Ontwikkelingsstrategieën voor thermofiele nitrificatie ter behandeling van warm afvalwater

Delphine Prat
Waterzuiverende biotechnologie: Some like it hotEen ideale zomerdag heeft voor vele mensen een temperatuur van 25 tot 30 °C. In de microbiële wereld zijn er echter gemeenschappen die houden van 45 °C en meer. Deze micro-organismen worden onder meer gevonden in natuurlijke warmwaterbronnen of composthopen. Door gelijkaardige processen in deze natuurlijke omgevingen en in waterzuiveringsinstallaties, kunnen deze thermofiele micro-organismen ook voor de laatstgenoemde toepassing gebruikt worden.

Ontwikkelingsstrategieën voor thermofiele nitrificatie ter behandeling van warm afvalwater

Waterzuiverende biotechnologie: Some like it hot

Een ideale zomerdag heeft voor vele mensen een temperatuur van 25 tot 30 °C. In de microbiële wereld zijn er echter gemeenschappen die houden van 45 °C en meer. Deze micro-organismen worden onder meer gevonden in natuurlijke warmwaterbronnen of composthopen. Door gelijkaardige processen in deze natuurlijke omgevingen en in waterzuiveringsinstallaties, kunnen deze thermofiele micro-organismen ook voor de laatstgenoemde toepassing gebruikt worden. Maar ondanks talrijke industriële en economische voordelen, wordt in de praktijk niet bij hoge temperaturen gewerkt. In mijn onderzoek lag de focus op het nitrificatieproces en de mogelijkheid om te opereren bij hogere temperaturen.

Nitrificatie is een conventioneel proces om ammonium (NH4+) via het tussenproduct nitriet (NO2-) om te zetten in nitraat (NO3-), wat vervolgens via denitrificatie omgezet wordt in de niet-reactieve vorm stikstofgas (N2) en dit wordt geloosd in de atmosfeer (Figuur 1). Nitrificatie wordt opgesplitst in 2 deelprocessen, nitritatie (conversie van NH4+ tot NO2-) en nitratatie (conversie van NO2- tot NO3-), wat door verschillende micro-organismen uitgevoerd wordt. Stikstofverwijdering is een standaardproces in waterzuiveringsinstallaties en door de schadelijkheid van reactief stikstof, gepaard met de grote antropogene bijdrage in productie van ammoniak, is dit proces cruciaal. Zowel mens als natuur ervaren negatieve gevolgen bij significante aanwezigheden van ammonium, nitriet of nitraat, zoals vissterfte, eutrofiëring of blauwebabysyndroom. Om dit te voorkomen werden strenge normen voor gezuiverd afvalwater ingevoerd.

Wegens praktische limitatie wordt waterzuivering meestal uitgevoerd op mesofiele temperaturen (15-35 °C). Sommige stikstofbevattende afvalstromen hebben echter hogere temperaturen (> 40 °C), waardoor koelingsenergie nodig is voor de behandeling van dit water. Voorbeelden zijn thermofiele digestaten, industriële afvalstromen (brouwerijen, staalindustrie, mestindustrie…) en huishoudelijk afvalwater in gebieden met hoge seizoensgebonden temperaturen. Implementatie van thermofiele nitrificatie kan, naast de afwezigheid van het koelingsproces, mogelijks resulteren in hogere oxidatiesnelheden (kleinere reactoren mogelijk), lagere slibproductie (kleinere kost voor slibverwerking) en inactivatie van pathogenen. Lagere oplosbaarheid van zuurstof in water bij hogere temperaturen, wordt dan weer gedeeltelijk gecompenseerd door een grotere zuurstofoverdrachtscoëfficiënt. Terwijl denitrificatie reeds aangetoond werd bij 55 °C, blijkt thermofiele nitrificatie een struikelblok te zijn. Door de talrijke voordelen kent dit onderzoeksgebied grote interesse.

