TY - GEN A1 - Engelbrecht, Steffen A1 - Fondengcap, Mbengamina Terence A1 - Martienssen, Marion A1 - Rathsack, Kristina T1 - Highly efficient long-term storage of carrier-bound anammox biomass T2 - Water Science & Technology N2 - The anammox process is a potential alternative to the conventional nitrogen removal from wastewater. However, due to large generation times of anammox bacteria, the start-up of treatment reactors may be impeded. An efficient storage technique can handle this drawback and may be also suitable for seasonally operated treatment plants like in touristic areas. In the current study, several storage techniques were investigated with respect to its suitability for the preservation of the specific anammox activity after long-term storage. Storing conditions differed in terms of temperature, redox buffer and nutrient supplementation. The specific activity of immobilized anammox bacteria (Candidatus Kuenenia stuttgartiensis) was determined three times during a long-term preservation of 78 days and 106 days, respectively. The highest activity was ensured at a storing temperature of 4 WC, providing nitrate as redox buffer and a nutrient supplement every 23 days. Thus, 91.4% of the initial anammox activity could be preserved after a storage of 106 days. Superiority of the presented treatment condition was confirmed by a calculated nitrate-ammonium consumption rate close to the optimal ratio of 1.32. This technique provided an economical and simple method suitable for long-term storage of immobilized anammox biomass. KW - anammox KW - biofilm KW - Candidatus Kuenenia stuttgartiensis KW - long-term storage KW - reactivation Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.2166/wst.2016.364 SN - 0273-1223 SN - 1996-9732 VL - 74 IS - 8 SP - 1911 EP - 1918 ER - TY - GEN A1 - Engelbrecht, Steffen A1 - Mozooni, Mohammad A1 - Rathsack, Kristina A1 - Böllmann, Jörg A1 - Martienssen, Marion T1 - Effect of increasing salinity to adapted and non-adapted Anammox biofilms T2 - Environmental Technology N2 - The Anammox process is an efficient low energy alternative for the elimination of nitrogen from wastewater. The process is already in use for side stream applications. However, some industrial wastewaters, e.g. from textile industry are highly saline. This may be a limit for the application of the Anammox process. The aim of this study was to evaluate the effects of different NaCl concentrations on the efficiency of adapted and non-adapted Anammox biofilms. The tested NaCl concentrations ranged from 0 to 50 g NaCl*L⁻¹. Concentrations below 30 g NaCl*L⁻¹did not significantly result in different nitrogen removal rates between adapted and non-adapted bacteria. However, adapted bacteria were significantly more resilient to salt at higher concentrations (40 and 50g NaCl*L⁻¹). The IC50 for adapted and non-adapted Anammox bacteria were 19.99 and 20.30 g NaCl*L⁻¹, respectively. Whereas adapted biomass depletes the nitrogen in ratios of NO-₂/NH+₄ around 1.20 indicating a mainly Anammox-driven consumption of the nitrogen, the ratio increases to 2.21 at 40 g NaCl*L⁻¹ for non-adapted biomass. This indicates an increase of other processes like denitrification. At lower NaCL concentrations up to 10 g NaCl*L⁻¹, a stimulating effect of NaCl to the Anammox process has been observed. KW - Adapted KW - Anammox KW - Biofilm KW - Non-adapted KW - Salinity Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.1080/09593330.2018.1455748 SN - 0959-3330 SN - 1479-487X VL - 40 IS - 22 SP - 2880 EP - 2888 ER - TY - GEN A1 - Böllmann, Jörg A1 - Engelbrecht, Steffen A1 - Martienssen, Marion T1 - Autofluorescent characteristics of Candidatus Brocadia fulgida and the consequences for FISH and microscopic detection T2 - Systematic and Applied Microbiology N2 - An enrichment culture of Candidatus Brocadia fulgida was identified by three independent methods: analysis of autofluorescence using different microscope filter blocks and a fluorescence spectrometer, fluorescence in situ hybridization (FISH) with anammox-specific probes and partial sequencing of the 16S rDNA, hydrazine synthase hzsA and hydrazine oxidoreductase hzo. The filter block BV-2A (400–440, 470 LP, Nikon) was suitable for