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Microbiome characterization after aerobic digestate reactivation of anaerobically digested sewage sludge

Mikrobiomcharakterisierung nach aerober Gärrestreaktivierung von anaerob vergärtem Klärschlamm

  • A demonstrator plant of a recently patented process for improved sludge degradation has been implemented on a municipal scale. In a 1500 m3 sewage sludge digester, an intermediary stage with aerobic sewage sludge reactivation was implemented. This oxic activation increased the biogas yield by up to 55% with a 25% reduction of the remaining fermentation residue volume. Furthermore, this process allowed an NH4-N removal of over 90%. Additionally, 16S rRNA gene amplicon high-throughput sequencing of the reactivated digestate showed a reduced number of methane-forming archaea compared to the main digester. Multiple ammonium-oxidizing bacteria were detected. This includes multiple genera belonging to the family Chitinophagaceae (the highest values reached 18.8% of the DNA sequences) as well as a small amount of the genus Candidatus nitrosoglobus (<0.3%). In summary, the process described here provides an economically viable method to eliminate nitrogen from sewage sludge while achieving higher biogas yields and fewer potential pathogens inA demonstrator plant of a recently patented process for improved sludge degradation has been implemented on a municipal scale. In a 1500 m3 sewage sludge digester, an intermediary stage with aerobic sewage sludge reactivation was implemented. This oxic activation increased the biogas yield by up to 55% with a 25% reduction of the remaining fermentation residue volume. Furthermore, this process allowed an NH4-N removal of over 90%. Additionally, 16S rRNA gene amplicon high-throughput sequencing of the reactivated digestate showed a reduced number of methane-forming archaea compared to the main digester. Multiple ammonium-oxidizing bacteria were detected. This includes multiple genera belonging to the family Chitinophagaceae (the highest values reached 18.8% of the DNA sequences) as well as a small amount of the genus Candidatus nitrosoglobus (<0.3%). In summary, the process described here provides an economically viable method to eliminate nitrogen from sewage sludge while achieving higher biogas yields and fewer potential pathogens in the residuals.zeige mehrzeige weniger
  • Eine Demonstrationsanlage eines kürzlich patentierten Verfahrens zur verbesserten Schlammzersetzung wurde im kommunalen Maßstab umgesetzt. In einem 1500 m3 Klärschlammfaulbehälter wurde eine Zwischenstufe mit aerober Klärschlammreaktivierung implementiert. Diese oxische Aktivierung steigerte die Biogasausbeute um bis zu 55 % bei einer Reduzierung des verbleibenden Gärrestvolumens um 25 %. Darüber hinaus ermöglichte dieser Prozess eine NH4-N-Entfernung von über 90 %. Weiterhin zeigte die 16S-rRNA-Gen-Amplikon-Hochdurchsatzsequenzierung des reaktivierten Gärrestes eine geringere Anzahl methanbildender Archaeen im Vergleich zum Hauptfermenter. Es wurden mehrere Ammonium-oxidierende Bakterien nachgewiesen. Dazu gehören mehrere Gattungen der Familie Chitinophagaceae (die höchsten Werte erreichten 18,8 % der DNA-Sequenzen) sowie eine kleine Menge der Gattung Candidatus nitrosoglobus (<0,3 %). Zusammenfassend stellt das hier beschriebene Verfahren eine wirtschaftlich sinnvolle Methode dar, um Stickstoff aus Klärschlamm zu eliminieren undEine Demonstrationsanlage eines kürzlich patentierten Verfahrens zur verbesserten Schlammzersetzung wurde im kommunalen Maßstab umgesetzt. In einem 1500 m3 Klärschlammfaulbehälter wurde eine Zwischenstufe mit aerober Klärschlammreaktivierung implementiert. Diese oxische Aktivierung steigerte die Biogasausbeute um bis zu 55 % bei einer Reduzierung des verbleibenden Gärrestvolumens um 25 %. Darüber hinaus ermöglichte dieser Prozess eine NH4-N-Entfernung von über 90 %. Weiterhin zeigte die 16S-rRNA-Gen-Amplikon-Hochdurchsatzsequenzierung des reaktivierten Gärrestes eine geringere Anzahl methanbildender Archaeen im Vergleich zum Hauptfermenter. Es wurden mehrere Ammonium-oxidierende Bakterien nachgewiesen. Dazu gehören mehrere Gattungen der Familie Chitinophagaceae (die höchsten Werte erreichten 18,8 % der DNA-Sequenzen) sowie eine kleine Menge der Gattung Candidatus nitrosoglobus (<0,3 %). Zusammenfassend stellt das hier beschriebene Verfahren eine wirtschaftlich sinnvolle Methode dar, um Stickstoff aus Klärschlamm zu eliminieren und gleichzeitig höhere Biogasausbeuten und weniger potenzielle Krankheitserreger in den Reststoffen zu erzielen.zeige mehrzeige weniger

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Verfasserangaben: Pascal Otto, Mozhdeh Alipoursarbani, Daniel TorrentORCiD, Adriel Latorre-PérezORCiD, Thomas Paust, Alfred Albert, Christian AbendrothORCiD
DOI:https://doi.org/10.3390/fermentation9050471
Dokumentart:Wissenschaftlicher Artikel
Sprache:Englisch
Erstellungsjahr:2023
Datum der Freischaltung:29.06.2023
Freies Schlagwort / Tag:16S-rRNA-Sequenzierung; Aerobe Schlammaktivierung; Anaerobe Mikrobiome; Anaerobe Vergärung; Wasserversorgung
16S rRNA sequencing; Aerobic sludge activation; Anaerobic digestion; Anaerobic microbiomes; Water treatment
GND-Schlagwort:Belebtschlammverfahren; Schlammfaulung; Mikroorganismus; Gärung; Biogas; Stickstoff-Elimination
Fördermittelgeber (EU):European Union’s Horizon 2020 / 101000470
Fördermittelgeber (nicht EU):Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) / Open-Access-Publikationskosten (2023 -2025) / 512881332
Quelle:Erstveröffentlichung: Otto, Pascal; Alipoursarbani, Mozhdeh; Torrent, Daniel; Latore-Pérez, Adriel; Paust, Thomas; Albert, Alfred; Abendroth, Christian: Microbiome characterization after aerobic digestate reactivation of anaerobically digested sewage sludge - Fermentation, 2023, 9(5), 471. - https://www.mdpi.com/2311-5637/9/5/471
Fakultät / Fachgebiet:Fakultät 2 Umwelt und Naturwissenschaften / FG Kreislaufwirtschaft
Lizenz (Deutsch):Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.
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