Nitrificatie onder thermofiele condities kan bereikt worden via een transitie van mesofiel nitrificerend slib naar hogere temperaturen. Dit onderzoek had 2 grote doelstellingen. Enerzijds werd getracht een zo hoog mogelijke temperatuur te bereiken waarbij nitrificatie uitgevoerd werd. Anderzijds werden 2 reactorsystemen vergeleken: een reactor met gesuspendeerde groei (sequencing batch reactor, SBR) en een reactor met groei van biofilm op carriers (moving bed biofilm reactor, MBBR). Ten gevolge van de hogere robuustheid van een biofilm werd voorspeld dat dit reactorsysteem een temperatuuropdrijving beter kan overleven.

Tot voor kort werd via transitie van mesofiel nitrificerend slib naar hogere temperaturen volledige nitrificatie uitgevoerd bij maximaal 45 °C en hierbij werd een temperatuurstijging van 0.25 °C per dag gehanteerd. In dit onderzoek werd gestart bij een reactortemperatuur van 38 °C, wat na een stabilisatieperiode van 78 dagen opgedreven werd met 0.16 °C per dag tot 40 °C, aangezien geen problemen verwacht werden in dit temperatuurinterval. Vervolgens werd de temperatuurstijging gehalveerd. Deze tragere strategie was enorm succesvol aangezien in de MBBR volledige nitrificatie bereikt werd bij 45.5 °C en in de SBR werd zelfs 49 °C bereikt. Het verschil in reactorperformantie kan verklaard worden door de aanwezigheid van een significante verschuiving van de microbiële gemeenschap in de SBR, terwijl dit fenomeen gering was in de MBBR. Door gebruik te maken van gesuspendeerde biomassa en de temperatuur lineair en traag op te drijven, werden de geschikte micro-organismen dus geselecteerd en gestimuleerd.

Gelijktijdig met de temperatuuropdrijving werden batchtesten (kleine, korte reactortesten) uitgevoerd om adaptatiecapaciteit van micro-organismen aan hogere temperaturen in de reactoren op te volgen. Door de activiteit van slib uit de reactoren te bepalen op de reactortemperatuur, 2 graden hoger en 2 graden lager, konden mede voorspellingen gemaakt worden voor mogelijke activiteit bij verdere temperatuurstijgingen. Via deze testen kon een daling in activiteit van NH4+-oxiderende micro-organismen na 44 °C in de MBBR en van NO2--oxiderende bacteriën na 48 °C in de SBR voorspeld worden. Daarnaast was de wijziging in microbiële gemeenschap in de SBR (shift van NH4+-oxiderende bacteriën naar NH4+-oxiderende archaea) ook op te merken in deze testen, door een wijzigende adaptatiecapaciteit aan hogere temperaturen. Deze testen kunnen dus gebruikt worden in toekomstige experimenten om het falen van reactoren te voorspellen en dit trachten te vermijden door de strategie tijdig aan te passen.

In een conventioneel nitrificatie-denitrificatieproces wordt gebruik gemaakt van autotrofe nitrificerende en heterotrofe denitrificerende bacteriën. Door het gebruik van organische stoffen als koolstofbron bij heterotrofe organismen, wordt in de praktijk een snellere groei waargenomen in vergelijking met autotrofe organismen, welke CO2 als koolstofbron gebruiken. De slibproductie van thermofiele nitrificerende micro-organismen blijkt gelijkaardig te zijn aan deze van mesofiele, maar door de standaard tragere groei van deze autotrofen, is de kost voor slibverwerking hierbij altijd gering. Door de reeds bewezen lagere slibproductie van de thermofiele denitrificerende organismen, wordt de slibverwerkingskost, die gemiddeld een derde van het totale operationele kost bedraagt en hierdoor de grootste bijdrage is, toch aanzienlijk gereduceerd. Dit economisch aspect maakt deze operatiestrategie steeds aantrekkelijker. Thermofiele omgevingscondities hoeven zich echter niet te beperken tot de zuivering van thermofiele bronnen want door de beschikbaarheid van restwarmte, kunnen ook mesofiele afvalstromen kosteloos opgewarmd worden en zodoende van de voordelen genieten.

