Differences in DNA banding patterns, obtained by ribosomal intergenic spacer analysis (RISA), and nitrification were followed in a moving-bed biofilm reactor (MBBR) receiving municipal landfill leachate. Complete nitrification (>99%) to nitrate was obtained in the two-stage MBBR system with an ammonium load of 1.09 g N-$NH_4/m^2{\cdot}d$. Increasing the ammonium load to 2.03 g N-$NH_4/m^2{\cdot}d$or more caused a decline in process efficiency to 70-86%. Moreover, at the highest ammonium load (3.76 g N-$NH_4/m^2{\cdot}d$), nitrite was the predominant product of nitrification. Community succession was evident in both compartments in response to changes in ammonium load. Nonmetric multidimensional scaling (NMDS) supported by similarity analysis (ANOSIM) showed that microbial biofilm communities differed between compartments. The microbial biofilm was composed mainly of ammonia-oxidizing bacteria (AOB), with Nitrosomonas europeae and N. eutropha being most abundant. These results suggest that high ammonium concentrations suit particular AOB strains.
This study aimed to develop a compact partial nitritation step by forming granules with high Ammonia-Oxidizing Bacteria (AOB) fraction using the Air-lift Granulation Reactor (AGR) and to evaluate the feasibility of treating reject water with high ammonium content by combination with the Anammox process. The partial nitritation using AGR was achieved at high nitrogen loading rate ($2.25{\pm}0.05kg\;N\;m-3\;d^{-1}$). The important factors for successful partial nitritation at high nitrogen loading rate were relatively high pH (7.5~8), resulting in high free ammonia concentration ($1{\sim}10mg\;FA\;L^{-1}$) and highly enriched AOB granules accounting for 25% of the total bacteria population in the reactor. After the establishment of stable partial nitritation, an effluent $NO_2{^-}-N/NH_4{^+}-N$ ratio of $1.2{\pm}0.05$ was achieved, which was then fed into the Anammox reactor. A high nitrogen removal rate of $2.0k\; N\;m^{-3}\;d^{-1}$ was successfully achieved in the Anammox reactor. By controlling the nitrogen loading rate at the partial nitritation using AGR, the influent concentration ratio ($NO_2{^-}-N/NH_4{^+}-N=1.2{\pm}0.05$) required for the Anammox was controlled, thereby minimizing the inhibition effect of residual nitrite.
Triclosan is a synthetic antimicrobial agent used in numerous industrial and personal care products. Triclosan collected in wastewater treatment plants can be biodegraded up to 80%. However, little is studied about the abundances of known triclosan-degrading bacteria in activated sludge systems. A previous study reported that Sphingopyxis strain KCY1 isolated from activate sludge can cometabolically degrade triclosan. Recently, a quantitative PCR (qPCR) assay specific to strain KCY1 has been developed. Thus, this study investigated the abundance of strain KCY1 in three different activated sludge wastewater treatments using a qPCR assay. Additionally, ammonia-oxidizing bacteria (AOB), known as triclosan-degraders, and amoA gene were quantified. Strain KCY1 were detected in activated sludge samples from three different wastewater treatment plants. The concentrations of strain KCY1 and AOB were on the order of $10^5-10^6$ gene copies/mL, while amoA gene concentration was on the order of $10^4$ gene copies/mL.
생물학적 질소 제거(Biological nitrogen removal; BNR) 시스템의 효율적인 처리 공정을 이재하기 위하여 질산화 반응조 내 세균 군집 구조를 16S rRNA 유전자의 PCR 및 terminal restriction fragment length polymorphism (T-RELP)방법을 이용하여 분석하였다. 본 연구에서 사용한 BNR 시스템은 국내에서 비교적 많이 적용되고 있는 부상여재를 이용한 고도처리 시스템, Nutrient Removal Laboratory 시스템, 반추기법을 이용한 영양염류 처리 Sequencing Batch Reactor (SBR)시스템이었고, 실험 결과 모든 시료에서 암모니아 산화 세균과 $\beta-proteobacteria$에 해당되는 말단 단편을 확인할 수 있었다. 암모니아 산화세균 군집에서 유래된 말단 단편의 염기서열을 분석한 결과 SBR공정에서는 Nitrosomonas와 Nitrosolobus에 속하는 군집 이 우점종임을 확인할 수 있었다. 그러나 다른 두 공정들에서는 $\beta-proteobacteria$에 속하는 미배양 균주와 Cardococcus australiensis와 염기서열 유사도가 높은 군집이 우점하였다. 또한, 암모니아산화 세균군집을 분석한 결과, SBR 공정이 암모니아 산화세균의 농화 배양에 가장 효과적인 것으로 나타났다. 이러한 결과는 각 BNR 시스템에 동일한 폐수가 유입되었음에도 불구하고 서로 다른 세균 군집 구조를 형성하고 있음을 의미한다.
