Biodegradable dissolved organic carbon removal during biological filtration on granular actived carbon

En production d'eau potable, la nature bactérienne de l'abattement du carbone organique dissous biodégradable (CODB) observé dans les filtres à charbon actif en grains (CAG) a été démontrée. Les performances de fonctionnement de ce type de contacteur biologique ont été principalement étudiées sur pilotes. Dans la présente étude, elles sont vérifiées et transposées en condition d'exploitation sur une usine de production d'eau potable de la. banlieue parisienne. La colonisation bactérienne du CAG a été suivie et montre que l'équilibre biologique est atteint après filtration d'environ 12500m3 d'eau/m3 de CAG. Durant cette phase de colonisation, la biodégradation se substitue progressivement à l'adsorption pour abattre le COD. Après colonisation, l'efficacité des filtres biologiques, exprimée en terme d'abattement de CODB, est fonction du temps de contact quelle que soit la vitesse de filtration (dans la gamme de 2 à 18 m/h). Les résultats de suivis de deux filtres sur deux ans montrent que l'efficacité a été globalement meilleure en 1989 qu'en 1990, cette différence s'explique par les fluctuations plus importantes de CODB dans l'influent en 1989. Un modèle mathématique, établi à partir des équations cinétiques des processus bactériens dans les filtres à CAG (modèle CHABROL), développé sur base d'observations antérieures, permet de simuler correctement les observations faites au cours de la présente étude. Avec la mesure du CODB, le modèle CHABROL constitue un outil très bien adapté pour contrôler les performances des contacteurs biologiques. Ils permettent, entre autre, de définir le temps de contact optimal de l'eau dans le filtre en fonction d'une température et d'une qualité d'eau donnée dans l'influent et d'une qualité d'eau souhaitée dans l'effluent.In drinking water production, filtration on granular activated carton (GAC) is generally used in order to remove by adsorption the dissolved organic matter. Nevertheless, the adsorption capacity of GAC is rapidly saturated and it is so necessary to regenerate the GAC. An interesting alternate has been applied in some treatment plants. It consists to use GAC filtration without regeneration taking benefit of the activity of the microbial community which colonize the GAC particles (RITTMAN and HUCK, 1989). In fact, this biological filtration offers the advantage to specially remove the biodegradable fraction of the dissolved organic carbon (BDOC), which is responsible for the problem of bacterial growth into the distribution networks.The bacterial nature of the BDOC removal achieved by the biological filtration on GAC has been now clearly demonstrated (SERVAIS et al., 1991) and some important results of the functioning of these filters has been obtained in studies conducted on pilots filters (BOUILLOT et al., 1990; SERVAIS et al., 1992). These studies have for example shown that only a very small part of the bacterial biomass produced in the filter is exported with the outflow.In the present study, biological filtration has been investigated in a full scale treatment line at Choisy-le-Roi in the Parisian suburbs and the results compared with those gained on pilot filters.The working conditions of the three GAC filter studied are presented in table 1 and compared with those of pilot filters used in a previous study conducted al Neuilly-sur-Marne (table 2). The microbial colonization has been followed in two of the liners. If lasted roughly 3 months to reach biological equilibration, it corresponds to a water volume filtrated of 12 500 m3 per m3 of GAC. Efficiency of the removal during this period is presented in figure 2. Progressively, biological processes take turn with adsorption (fig. 1).As already demonstrated by SERVAIS et al. (1992), the efficiency of biological filtration, calculated in percentage of BDOC removal, increases with increasing contact time whatever the filtration velocity could be in the range 2 m/h to 18 m/h (fig. 3). However, the percentage of BDOC, at similar temperature, is higher in the GAC filters at Choisy-le-Roi than at Neuilly-sur-Marne. The fixed bacterial biomass is also higher at Choisy-le-Roi (average 7.5 µgC/cm3) than at Neuilly-sur-Marne (average 2 µC/cm3).Following during two years the functioning of the n° 56 and 38 filters (tables 3, 4 and fig. 5, 7), it seems that the global efficiency of filtration is better in 1990 than in 1989. This can be linked to the greater fluctuations in BDOC in the influent water in 1989 than in 1990, as shown on figure 8. Fluctuations in the quality of the influent water requires a period to reach the equilibrium during which the effluent is charchacterized by a lower quality (fig. 8). This period is longer at low temperature. The mathematical modal based on the kinetics of the basic microbiological processes involved in biological filtration (the CHABROL model) has been previously developed (BILLEN et al., 1992) in order la simulate the performances of the filtration. It can be used to simulate the vertical profiles of BDOC and bacterial biomass in the filters of the Choisy-le-Roi treatment plant, with modifying only one parameter in the model, the average bacterial mortality “kd” (fig. 4). BDOC decreases versus empty bed contact time (EBCT) calculated by the modal are presented on figure 6 for the Choisy-le-Roi and Neuilly-sur-Marne treatment plants and for two temperatures.From a management point of view, the minimum BDOC is reached for contact time between 15 and 20 minutes at Neuilly-sur-Marne, while at Choisy-le-Roi it is rather between 10 and 15 minutes.In conclusion, BDOC measurements and CHABROL modal constitute powerful tools for management and design of biological GAC filters

