatial distribution. Meanwhile, the results showed that the distribution of muH,max varied from 9.18 day(-1) at the surface layer of the biofilm to 1.69 day(-1) at the substratum layer of the biofilm with a decrease of 80% due to the reduction of biomass activity orthe diverse distribution of microbial species. Additionally, an opposite change tendency of KH,S was found, which increased from 37 mg COD/L at the surface layer of the biofilm to 45 mg COD/L at the substratum layer of the biofilm, indicating larger mass transport limitations with penetration into the biofilm. Compared with high heterogeneity in the biofilm depth, the distribution of biokinetic parameters was less heterogeneous in the horizontal direction at the same depth. In summary,the results provide experimental evidence necessary for biofilm modeling, which could not be accomplished in the past, and enable us to obtain a clearer biokinetic description of the biofilm.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».