Microbial population dynamics in nitrifying reactors: Experimental evidence explained by a simple model including interspecies competition - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Process Biochemistry Année : 2008

Microbial population dynamics in nitrifying reactors: Experimental evidence explained by a simple model including interspecies competition

Dynamique des populations microbiennes dans des réacteurs de nitrification : observations expérimentales expliquées par un modèle simple incluant la concurrence inter-espèces

Résumé

Key biological processes such as nitrification do not result from the work of a single bacterial species but are performed by a wide variety of bacteria. However, this microbial diversity is usually not tracked during reactor operation and mostly neglected in present mathematical models, which distinguish at the most between ammonium oxidizers and nitrite oxidizers, assuming the same properties for all bacteria of each group. Nevertheless, experimental evidence is available that different process conditions may favour the selection of different types of bacteria. This contribution deals with observed differences between two nitrifying inverse turbulent bed reactors (ITBRs) with different solid hold-ups. It also contains additional experimental data, revealing a microbial population shift upon changing the operating conditions in one of these reactors. The reactor behaviour is described with a basic two-step nitrification model, which includes the competition between two different types of ammonium oxidizers, besides nitrite oxidizers. Considering the oxygen concentration as the key variable governing the population shift, the influence of microbial growth parameters on the competition dynamics is assessed.
Les processus biologiques clés tels que la nitrification ne sont pas le résultat du travail d'une seule espèce bactérienne mais sont effectués par une grande variété de bactéries. Toutefois, cette diversité microbienne et sa variabilité ne sont généralement pas suivies dans les procédés en cours de fonctionnement et négligées dans la plupart des modèles mathématiques actuels. Ces derniers distinguent au mieux une flore qui oxyde l'ammonium et une autre oxydant les nitrites, en supposant les mêmes propriétés pour toutes les bactéries de chaque groupe. Néanmoins, des évidences expérimentales sont disponibles montrant que les différentes conditions de fonctionnement des procédés favorisent la sélection de différents types de bactéries. Cette contribution traite des différences observées entre deux réacteurs nitrifiants à lit turbulé inverse contenant différents taux de solide et de l'évolution de sa communauté nitrifiante en fonction des changements de conditions d'exploitation dans l'un de ces réacteurs. Le comportement des réacteurs est décrit par un modèle en deux étapes qui inclue la concurrence entre deux populations oxydant l'ammonium, en plus d'une population oxydant les nitrites. La concentration en oxygène est la variable clé régissant le changement de populations, l'influence des paramètres de croissance microbienne sur la concurrence dynamique est évaluée.

Mots clés

Fichier non déposé

Dates et versions

hal-02591052 , version 1 (15-05-2020)

Identifiants

Citer

E.I.P. Volcke, O. Sanchez, J.P. Steyer, P. Dabert, N. Bernet. Microbial population dynamics in nitrifying reactors: Experimental evidence explained by a simple model including interspecies competition. Process Biochemistry, 2008, 43 (12), pp.1398-1406. ⟨hal-02591052⟩

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