De SBR bleek het beste reactorsysteem om transitie van mesofiel nitrificerend slib naar hogere temperaturen te bewerkstelligen, in vergelijking met de MBBR, en een lineaire, relatief trage, temperatuuropdrijving is de beste strategie, in vergelijking met de literatuur. Bovendien kunnen batchtesten de adaptatiecapaciteit van de micro-organismen weergeven en dus een eventueel falen van reactoren voorspellen. Het mogelijke falen kan dan eventueel vermeden worden door de operatiestrategie aan te passen. Voor zover bekend in literatuur, is de methode, ontwikkeld in dit onderzoek, de eerste succesvolle methode om een mesofiel nitrificatiesysteem om te vormen tot een thermofiele reactor. 

Bibliografie

 

Alcántara, C., Muñoz, R., Norvill, Z., Plouviez, M. & Guieysse, B. (2015). Nitrous oxide emissions from high rate algal ponds treating domestic wastewater. Bioresource Technology, 177, 110–117.

Almstrand, R., Persson, F., Daims, H., Ekenberg, M., Christensson, M., Wilén, B.-M., Sörensson, F. & Hermansson, M. (2014). Three-dimensional stratification of bacterial biofilm populations in a moving bed biofilm reactor for nitritation-anammox. International Journal of Molecular Sciences, 15(2), 2191–2206.

Anthonisen, A. C., Loehr, R. C., Prakasam, T. B. S. & Srinath, E. G. (2015). Inhibition of nitrification by ammonia and nitrous-acid. Journal Water Pollution Control Federation, 48(5), 835–852.

Bakti, N. A. K. & Dick, R. I. (1992). A model for a nitrifying suspended-growth reactor incorporating intraparticle diffusional limitation. Water Research, 26(12), 1681–1690.

Barnes, D. & Bliss, P. J. (1983). Biological Control of Nitrogen in Wastewater Treatment. London: UK:E. & F.N. Spon.

Barr, T. A., Taylor, J. M. & Sheldon, J. B. D. U. F. F. (1996). Effects of HRT, SRT and temperature on the performance of activated sludge reactors treating bleached kraft mill effluent. Water Research, 30(4), 799–810.

Barwal, A. & Chaudhary, R. (2014). To study the performance of biocarriers in moving bed biofilm reactor (MBBR) technology and kinetics of biofilm for retrofitting the existing aerobic treatment systems: a review. Reviews in Environmental Science and Biotechnology, 13(3), 285–299.

Bernhard, A. (2010). The Nitrogen Cycle : Processes, Players, and Human Impact. Nature Education Knowledge, 3(10).

Blackburne, R., Vadivelu, V. M., Yuan, Z. & Keller, J. (2007a). Determination of Growth Rate and Yield of Nitrifying Bacteria by Measuring Carbon Dioxide Uptake Rate. Water Environment Research, 79(12), 2437–2445.

Blackburne, R., Vadivelu, V. M., Yuan, Z. & Keller, J. (2007b). Kinetic characterisation of an enriched Nitrospira culture with comparison to Nitrobacter. Water Research, 41(14), 3033–3042.

Bock, E. & Wagner, M. (2013). The Prokaryotes. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg.

Bodelier, P. L. E., Libochant, J. A. & Blom, C. W. P. M. (1996). Dynamics of Nitrification and Denitrification in Root- Oxygenated Sediments and Adaptation of Ammonia-Oxidizing Bacteria to Low-Oxygen or Anoxic Habitats. Applied and Environmental Microbiology, 62(11), 4100–4107.

Bucur, B., Icardo, C. & Martinez, J. (2006). Spectrophotometric determination of ammonium by an rFIA assembly. Revue Roumaine de Chimie, 51(296), 101–108.

Cetin, F. D. & Surucu, G. (1990). Effects of temperature en pH on the settleability of activated-sludge flocs. Water Science and Technology, 22(9), 249–254.

Chagas, A. P. (2007). The ammonia synthesis: Some historical aspects. Química Nova, 30(1), 240–247.

Chen, K.-C., Lee, S.-C., Chin, S.-C. & Houng, J.-Y. (1998). Simultaneous carbon-nitrogen removal in wastewater using phosphorylated PVA-immobilized microorganisms. Enzyme and Microbial Technology, 23(5), 311–320.

