Desnitrificación y eliminación simultáneas de fósforo en MBfR con metano como única fuente de carbono

Área de la Ciencia:

• Microbiología ambiental
• Ingeniería de tratamiento de aguas residuales
• Biogeoquímica

Sus antecedentes:

• La oxidación aeróbica de metano junto con la desnitrificación (AME-D) en reactores de membrana de biofilm (MBfR) es reconocida por reducir las emisiones de metano y mejorar la eliminación de nitrógeno en el tratamiento de aguas residuales.
• Sin embargo, el impacto de AME-D en la eliminación de fósforo (P) y el ensamblaje de la comunidad microbiana que impulsa estos procesos sigue siendo poco explorado.

Objetivo del estudio:

• Investigar la eficacia de AME-D en MBfR para la oxidación simultánea de metano, la desnitrificación y la eliminación de fósforo bajo temperaturas estacionales variables.
• Aclarar los mecanismos de ensamblaje del microbioma y el papel de la tecnología MBfR en la mejora de la eliminación de nutrientes y la estabilidad microbiana.

Principales métodos:

• Establecimiento de un reactor de biopelícula de membrana (MBfR) que utilice el proceso de oxidación aeróbica del metano acoplado a la desnitrificación (AME-D).
• Monitoreo de las eficiencias de eliminación de nitrato y fósforo en diferentes temperaturas estacionales (por ejemplo, 30°C).
• Análisis del microbioma utilizando técnicas de secuenciación y análisis del modelo de comunidad neutral (NCM) para evaluar el ensamblaje de la comunidad y la conectividad de la red.

Principales resultados:

• El sistema MBfR alcanzó un 72% de eficiencia en la eliminación de nitratos a 30°C.
• La eficiencia de eliminación de fósforo mejoró con la disminución de las temperaturas, alcanzando el 86-99%.
• El enriquecimiento de grupos microbianos específicos (Methylobacter, Caenimonas, Gemmatimonas) facilitó la eliminación integrada de nutrientes; los procesos deterministas regían el ensamblaje del microbioma y el MBfR mejoró la diversidad y la estabilidad microbiana.

Conclusiones:

• AME-D en MBfR ofrece una plataforma robusta para la oxidación simultánea de metano, nitrógeno y eliminación de fósforo en el tratamiento de aguas residuales.
• La tecnología MBfR promueve la estabilidad y la diversidad de la comunidad microbiana, mejorando la eficiencia general del tratamiento, especialmente en condiciones ambientales fluctuantes.
• Este enfoque integrado presenta una estrategia prometedora para el tratamiento energéticamente eficiente de las aguas residuales con un potencial significativo de reducción de gases de efecto invernadero.