El rendimiento dependiente del tamaño y los mecanismos de adaptación de los lodos granulares de anammox bajo...

Área de la Ciencia:

• Microbiología ambiental microbiología ambiental.
• Tecnologías de tratamiento de aguas residuales.
• Los ciclos biogeoquímicos son ciclos biogeoquímicos.

Sus antecedentes:

• La oxidación anaeróbica del amonio (anammox) es crucial para la eliminación de nitrógeno en las aguas residuales.
• Las bajas temperaturas, especialmente las fluctuantes, desafían significativamente la eficiencia del proceso anammox.
• La comprensión de los mecanismos de adaptación de los lodos es vital para una aplicación robusta de anammox.

Objetivo del estudio:

• Investigar los mecanismos de adaptación de los lodos granulares de anammox bajo temperaturas bajas y fluctuantes.
• Para dilucidar la interacción entre el tamaño de los lodos, la comunidad microbiana y los genes funcionales durante el estrés por temperatura.
• Identificar los factores clave que influyen en el rendimiento de anammox en condiciones frías.

Principales métodos:

• Comparación de dos reactores anammox: uno a alta temperatura (28,3 °C) y otro a baja temperatura fluctuante (11 23 °C).
• Análisis de la eficiencia de la eliminación de nitrógeno, el ácido nitroso libre (FNA) y los niveles de amoníaco libre (FA).
• Evaluación de las características de los lodos granulares (tamaño, resistencia, EPS) y el contenido de biomasa (VSS/SS).
• Investigación de la dinámica de las comunidades microbianas y la expresión génica funcional relacionada con la resistencia al frío.

Principales resultados:

• Los niveles elevados de FNA (> 0.5 μg L-1) se correlacionaron con la actividad inhibida de anammox a bajas temperaturas, reduciendo la eficiencia en un 16% a 15 °C.
• Las bajas temperaturas debilitaron la resistencia del lodo granular, aumentaron la proporción de partículas pequeñas (32%) y disminuyeron el contenido de biomasa (VSS / SS a 27.9%).
• Los gránulos más grandes (>2 mm) retuvieron las bacterias anammox del núcleo (por ejemplo, Candidatus Jettenia caeni), mientras que los gránulos más pequeños (<0.25 mm) enriquecieron los genes de adaptación al frío.

Conclusiones:

• Los sistemas Anammox exhiben respuestas adaptativas sofisticadas a bajas temperaturas, no sólo inhibición.
• La fragmentación de lodos granulares bajo estrés por frío genera gránulos pioneros especializados con mecanismos mejorados de resistencia al frío.
• Estas adaptaciones implican la modulación de la fluidez de la membrana, la síntesis de solutos compatibles y la mejora de la defensa antioxidante.