Measurement of growth rate of ammonia oxidizing bacteria in partially submerged rotating biological contactor by fluorescent in situ hybridization (FISH)

Author: Jang Am   Okabe Satoshi   Watanabe Yoshimasa   Kim In S   Bishop Paul L  

Publisher: NRC Research Press

ISSN: 1496-256X

Source: Journal of Environmental Engineering and Science, Vol.4, Iss.5, 2005-09, pp. : 413-420

Disclaimer: Any content in publications that violate the sovereignty, the constitution or regulations of the PRC is not accepted or approved by CNPIEC.

Previous Menu Next

Abstract

Optimization of the nitrification processes in biofilms is important for effective nitrogen removal because nitrification in an aerobic biofilm is considered to be a less than reliable process. Thus, one of the main factors to improve biological nitrogen removal processes is a better understanding of the microbiology and population dynamics of ammonia oxidizing bacteria (AOB) in wastewater treatment biofilms. Although the AOB in wastewater treatment have been qualitatively and quantitatively studied, information on their actual populations and activities is still limited. Therefore, the areal cell density of AOB in domestic wastewater biofilms on a partially submerged rotating biological contactor (RBC) was determined by fluorescent in situ hybridization (FISH) with a set of 16S rRNA-targeted oligonucleotide probes. The growth kinetics of the in situ AOB was also studied. Although low numbers of AOB were found at the deeper layers where oxygen was depleted, they were primarily detected in the upper and middle layers of the biofilm. The maximum specific growth rate (µb,max) and half saturation constant (Ks) of AOB in the biofilm were 0.32 d–1 and 1.7 mM/L of NH4+, respectively. Key words: ammonia oxidizing bacteria (AOB), fluorescent in situ hybridization (FISH), growth rate, rotating biological contactor (RBC).Il est important d'optimiser les procédés de nitrification dans les biofilms pour éliminer efficacement l'azote puisque la nitrification dans un biofilm aérobie est considérée être un processus peu fiable. Donc, l'un des facteurs principaux pour améliorer les procédés d'élimination de l'azote biologique est de mieux comprendre la microbiologie et la dynamique des populations de bactéries oxydant l'hydroxyde d'ammonium (AOB) dans les biofilms de traitement des eaux usées. Bien que dans le traitement des eaux usées les AOB aient été étudiées de manière quantitative et qualitative, l'information sur les populations et les activités réelles demeure limitée. Ainsi, la densité spatiale de cellules d'AOB dans les biofilms de traitement des eaux usées domestiques sur un disque biologique partiellement submergé a été déterminée par hybridation in situ en fluorescence en utilisant un ensemble de sondes oligonucléotidiques ciblant la séquence d'ARNr 16S. La cinétique de croissance des AOB in situ a également été étudiée. Bien que de petites quantités d'AOB aient été trouvées dans les couches plus profondes appauvries en oxygène, elles ont été principalement détectées dans les couches supérieures et médianes du biofilm. Le taux de croissance spécifique maximal (µb,max) et la constante de demi-saturation (Ks) des AOB dans le biofilm étaient de 0,32 jour–1 et 1,7 mM/L NH4+ respectivement. Mots clés : bactéries oxydant l'hydroxyde d'ammonium, hybridation in situ en fluorescence, taux de croissance, disques biologiques.[Traduit par la rédaction]