The vertical distributions of nitrifying bacteria in aerobic fixed biofilm were investigated to evaluate the relationship between nitrification performance and microbial community at different HRT. Fluorescent in situ hybridization (FISH) and portable ion selective microelectrode system were adopted to analyze microbial communities and ions profiles according to the biofilm depth. Cilia media packed MLE (Modified Ludzack-Ettinger) like reactor composed of anoxic, aerobic I/II was operated with synthetic wastewater having COD 200 mg/L and $NH_4{^+}$-N mg/L at HRT of 6 hrs and 4 hrs. Total biofilm thickness of aerobic I, II reactor at 4 hrs condition was over two times than that of 6 hrs condition due to the sufficient substrate supply at 4 hrs condition (6 hrs; aerobic I 380 ${\mu}m$ and II 400 ${\mu}m$, 4 hrs; aerobic I 830 ${\mu}m$ and II 1040 ${\mu}m$). As deepen the biofilm detection point, the ratio of ammonia oxidizing bacteria (AOB) was decreased while the ratio of nitrite oxidizing bacteria (NOB) was maintained similar distribution at both HRT condition. The ratio of AOB was higher at 4 hrs than 6 hrs condition and $NH_4{^+}$-N removal efficiency was also higher at 4 hrs with 89.2% than 65.4% of 6 hrs. However, the ratio of NOB was decreased when HRT was reduced from 6 hrs to 4 hrs and $NO_2{^-}$-N accumulation was observed at 4 hrs condition. Therefore, it is considered that insufficient HRT condition could supply sufficient substrate and enrichment of AOB in all depth of fixed biofilm but cause decrease of NOB and nitrite accumulation.
Ma, Xiaojian;Wu, Chongde;Jun, Huang;Zhou, Rongqing;Shi, Bi
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제28권7호
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pp.1168-1177
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2018
The aim of this study was to investigate the microbial community of three tannery wastewater treatment plants (WWTPs) involved in nitrification by Illumina MiSeq sequencing. The results showed that highly diverse communities were present in tannery wastewater. A total of six phyla, including Proteobacteria (37-41%), Bacteroidetes (6.04-16.80), Planctomycetes (3.65-16.55), Chloroflexi (2.51-11.48), Actinobacteria (1.91-9.21), and Acidobacteria (3.04-6.20), were identified as the main phyla, and Proteobacteria dominated in all the samples. Within Proteobacteria, Beta-proteobacteria was the most abundant class, with the sequence percentages ranging from 9.66% to 17.44%. Analysis of the community at the genus level suggested that Thauera, Gp4, Ignavibacterium, Phycisphaera, and Arenimonas were the core genera shared by at least two tannery WWTPs. A detailed analysis of the abundance of ammonia-oxidizing bacteria (AOB) and nitrite-oxidizing bacteria (NOB) indicated that Nitrosospira, Nitrosomonas, and Nitrospira were the main AOB and NOB in tannery wastewater, respectively, which exhibited relatively high abundance in all samples. In addition, real-time quantitative PCR was conducted to validate the results by quantifying the abundance of the AOB and total bacteria, and similar results were obtained. Overall, the results presented in this study may provide new insights into our understanding of key microorganisms and the entire community of tannery wastewater and contribute to improving the nitrogen removal efficiency.
The upflow Biobead$^{(R)}$ process, one of biological aerated filters (BAF), which was used commercially, invented for removal of organic materials and nitrification. This process was modified to enhance the ability of denitrification through the induction of pre-anoxic tank. In this research, we investigated the effects of hydraulic retention time (HRT) and backwashing period in aerobic tank. The characteristics of nitrifying bacteria, which are composed of ammonia-oxidizing bacteria (AOB) and nitrite-oxidizing bacteria (NOB), also investigated using fluorescence in situ hybridization (FISH). Even though the HRT was shortened, the efficiency of nitrification was not decreased when the organic loading rate and ammonium-nitrogen loading rate were $2.10kg/m^3/day$ and $0.25kg/m^3/day$, respectively. And then the distribution ratios of AOB and NOB showed the similar patterns. However, when the backwashing period was lengthened from 12 hours to 24 hours in aerobic 1 tank, the nitrification efficiency was decreased to 63.9% from 89.2%. The results of FISH explained that this decrease of nitrification efficiency was caused by the decrease of distribution ratio of AOB in aerobic 1 tank. The nitrification efficiencies of aerobic 1 and aerobic 2 tank were increased when the backwashing period was lengthened because of relative high distribution ratios of nitrifying bacteria.