Ciudad, G., Werner, A., Bornhardt, C., Muñoz, C. & Antileo, C. (2006). Differential kinetics of ammonia- and nitrite-oxidizing bacteria: A simple kinetic study based on oxygen affinity and proton release during nitrification. Process Biochemistry, 41(8), 1764–1772.

Clippeleir, D., Courtens, E., Mosquera, M., Vlaeminck, S. E., Smets, B. F., Boon, N. & Verstraete, W. (2012). Efficient Total Nitrogen Removal in an Ammonia Gas Biofilter through High-Rate OLAND. Environmental Science and Technology, 46, 8826–8833.

Coolen, M. J. L., Abbas, B., van Bleijswijk, J., Hopmans, E. C., Kuypers, M. M. M., Wakeham, S. G. & Sinninghe Damsté, J. S. (2007). Putative ammonia-oxidizing Crenarchaeota in suboxic waters of the Black Sea: a basin-wide ecological study using 16S ribosomal and functional genes and membrane lipids. Environmental Microbiology, 9(4), 1001–1016.

Courtens, E. N. P., Boon, N., De Schryver, P. & Vlaeminck, S. E. (2014). Increased salinity improves the thermotolerance of mesophilic nitrification. Applied Microbiology and Biotechnology, 98(10), 4691–4699.

Courtens, E. N. P., Meerburg, F., Mausen, V. & Vlaeminck, S. E. (2014). When the smoke disappears: dealing with extinguishing chemicals in firefighting wastewater. Water Science and Technology, 69(8), 1720–1727.

Courtens, E. N. P., Vlaeminck, S. E., Vilchez-Vargas, R., Verliefde, A., Jauregui, R., Pieper, D. H. & Boon, N. (2014). Trade-off between mesophilic and thermophilic denitrification: rates vs. sludge production, settleability and stability. Water Research, 63, 234–244.

De la Torre, J. R., Walker, C. B., Ingalls, A. E., Könneke, M. & Stahl, D. a. (2008). Cultivation of a thermophilic ammonia oxidizing archaeon synthesizing crenarchaeol. Environmental Microbiology, 10(3), 810–818.

Dionisi, H. M., Layton, A. C., Harms, G., Gregory, I. R., Robinson, K. G. & Sayler, G. S. (2002). Quantification of Nitrosomonas oligotropha -Like Ammonia- Oxidizing Bacteria and Nitrospira spp . from Full-Scale Wastewater Treatment Plants by Competitive PCR. Applied and Environmental Microbiology, 68(1), 245–253.

Edwards, T. a, Calica, N. a, Huang, D. a, Manoharan, N., Hou, W., Huang, L., Panosyan, H., Dong, H. & Hedlund, B. P. (2013). Cultivation and characterization of thermophilic Nitrospira species from geothermal springs in the US Great Basin, China, and Armenia. FEMS Microbiology Ecology, 85(2), 283–292.

Ehrich, S., Behrens, D., Lebedeva, E., Ludwig, W. & Bock, E. (1995). A new obligately chemolithoautotrophic, nitrite-oxidizing bacterium, nitrospira-moscoviensis sp-nov and its phylogenetic relationship. Archives of Microbiology, 164(1), 16–23.

Entex Technologies. (2010). BioPortz moving media system.

Erguder, T. H., Boon, N., Wittebolle, L., Marzorati, M. & Verstraete, W. (2009). Environmental factors shaping the ecological niches of ammonia-oxidizing archaea. FEMS Microbiology Reviews, 33(5), 855–869.

Flippin, T. H. & Eckenfelder, W. W. (1994). Effects of elevated-temperature on the activated-sludge process. Portland, Oregon.

Francis, C. a, Roberts, K. J., Beman, J. M., Santoro, A. E. & Oakley, B. B. (2005). Ubiquity and diversity of ammonia-oxidizing archaea in water columns and sediments of the ocean. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 102(41), 14683–14688.

