Actividad metabólica bacteriana en un biorreactor con membranas sumergidas

Abstract

The structure of the bacterial community, in a bioreactor with submerged membranes, is highly dependent on biological interactions, which can be manipulated indirectly through the control of certain key physicochemical and operational parameters. In the present work, an experimental design was proposed with the main objective of analyzing the bacterial metabolic capacity of the biological suspension of laboratory scale membrane bioreactor, through the use of BIOLOG® Ecoplates ™, when treating two effluents at two levels of organic load each . The first synthetic effluent had as carbon source acetate and the second glucose, the other components were similar. In the bioreactor with membranes submerged laboratory scale conditions were maintained favorable for the degradation of organic matter and nitrification. The reactor showed efficiencies above 98% organic matter removal and 97% ammoniacal nitrogen removal in all proposed experimental conditions. Metabolic analysis using the BIOLOG® Ecoplates ™ plates showed that the overall degradation potential of a bacterial community is dependent on the effluent treated by the bioreactor. the organic load plays an important role too. It promotes changes in the bacterial community that trigger differences in the degradation of carbohydrates, polymers and amino acids. Additionally it was detected that the cellular retention time is a factor that most influences the degradation of polymers. It was concluded that the metabolic behavior of the community is affected mainly by the complexity (referring to the diversity of contaminants present) of the effluent treated by the bioreactor.

La estructura de la comunidad bacteriana en un biorreactor con membranas sumergidas (BRM), es altamente dependiente de las interacciones biológicas, las cuales pueden ser manipuladas indirectamente a través del control de ciertos parámetros fisicoquímicos y operativos clave. En el presente trabajo se planteó un diseño experimental con el objetivo principal de analizar la capacidad metabólica bacterianas de la suspensión biológica de un BRM escala laboratorio, mediante el uso de BIOLOG® Ecoplates™ al tratar dos efluentes a dos niveles de carga orgánica cada uno. El primer efluente sintético tuvo como fuente de carbono acetato y el segundo glucosa, los demás componentes fueron similares. En el biorreactor con membranas sumergidas se mantuvieron condiciones propicias para la degradación de materia orgánica y la nitrificación. El reactor mostró eficiencias superiores al 98 % de remoción de materia orgánica y 97 % de remoción de nitrógeno amoniacal en todas las condiciones experimentales propuestas. El análisis metabólico mediante las placas BIOLOG® Ecoplates™ mostró que el potencial degradativo global de una comunidad bacteriana es dependiente del efluente que trata el biorreactor. La carga orgánica juega un papel importante también, ya que propicia cambios en la comunidad bacteriana que desencadena diferencias en la degradación de los carbohidratos, polímeros y aminoácidos. Adicionalmente se detectó que el tiempo de retención celular es el factor que mayormente influye en la degradación de polímeros. Se concluyó que el comportamiento metabólico de la comunidad se ve afectado principalmente por la complejidad del efluente (referido a la diversidad de contaminantes presentes) que trata el biorreactor.