Seong-Sik Kim;Yong-Il Kim;Soo-Byung Park;Sung-Hun Kim
대한치과교정학회지
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제53권6호
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pp.358-364
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2023
Objective: This study aimed to three-dimensionally evaluate the pharyngeal airway space (PAS) of patients with anterior open bite (AOB) by using cone-beam computed tomography (CBCT) and compare the findings with those obtained in individuals with normal occlusion. Methods: The open bite group (OBG, n = 25) consisted of patients with an anterior overbite of -3 mm or less, while the control group (n = 25) consisted of age- and sex-matched individuals with an anterior overbite of 1-3 mm, Angle Class I malocclusion (1° ≤ point A-nasion-point B angle ≤ 4°), and a normodivergent profile (22° ≤ Frankfort mandibular plane angle ≤ 28°). After the CBCT data were reconstructed into a three-dimensional image, the PAS was segmented into four parts, and the volume of each part was measured. Pharyngeal airway length (PAL) and the area and transverse width of the part showing minimal constriction were also measured. Pearson's correlation analysis was used to evaluate the correlation between changes in the PAS and the amount of anterior overbite. Results: The OBG showed a significantly narrower airway space in the nasopharyngeal, hypopharyngeal, and total airway volumes. The OBG also showed a significantly smaller area and transverse width of the part with minimal constriction. The OBG showed a significantly longer PAL, but there was no correlation between the amount of anterior overbite and the changes in PAS. Conclusions: The PAS was associated with AOB. Patients with AOB had a narrower PAS and a smaller part showing minimal constriction.
유기성 오염원(생활하수 처리시설 방류수) 유무에 따른 질화 세균의 변화를 알아보기 위해 낙동강의 2 조사수역에서 다양한 형태의 질소(T-N, $NH_4$-N, $NO_2$-N, $NO_3$-N) 농도를 측정하였고 조사 수역에 있는 질화세균 종류를 확인한 후, fluorescent in situ hybridization (FISH)법으로 질화세균 수를 정량 평가하였다. 즉 암모니아 산화세균의 종류는 amoA 유전자, 그리고 아질산 산화 세균인 Nitrobacter sp.는 SSU 16S rDNA 특정 기호서열을 목표로 한 PCR-DGGE를 수행한 후 염기서열 분석으로 그들이 각각 Nitrosomonas sp., Nitrobacter sp.임이 확인됨에 따라 그에 상응하는 gene probe, NSO190와 NIT3을 사용해 FISH법을 수행하여 각 수역의 질화세균수를 비교하였다. 아울러 전반적인 세균학적 수질을 모니터링하기 위해 수계에 많은 ${\alpha}{\cdot}{\beta}{\cdot}{\gamma}$-Proteobacteria도 FISH법으로 검출하였다. ${\alpha}{\cdot}{\beta}{\cdot}{\gamma}$-Proteobacteria 분포도와 모든 유형의 질소 측정 결과에 따르면 정점 1 보다 정점 2의 유기물 오염도가 높다고 할 수 있었다. 이에 상응해 NSO160과 NIT3로 검출한 평균 질화세균수도 정점 1 (암모니아산화세균, $7.8{\times}10^5$; 아질산산화세균, $0.8{\times}10^6$ cells/ml)보다 정점 2 (암모니아산화세균, $9.3{\times}10^5$; 아질산산화세균, $1.6{\times}10^6$ cells/ml)에 더 많았고 그들이 총세균수에서 차지하는 평균 비율(%) 역시 정점 1 (NSO190, 18%; NIT3, 23%)에 비해 정점 2 (NSO190, 27%; NIT3, 34%)에서 높았다. 따라서 유기오염도가 낮은 상수원수 취수장 인근 수역인 정점 1 보다 생활하수처리시설 방류수로 인해 유기성 오염원이 상존하는 정점 2에서의 질화작용이 더 활발하다고 결론지을 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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