Crecimiento rápido autotrófico de microorganismos anaerobios oxidadores de amonio en presencia de nitrito, usando inóculos de Colombia / Faster autotrophic growth of anaerobic ammonium-oxidizing microorganisms in presence of nitrite, using inocula from Colombia

Anammox is a nitrite dependent process, catalyzed by bacteria of the order Brocadiales. Anammox bacteria oxidize ammonia under anoxic conditions, with nitrite as electron acceptor producing dinitrogen gas. Here, we demonstrated the presence of anammox bacteria by enriched them in a SBR reactor, with anaerobic samples taken from de bottom of a pond used in primary wastewater treatment. The enrichment reached nitrogen (N) removal rates of nearly 1.92kg N/m3/day. (The stoichiometry of the reaction matched previous anammox studies). The enriched bacterial communities were analyzed by Fluorescence In situ Hybridization (FISH), and showed a nearly 90% enrichment at the end of the experiment (day 90). As far as we know this is the first time that the anammox bacteria were enriched using Colombian inocula. The enrichment was achieved in relatively short time with high yields and have an excellent potential for application in wastewater treatment opening the opportunity to treat nitrogen-rich effluents by partial nitritation and anammox, thereby decreasing operational costs with respect to aeration (nitrification) and addition of organic electron donor (heterotrophic denitrification). This more sustainable treatment is a good alternative to control nutrient pollution in water bodies in tropical countries.

La oxidación anaerobia del amonio (anammox), es un proceso nitrito dependiente, catalizado por bacterias del filo planctomicetes. Estas bacterias oxidan el amonio en ausencia de oxígeno, con nitrito como aceptor de electrones produciendo nitrógeno molecular. En Colombia, demostramos la presencia de estas bacterias mediante el enriquecimiento de cultivos en reactores por lotes, con inóculos nativos, provenientes de muestras anaeróbias tomadas del fondo de una laguna para el tratamiento primario de aguas residuales. El enriquecimiento logrado alcanzó remociones de nitrógeno (N), en el orden de 1.92kg - N /m3/día (la estequiometria de la reacción estuvo acorde con estudios previos de anammox). La comunidad bacteriana enriquecida, se analizó mediante hibridación en sitio con fluorescencia (FISH), y mostró que el enriquecimiento contenía aprox. 90 % de bacterias anammox al final del experimento (Día 90). Esta es la primera vez que en Colombia se logra el enriquecimiento de estas bacterias con inóculos locales, hasta nuestro conocimiento. El enriquecimiento fue alcanzado en relativamente corto tiempo con altos rendimientos y tiene un excelente potencial de aplicación en el tratamiento de aguas residuales, abriendo oportunidades para el tratamiento de efluentes ricos en nitrógeno mediante nitritación parcial y anammox, disminuyendo los costos en los procesos de aireación (nitrificación) y en la de adición de donadores orgánicos (denitrificación heterótrofa). El uso de estos tratamientos más sostenibles es una buena alternativa para el control de contaminación por nutrientes en los cuerpos de agua, en países tropicales.

Metabolismos microbianos involucrados en procesos avanzados para la remoción de nitrógeno, una revisión prospectiva / Microbial metabolisms over advanced processes for nitrogen removal, a prospective review

Los procesos avanzados para la remoción de nitrógeno están íntimamente relacionados con los metabolismos de las comunidades microbianas que intervienen en las transformaciones del mismo. Para el diseño, la optimización o el mejoramiento de los sistemas de tratamiento de aguas residuales domésticas, el ingeniero y el microbiólogo en forma conjunta, han logrado configurar reactores terciarios adecuados para el desenvolvimiento de estas comunidades, obteniendo altas eficiencias de remoción de los nutrientes. Este artículo presenta una revisión sobre la actividad bacteriana y su aplicación en los sistemas de tratamiento, inicia conceptualizando la influencia de los microorganismos y de la actividad humana en el ciclo global del nitrógeno, para después hacer un análisis de los procesos particulares en los cuales los microorganismos intervienen. Se clasifican e incluyen nuevas evidencias de metabolismos relacionados, y se describen como ejemplos algunos de los procesos de tratamiento terciario para aguas residuales desarrollados con éxito en las últimas décadas.

Advanced processes for nitrogen removal are intimately related to the microbial community metabolisms that take part in the transformations. For the design, optimization or improvement of domestic waste water treatment systems, engineers and microbiologists working together, have managed to implemented suitable tertiary reactors for the development of these communities, improving the efficiency of nutrient removal. This article presents a revision of the bacterial activity and its application in treatment systems. The article begins by giving an explanation about the influence of microorganism and human activity on the global nitrogen cycle. Then, it analyzes the particular processes in which the microorganisms take part. New evidence of related metabolisms are classified and included. Some of the processes of wastewater tertiary treatment, successfully developed over the last decades, are described as examples.