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Effective biofilm control in a membrane biofilm reactor using a quenching bacterium (Rhodococcus sp. BH4).
Biotechnology and Bioengineering ( IF 3.5 ) Pub Date : 2020-01-13 , DOI: 10.1002/bit.27259 Banu Taşkan 1 , Halil Hasar 1 , Chung-Hak Lee 2
Biotechnology and Bioengineering ( IF 3.5 ) Pub Date : 2020-01-13 , DOI: 10.1002/bit.27259 Banu Taşkan 1 , Halil Hasar 1 , Chung-Hak Lee 2
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The biofilm thickness in membrane biofilm reactors (MBfRs) is an important factor affecting system performance because excessive biofilm formation on the membrane surface inhibits gas diffusion to the interior of the biofilm, resulting in a significant reduction in the performance of contaminant removal. This study provides innovative insights into the control of biofilm thickness in O2‐based MBfRs by using the quorum quenching (QQ) method. The study was carried out in MBfRs operated at different gas pressures and hydraulic retention times (HRTs) using QQ beads containing Rhodococcus sp. BH4 at different amounts. The highest performance was observed in reactors operated with 0.21 ml QQ bead/cm2 membrane surface area, 12 HRTs and 1.40 atm. Over this period, the performance increase in chemical oxygen demand (COD) removal was 25%, while the biofilm thickness on the membrane surface was determined to be 250 μm. Moreover, acetate and equivalent oxygen flux results reached 6080 and 10 640 mg·m−2·d−1 maximum values, respectively. The extracellular polymeric substances of the biofilm decreased significantly with the increase of gas pressure and QQ beads amount. Polymerase chain reaction denaturing gradient gel electrophoresis results showed that the microbial community in the MBfR system changed depending on operating conditions and bead amount. The results showed that the QQ method was an effective method to control the biofilm thickness in MBfR and provide insights for future research.
中文翻译：
使用淬灭细菌（Rhodococcus sp。BH4）在膜生物膜反应器中进行有效的生物膜控制。
膜生物膜反应器（MBfRs）中的生物膜厚度是影响系统性能的重要因素，因为膜表面上过多的生物膜形成会抑制气体扩散到生物膜内部，从而导致污染物去除性能显着降低。这项研究提供了创新的见解，通过使用群体猝灭（QQ）方法控制基于O 2的MBfRs中的生物膜厚度。这项研究是使用含有红球菌（Rhodococcus sp。）的QQ珠在不同气压和水力停留时间（HRT）下运行的MBfR中进行的。BH4的含量不同。在以0.21 ml QQ珠/ cm 2操作的反应器中观察到最高性能膜表面积，12个HRT和1.40 atm。在此期间，化学需氧量（COD）去除的性能提高为25％，而膜表面的生物膜厚度被确定为250μm。此外，乙酸盐和等效氧通量的结果分别达到6080和10640 mg·m -2 ·d -1最大值。随着气体压力和QQ珠数量的增加，生物膜的细胞外聚合物质显着下降。聚合酶链反应变性梯度凝胶电泳结果表明，MBfR系统中的微生物群落随操作条件和微珠数量的变化而变化。结果表明，QQ法是控制MBfR中生物膜厚度的有效方法，并为今后的研究提供了见识。
更新日期：2020-03-09
中文翻译：
使用淬灭细菌（Rhodococcus sp。BH4）在膜生物膜反应器中进行有效的生物膜控制。
膜生物膜反应器（MBfRs）中的生物膜厚度是影响系统性能的重要因素，因为膜表面上过多的生物膜形成会抑制气体扩散到生物膜内部，从而导致污染物去除性能显着降低。这项研究提供了创新的见解，通过使用群体猝灭（QQ）方法控制基于O 2的MBfRs中的生物膜厚度。这项研究是使用含有红球菌（Rhodococcus sp。）的QQ珠在不同气压和水力停留时间（HRT）下运行的MBfR中进行的。BH4的含量不同。在以0.21 ml QQ珠/ cm 2操作的反应器中观察到最高性能膜表面积，12个HRT和1.40 atm。在此期间，化学需氧量（COD）去除的性能提高为25％，而膜表面的生物膜厚度被确定为250μm。此外，乙酸盐和等效氧通量的结果分别达到6080和10640 mg·m -2 ·d -1最大值。随着气体压力和QQ珠数量的增加，生物膜的细胞外聚合物质显着下降。聚合酶链反应变性梯度凝胶电泳结果表明，MBfR系统中的微生物群落随操作条件和微珠数量的变化而变化。结果表明，QQ法是控制MBfR中生物膜厚度的有效方法，并为今后的研究提供了见识。
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