アナモックス粒状泥のサイズに依存する性能と適応機構は,変動する低温条件下での変動する低温条件下にある

科学分野:

• 環境微生物学 環境微生物学
• 排水処理技術 排水処理技術について
• バイオジオケミカルサイクルとは

背景:

• アナエロビックアンモニアム酸化 (anammox) は,排水中の窒素除去に不可欠です.
• 低温,特に変動する低温は,anammoxのプロセスの効率性を著しく挑戦します.
• 泥の適応メカニズムを理解することは,堅固なanammoxアプリケーションにとって不可欠です.

研究 の 目的:

• 低温および変動する温度下でのアナモックス粒状の泥の適応メカニズムを調査する.
• 温度ストレスのときの泥の大きさ,微生物のコミュニティ,機能的な遺伝子との相互作用を解明する.
• 寒い環境でのアナモックス性能に影響を与える重要な要因を特定する.

主な方法:

• 2つのアナモックス原子炉の比較: 1つは高温 (28.3 °C) で,もう1つは変動する低温 (1123 °C) で.
• 窒素除去効率,自由窒素酸 (FNA) および自由アンモニア (FA) レベルの分析.
• 粒状泥の特性 (サイズ,強度,EPS) およびバイオマス含有量 (VSS/SS) の評価.
• 微生物のコミュニティダイナミクスと,冷たい耐性に関連する機能的な遺伝子発現の調査.

主要な成果:

• 高いFNA濃度 (>0.5μg L−1) は,低温でのアナモックス活性抑制と相関し,15°Cで効率が16%低下した.
• 低温により,粒状の泥の強度が低下し,小粒子の割合が増加し (32%),バイオマス含有量が減少した (VSS/SSは27.9%).
• より大きな粒子は (>2mm) 核のアナモックス細菌 (例えば,Candidatus Jettenia caeni) を保持し,より小さな粒子は (<0.25mm) 寒さに適応する遺伝子を豊かにした.

結論:

• アナモックスシステムは,低温に対する洗練された適応反応を示し,単に抑制するだけではなく,
• 寒いストレス下での粒状泥の断片化は,強化された冷却耐性メカニズムを持つ特殊なパイオニア粒子を生成します.
• これらの適応には,膜の流動性を調節し,互換性のある溶液を合成し,抗酸化防御を改善することが含まれます.