Percolation of Immobile Domains in Supercooled Thin Polymeric Films

We present an analysis of heterogeneous dynamics in molecular dynamics simulations of a thin polymeric film, supported by an absorbing structured surface. Near the glass transition "immobile" domains occur throughout the film, yet the probability of their occurrence decreasing with larger distance from the surface. Still, enough immobile domains are located near the free surface to cause them to percolate in the direction perpendicular to surface, at a temperature near the glass transition temperature. This result is in agreement with a recent theoretical model of glass transition

Studies of BDOC and bacterial dynamics in the drinking water distribution system of the Northern Parisian suburbs

La dégradation de la qualité de l'eau dans les réseaux de distribution, due à la reviviscence bactérienne, est, à l'heure actuelle, un souci majeur pour les producteurs d'eau potable. Dans ce contexte, une bonne connaissance des facteurs de contrôle du développement bactérien dans ce type de milieu s'avère nécessaire. Le but de la présente étude est de comprendre le rôle du carbone organique dissous biodégradable (CODB) dans la dynamique bactérienne en réseau de distribution. Cet article présente les résultats d'une étude en cours, lancée à l'initiative du Syndicat des Eaux de l'Ile de France, sur le réseau de distribution de la banlieue nord de Paris alimenté par l'usine de production de Méry-sur-Oise.Le CODB a été déterminé par la méthode de bioessai proposée par SERVAIS et al. (1987, 1989). La biomasse bactérienne libre a été estimée par microscopie à épifluorescence après coloration des bactéries à l'acridine orange, et la méthode d'incorporation de thymidine tritiée utilisée en écologie bactérienne a été adaptée, afin d'estimer la production bactérienne des bactéries présentes dans l'eau du réseau. De plus, la biomasse et l'activité des bactéries fixées ont été étudiées. Une méthode d'estimation de la biomasse, basée sur la mesure de l'activité exoprotéolytique potentielle des bactéries, a été développée. Pour l'estimation de la production bactérienne, la méthode d'incorporation de thymidine tritiée a été adaptée pour être utilisée pour les bactéries fixées.Les résultats obtenus mettent clairement en évidence une décroissance significative de la teneur en CODB dans les canalisations de faible diamètre dans la plupart des situations. Lorsque l'on porte la décroissance du CODB entre l'eau refoulée et l'eau présente dans les canalisations de faible diamètre en fonction du CODB dans l'eau refoulée, une corrélation significative est observée (fig. 1); l'intersection de la droite de corrélation avec l'abscisse indique la présence d'un seuil (environ 0,16 mgC.L-1) en-dessous duquel aucune décroissance de CODB n'est observée. Ce résultat, qui doit encore être confirmé, est important en vue de définir un objectif à atteindre en fin de filière, en terme de teneur en CODB.Dans l'eau refoulée, l'abondance bactérienne est proche de 1 x 104 cellules par mL. Dans le réseau de distribution, elle est toujours supérieure avec des valeurs observées allant jusqu'à 7 x 105 bact.mL-1; elle semble surtout liée à l'absence d'un résiduel de chlore libre (fig. 2). La température et la concentration en CODB dans l'eau refoulée sont aussi déterminantes comme le montre la figure 3 où l'abondance bactérienne dans les canalisations de faibles dia-mètres a été portée en fonction de la température pour deux gammes de concentration en CODB dans l'eau refoulée. Les taux de croissance des bactéries (calculés à .partir des estimations de production bactérienne et de biomasse) sont dans la gamme 0,005 à 0,1 h-1 (fig. 4), en l'absence de chlore libre ce qui correspond à des temps de génération compris entre 7 et 140 heures. La température semble fixer la valeur maximale du taux de croissance, sous ce maximum une large gamme de valeurs est observée traduisant la variabilité des conditions nutritionnelles. Les plus hauts taux de croissance observés dans le réseau sont proches des taux