preliminary detection of Ca. B. fulgida. An excitation-emission matrix revealed three pairs of excitation-emission maxima: 288–330 nm, 288–478 nm and 417–478 nm. Several autofluorescent cell clusters could not be stained with DAPI or by FISH, suggesting empty but intact cells (ghost cells) or inhibited permeability. Successful staining of autofluorescent cells with the FISH probes Ban162 and Bfu613, even at higher formamide concentrations, suggested insufficient specificity of Ban162. Under certain conditions, Ca. B. fulgida lost its autofluorescence, which reduced the reliability of autofluorescence for identification and detection. Non-fluorescent Ca. Brocadia cells could not be stained with Ban162, but with Bfu613 at higher formamide concentrations, suggesting a dependency between both parameters. The phylogenetic analysis showed only good taxonomical clustering of the 16S rDNA and hzsA. In conclusion, careful consideration of autofluorescent characteristics is recommended when analysing and presenting FISH observations of Ca. B. fulgida to avoid misinterpretations and misidentifications. KW - 16S rDNA KW - Hydrazine synthase hzsA KW - Hydrazine oxidase hzo KW - FISH KW - Candidatus Kuenenia stuttgartiensi KW - Candidatus Brocadia fulgida Y1 - 2018 U6 - https://doi.org/10.1016/j.syapm.2018.09.002 SN - 1618-0984 SN - 0723-2020 VL - 42 IS - 2 SP - 135 EP - 144 ER - TY - THES A1 - Engelbrecht, Steffen T1 - Mikrobielle Stickstoffelimination mit kombinierter partieller Nitrifikation / Anammox (PN/A) in membranbelüfteten hochsalinen und Niedrigtemperatur-Festbettreaktoren N2 - Durch anthropogene Aktivität hat sich der Nährstoffeintrag in die Umwelt stark erhöht. Die Hauptquellen sind die Landwirtschaft, kommunales und industrielles Abwasser. Erhöhte Stickstofffrachten haben einen starken Einfluss auf den Stickstoffkreislauf. Das Überangebot an Stickstoff führt zu Eutrophierung in Gewässern und somit zu einem weniger diversen, instabileren Ökosystem. Die Stickstoffeliminierung aus Abwässern ist essentiell für den Schutz der Ökosysteme. Das etablierte System der Nitrifikation/Denitrifikation ist aufgrund des hohen Sauerstoffbedarfs sehr energie- und somit auch kostenintensiv. Der Anammox-Prozess (anaerobe Ammonium Oxidation) ist eine potentielle Alternative zur konventionellen Stickstoffelimination. Anammox-Bakterien nutzen Ammonium und Nitrit als Elektronenakzeptor. Durch Nutzung der partiellen Nitrifikation in Kombination mit Anammox (PN/A) kann bis zu 60 % der Belüftungsenergie eingespart werden. Trotz Erfolgen in der Teilstrombehandlung ist der Prozess noch nicht erfolgreich in der Hauptstrombehandlung eingesetzt worden. Die größten Herausforderungen sind die niedrigen Temperaturen, geringe Zulaufkonzentrationen und hohe Konzentrationen organischen Kohlenstoffs. Die vorliegende Arbeit konnte die Wirksamkeit von membranbelüfteten Biofilm Reaktoren unter Verwendung von synthetischem Abwasser bei niedrigen Temperaturen (18 - 8 °C) belegen. Die Innovation in diesem System ist die räumliche Trennung von nitrifizierenden Bakterien und Anammox Bakterien. Die regelmäßige mechanische Entfernung des Nitrifikanten-Biofilms ermöglichte einen langzeitstabilen Reaktorbetrieb. Diese Reaktorkonfiguration konnte auch erfolgreich für hochsaline Abwässer (5 -30 g NaCl*L-1) bei einer Reaktortemperatur von 30 °C und auch unter Zugabe von TOC (40-100 mg TOC*L-1) genutzt werden. Weiterhin wurden Untersuchungen zur Aktivität von salzadaptierter Anammox-Biomasse und nicht adaptierter Biomasse in einem Bereich von 0 bis 50 g NaCl*L-1 durchgeführt. Bei Konzentrationen unter 30 g NaCl*L-1 konnten keine signifikanten Unterschiede im Abbauverhalten festgestellt werden. Allerdings war adaptierte Biomasse bei höheren Salzkonzentrationen konkurrenzstärker. Außerdem wurden Langzeitlagerungsversuche durchgeführt. Die Lagerungsbedingungen variierten in der Lagerungstemperatur, im Redoxpuffer und der Nährstoffversorgung. Nach 106 Tagen bei 4 °C konnte die Anammox-Biomasse noch 91 % ihrer ursprünglichen Aktivität erhalten. Somit konnte eine einfache und kostengünstige Lagerungsmethode für Anammo-Bakterien entwickelt werden. Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48848 CY - Cottbus ER -