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Séquençage de votre bioréacteur - Qui fait le travail?

 

La métagénomique, grâce à l’incorporation du séquençage de nouvelle génération (NGS), modifie la manière dont les stations de traitement des eaux usées sont surveillées et comprises. Les NGS peuvent être utilisés dans les systèmes aérobies et anaérobies pour surveiller les organismes problématiques, tels que les bactéries filamenteuses et moussantes, et les organismes utiles, tels que les bactéries oxydant l'ammoniac et les méthanogènes.

NGS permet également de remettre en question les anciennes hypothèses sur les mécanismes de traitement. L'élimination biologique améliorée du phosphore (EBPR) en est un bon exemple. EBPR a été documenté pour la première fois dans les premiers 1970. Traditionnellement, il était entendu que l'EBPR nécessite une zone anaérobie de premier stade exempte de nitrate et de nitrite. Dans la zone anaérobie, les organismes d'accumulation de phosphore (PAO) utilisent l'énergie du polyphosphate stocké pour assimiler les acides gras volatils (AGV) et produire des produits de stockage à base de polyhydroxybutyrate. Dans les zones aérobies subséquentes, les produits de stockage de polyhydroxybutyrate sont utilisés pour fournir de l'énergie à la croissance de nouvelles cellules et à la formation de nouvelles liaisons polyphosphate internes. Un article récent de Water Environmental Research présenté par Barnard, Dunlap et Steichen a montré qu'en fait, les mécanismes d'EBPR sont beaucoup plus complexes et que les processus d'EBPR classiques peuvent avoir involontairement été de sélectionner des OAP moins efficaces.

Il était entendu que les PAO nécessitaient des AGV, en particulier l'acide acétique ou propanoïque, dans la zone anaérobie. Au début, cela expliquait pourquoi les processus EBPR fonctionnaient mieux dans les climats chauds où la fermentation se produit facilement dans le système de collecte des eaux usées. Dans les systèmes avec insuffisances en AGV, un processus de fermentation externe des boues devait être ajouté pour compléter les PAO. Cependant, le recours aux VFA n’est vrai que pour certaines OAP, telles que Accumulibacter. Il existe également un groupe de PAO, tels que Tetrasphaera, qui ne reposent pas sur des acides gras volatils et peuvent effectuer une fermentation ainsi qu'une accumulation de phosphore. Tetrasphaera nécessite des temps de séjour prolongés dans des environnements à faible ORP (<200 mV) pour effectuer la fermentation. Les procédés EBPR conventionnels - où tous les effluents primaires passent par la zone anaérobie du premier étage - ne sont pas propices à Tetrasphaera fermentation parce que le temps de séjour est trop court et que l'ORP est trop élevé. Les configurations alternatives - où une petite partie contrôlée de l'effluent primaire est envoyée dans la zone anaérobie (le flux restant étant contourné vers la zone anoxique ou aérobie) - sont plus favorables à Tetrasphaera croissance. Dans ces configurations alternatives, Tetrasphaera a été montré pour avoir des abondances plus élevées par rapport à Accumulibacter.

Les progrès de la métagénomique nous permettent de remettre en question les anciennes hypothèses concernant le traitement des eaux usées. Cela inclut des hypothèses sur les processus de l'unité (à savoir, flux latéral par rapport aux zones anaérobies de premier étage) et les paramètres opérationnels (à savoir, SRT, inventaire des solides) nécessaires pour obtenir le traitement. Comprendre la composition de la communauté microbienne par la métagénomique peut considérablement augmenter les connaissances opérationnelles d'une station d'épuration. Tetrasphaera et Accumulibacter Les deux peuvent accomplir l'EBPR, mais le mécanisme est très différent.

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Pour en savoir plus:

Brochure - Outils ADN - qPCR et NGS

 


Jordan Schmidt

Jordan est titulaire d'un doctorat en génie civil spécialisé dans le traitement biologique des eaux usées. Au cours de son doctorat, Jordan a participé à des évaluations sur le terrain à grande échelle d'étangs de stabilisation des déchets municipaux dans le territoire canadien du Nunavut. Il possède une expertise variée incluant la science des données, la conception expérimentale, la programmation statistique et le traitement complet des eaux usées municipales. Lorsqu'il ne travaille pas, Jordan pratique le kayak de mer, le camping dans l'arrière-pays dans le parc national Kejimkujik et l'escalade.

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