de croissance de bactéries mesurés dans les milieux aquatiques naturels.Les résultats obtenus sur les bactéries fixées montrent une biomasse bactérienne fixée dans la gamme 0,25 à 0,65 µgC.cm-2, ce qui correspond à une abondance de 1 x 107 à 2,6 x 107 bact.cm-2 (tableau 1). Ainsi donc, dans une canalisation de 100mm de diamètre, on peut dire que la biomasse fixée est, en moyenne, approximativement de 50 à 75 fois plus élevée que la biomasse moyenne des bactéiesJibres (2 x 105 bact.mL-1) (tableau 2). Le taux de croissance des bactéries fixées apparaît du même ordre de grandeur que celui des bactéries en suspension. Ceci signifie que dans un réseau de distribution, l'essentiel de la production de biomasse bactérienne s'effectue sur les parois des canalisations, les bactéries en suspension résultant principalement d'un décrochage de bactéries.Un modèle mathématique de la dynamique du CODB et des bactéries dans les réseaux de distribution, incluant les connaissances acquises concernant le contrôle de l'activité bactérienne par la matière organique dissoute, est actuellement développé (fig. 5). Il inclut une représentation mathématique des cinétiques des processus d'adsorption-désorption des bactéries (tableau 4), de fixation des bactéries, d'utilisation de la matière organique biodégradable et de la croissance bactérienne (tableau 3), ainsi que de l'impact du chlore libre sur les bactéries libres et fixées (fig. 6). Bien que préliminaire, il permet de simuler l'évolution longitudinale de la biomasse bactérienne libre et fixée, du CODB et du taux de chlore libre dans le cas simplifié d'une canalisation de diamètre fixé parcourue par un flux d'eau à vitesse constante (fig. 7). Une de ses applications permet de simuler l'impact de la teneur en CODB de l'eau injectée dans le réseau sur les biomasses libres et fixées (fig. 8).The deterioration of water quality in distribution systems due to bacterial regrowth is, at the present time, a major concern of drinking water producers. In this context, a good knowledge of the factors controlling bacterial development is required; the aim of the present study is to understand the rote of biodegradable dissolved organic carbon (BDOC) in the bacterial dynamics of the distribution system.This paper discusses the results obtained in a study carried out in order to assess the dynamics of biodegradable dissolved organic carbon and suspended bacteria in the water distribution system of the Northern Parisian suburbs lad by the Méry-sur-Oise treatment plant.The results show clearly that a significant decrease in BDOC occurs within the smallest pipes, when the BDOC level in the finished water is higher than about 0.20 mgC.L-1. However, no decrease in BDOC is observed when the BDOC in the finished water is lower than 0.16 mgC.L-1. The bacterial abundance in the distribution system is primarily linked to the absence of free chicane. Temperature and BDOC concentration in the finished water are also major controlling factors of bacterial numbers. Bacterial growth rates are in the range 0.005 to 0.1 h-1 in the absence of free chlorine, the highest of these values are in the same range as the growth rates measured for bacteria in natural aquatic ecosystems. Fixed biomass to the inner pipes surface are in the range 0.25 to 0.65 µgC.cm-2 and the average growth rate of fixed bacteria seems to be roughly in the same order of magnitude as the average growth rate of the suspended bacteria.A model of the dynamics of BDOC and bacteria in distribution network, incorporating the knowledge gained from this and previous studies concerning the control of bacterial activity by dissolved organic matter, is presented. It involves a mathematical representation of the kinetics of bacterial adsorption-desorption processes, bacterial attachment, bacterial utilization of biodegradable dissolved organic matter and impact of chlorine on free and fixed bacteria. It allows simulation of the impact of reducing the BDOC in the finished water on processes associated with bacterial regrowth in the distribution network.

