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诊断生物除磷效率低下

通过杠杆化 LuminUltra的邮件 GeneCount 服务中,废水处理厂能够确定两个生物反应器之一中生物除磷能力差的根本原因。

重点外卖:

一家澳大利亚废水处理厂的运营人员在其平行的厌氧-好氧生物反应器中去除磷的过程不一致。 通过进行宏基因组分析,他们能够确定磷累积生物(PAO)和糖原累积生物(GAO)的数量(细胞/ mL)和相对丰度。

在下面了解更多信息,或 立即联系 有关的详细信息 LuminUltra“ GeneCount 样品保存试剂盒和下一代测序服务


 

介绍

澳大利亚的废水处理厂(WWTP)利用增强的生物除磷技术来满足严格的废水准则。 污水处理厂由两个平行的厌氧-好氧生物反应器组成(图1)。 使用三级凝结介质过滤可进一步去除磷。

两个平行的厌氧-好氧生物反应器
图1:生物反应器图

运营人员遇到了两个生物反应器中生物除磷不一致的问题。 生物反应器1能够始终如一地实现良好的生物除磷效果,而生物反应器2却不能。 为了调查这种情况的发生原因,对混合液悬浮固体(MLSS)的样品进行了宏基因组分析,以更好地了解微生物群落组成。

另见: 充分利用宏基因组学数据的4条准则

从两个生物反应器中收集样品并保存 LuminUltra“ GeneCount 样品保存套件。 与成本高昂的冷链运输相反,这可以使DNA浓缩并在环境温度下的小瓶中运输,同时确保数据完整性。 没有适当的保存,微生物群落就会转移,从而导致发现结果不准确。

In LuminUltra的DNA测序实验室,先纯化样品,然后进行两次分析:

  1. 总原核生物的qPCR –以细胞/ mL定量样品中原核生物(细菌和古细菌)的总数
  2. 16S Illumina测序–识别并定量(相对于丰度)样品中的所有原核生物

将这两个结果结合起来,以计算出鉴定出的每种生物的数量。 使用文献衍生数据库对生物的代谢功能进行了表征。

结果与讨论

对这项研究很重要的生物是磷累积生物(PAO)和糖原累积生物(GAO)。 在特定条件下,PAO能够通过积累和储存大量的多磷酸盐来去除磷。 相反,CAO与特定的PAO竞争,例如 Candidatus Accumulibacter,用于重要的挥发性脂肪酸(VFA),从而降低了这些生物的除磷效率。

样本中发现了几种PAO和GAO。 结果示于表1。

生物反应器样品测序的结果
表1:每个生物反应器中的PAO和GAO

最丰富的PAO是 念珠菌。 与生物反应器1相比,生物反应器2的两个PAO的相对丰度更高,但是总量相似,因为生物反应器2的总原核生物浓度更高。 这凸显了除了相对丰度之外,还要检查总量的重要性。

生物反应器2的GAO相对丰度和数量要高得多。 Bioreator 2中的数量比Bioreactor 43高1%。这表明GAO在抑制Bioreactor 2中的除磷。GAO与Candidatus Accumulibacter竞争VFA。 Candidatus Accumulibacter 需要形成聚羟基丁酸酯(PHB)存储产品。 PHB储存产品为 Candidatus Accumulibacter 在有氧环境中复制并形成细胞内多磷酸盐键,从而从废水中去除磷。

总结

使用宏基因组学分析,确定了生物反应器2中磷去除不良的根本原因。 通常,有足够的PAO,但是过多的GAO竞争基本VFA,降低了治疗效率。 下一步是研究为什么GAO在生物反应器2中而不在生物反应器1中增殖。要研究的因素是pH,进水碳/磷比,固体保留时间,VFA类型和温度。

 

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