Accelerator Data Foundation : How it all fits together

Since 2003, a coherent data management approach was envisaged for the needs of installing, commissioning, operating and maintaining the LHC. Data repositories in the distinct domains of physical equipment, installed components, controls configuration and operational data have been established to cater for these different aspects. The interdependencies between the domains have been implemented as a distributed database. This approach, based on a very wide data foundation, has been used for the LHC and is being extended to the CERN accelerator complex

Bcl-XL Inhibits Membrane Permeabilization by Competing with Bax

Although Bcl-XL and Bax are structurally similar, activated Bax forms large oligomers that permeabilize the outer mitochondrial membrane, thereby committing cells to apoptosis, whereas Bcl-XL inhibits this process. Two different models of Bcl-XL function have been proposed. In one, Bcl-XL binds to an activator, thereby preventing Bax activation. In the other, Bcl-XL binds directly to activated Bax. It has been difficult to sort out which interaction is important in cells, as all three proteins are present simultaneously. We examined the mechanism of Bax activation by tBid and its inhibition by Bcl-XL using full-length recombinant proteins and measuring permeabilization of liposomes and mitochondria in vitro. Our results demonstrate that Bcl-XL and Bax are functionally similar. Neither protein bound to membranes alone. However, the addition of tBid recruited molar excesses of either protein to membranes, indicating that tBid activates both pro- and antiapoptotic members of the Bcl-2 family. Bcl-XL competes with Bax for the activation of soluble, monomeric Bax through interaction with membranes, tBid, or t-Bid-activated Bax, thereby inhibiting Bax binding to membranes, oligomerization, and membrane permeabilization. Experiments in which individual interactions were abolished by mutagenesis indicate that both Bcl-XL–tBid and Bcl-XL–Bax binding contribute to the antiapoptotic function of Bcl-XL. By out-competing Bax for the interactions leading to membrane permeabilization, Bcl-XL ties up both tBid and Bax in nonproductive interactions and inhibits Bax binding to membranes. We propose that because Bcl-XL does not oligomerize it functions like a dominant-negative Bax in the membrane permeabilization process

The RF system for the National Spallation Neutron Source linac

The National Spallation Neutron Source (NSNS) system has been proposed to dramatically improve the neutron capabilities for science applications in the US. The NSNS is a fast pulse neutron source that would consist of a 1000 MeV H-linac, an accumulator ring, a neutron target, and an experimental area. Although the NSNS is to be built at Oak Ridge, the design responsibility is delegated to five US national laboratories, and the Los Alamos National Laboratory is responsible for the linac portion of this machine, from the output of the radio frequency quadrupole (RFQ) accelerator, to the entrance to the accumulator ring. In the baseline design, a total of 59 klystrons are used to provide the RF power for a 1-MW average power beam in the accumulator ring, and a 1.04 ms pulse length, 6.24% duty factor beam in the linac. The frequencies chosen are 402.5 MHz for the RFQ and drift tube linac (DTL) portions of the machine, and 805 MHz for the coupled-cavity DTL (CCDTL) and coupled cavity (CCL) portions of the linac. The baseline 805 MHz klystron is capable of 2.5 MW peak power into a flat load, and it contains a modulating anode. The backup 805 MHz klystron is cathode pulsed, and has a 5 MW peak output power. The modulators for these two klystrons are vastly different. The challenges and compromises for the two klystrons and their associated modulators and RF systems are discussed. The baseline design RF system is presented in detail

Wonderfully weird: the head anatomy of the armadillo ant, Tatuidris tatusia (Hymenoptera: Formicidae: Agroecomyrmecinae), with evolutionary implications

Tatuidris tatusia Brown & Kempf, 1968, the armadillo ant, is a morphologically unique species found in low to high elevation forests in regions of Central and South America. It is one of only two extant representatives of the subfamily Agroecomyrmecinae, and very little is known about the biology of these ants, which are almost exclusively collected from leaf litter and have rarely been seen alive. Here, we illuminate the functional morphology and evolution of this species via detailed anatomical documentation of their exceptionally modified head. We describe and illustrate the skeletomuscular system, digestive tract, and cephalic glands based on high-resolution micro-computed tomography scan data. We hypothesize that the modifications which produce the unusual “shield-like” head shape are the result of complex optimizations for mandibular power, physical protection, and balance. The most conspicuous cephalic features are the broadening of the frontal region and foreshortening of the postgenal region. The former characteristic is likely also associated with the lateral position of the antennal scrobe, the inverted antennal articulation, and the broad attachment surface for the mandibular adductor muscles. This head geometry also comes with a degree of internal restructuring of the tentorium and the antennal musculature, which have a unique configuration among ants studied so far. The mandibular blades, and their articulations and muscles, are highly distinctive compared with previously evaluated species. Using a 3D-printed model, we were able to hypothesize their entire range of motion as the mandibles fit tightly into the oral foramen. Finally, we compare T. tatusia across other related subfamilies and discuss the evolution of the Agroecomyrmecinae and other species-poor and phylogenetically isolated “relictual” lineages.journal articl