Galloway, J. N., Dentener, F. J., Capone, D. G., Boyer, E. W., Howarth, R. W., Seitzinger, S. P., Asner, G. P., Cleveland, C. C., Green, P. A., Holland, E. A., Karl, D. M., Michaels, A. F., Porter, J. H., Townsend, A. R. & Vo, C. J. (2004). Nitrogen cycles: past, present, and future. Biogeochemistry, 70, 153–226.

Gaouar-Yadi, M., Gaouar-Benyelles, N. & Benguella, B. (2014). Comparison between SBR, MBR and Activated Sludge Process Efficienacy In Waste Water Treatment field. International Journal of Environment & Water, 3(5), 74–84.

Graham, D. W., Knapp, C. W., Van Vleck, E. S., Bloor, K., Lane, T. B. & Graham, C. E. (2007). Experimental demonstration of chaotic instability in biological nitrification. The ISME Journal, 1(5), 385–393.

Greenberg, A. E., Clesceri, L. S. & Eaton, A. D. (1992). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Washington DC, USA: American Public Health Association.

Grunditz, C. & Dalhammar, G. (2001). Development of nitrification inhibition assays using pure cultures of nitrosomonas and nitrobacter. Water Research, 35(2), 433–440.

Hallam, S. J., Mincer, T. J., Schleper, C., Preston, C. M., Roberts, K., Richardson, P. M. & DeLong, E. F. (2006). Pathways of carbon assimilation and ammonia oxidation suggested by environmental genomic analyses of marine Crenarchaeota. PLoS Biology, 4(4), e95.

Hatzenpichler, R., Lebedeva, E. V, Spieck, E., Stoecker, K., Richter, A., Daims, H. & Wagner, M. (2008). A moderately thermophilic ammonia-oxidizing crenarchaeote from a hot spring. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105(6), 2134–2139.

He, J.-Z., Shen, J.-P., Zhang, L.-M., Zhu, Y.-G., Zheng, Y.-M., Xu, M.-G. & Di, H. (2007). Quantitative analyses of the abundance and composition of ammonia-oxidizing bacteria and ammonia-oxidizing archaea of a Chinese upland red soil under long-term fertilization practices. Environmental Microbiology, 9(9), 2364–2374.

Henze, M., VanLoosdrecht, M., Ekama, G. & Brdjanovic, D. (2008). Biological wastewater treatment: principles, modeling and design. London: IWA Publishing.

Hooper, A. B., Vannelli, T., Bergmann, D. J. & Arciero, D. M. (1997). Enzymology of the oxidation of ammonia to nitrite by bacteria. Antonie van Leeuwenhoek International Journal of General and Molecular Microbiology, 71, 59–67.

Hwang, Y. M. (2010). Aggregation of Amyotrophic Lateral Sclerosis-Associated Cu / Zn Superoxide Dismutase.

Itoh, Y., Sakagami, K., Uchino, Y., Boonmak, C., Oriyama, T., Tojo, F., Matsumoto, M. & Morikawa, M. (2013). Isolation and Characterization of a Thermotolerant Ammonia-Oxidizing Bacterium Nitrosomonas sp. JPCCT2 from a Thermal Power Station. Microbes and Environments, 28(4), 432–435.

Jahren, S. J., Rintala, J. a & Ødegaard, H. (2002). Aerobic moving bed biofilm reactor treating thermomechanical pulping whitewater under thermophilic conditions. Water Research, 36(4), 1067–1075.

Johnson, C. H., Brinkley, J. & Souza, R. (2013). Moving bed biofilm reactor technology – a full-scale installation for treatment of pharmaceutical wastewater. Chemical Business, 27(3), 50–59.

Ju, F., Guo, F., Ye, L., Xia, Y. & Zhang, T. (2014). Metagenomic analysis on seasonal microbial variations of activated sludge from a full-scale wastewater treatment plant over 4 years. Environmental Microbiology Reports, 6(1), 80–89.

Juretschko, S., Timmermann, G., Schmid, M., Schleifer, K. & Pommerening-ro, A. (1998). Combined Molecular and Conventional Analyses of Nitrifying Bacterium Diversity in Activated Sludge : Nitrosococcus mobilis and Nitrospira -Like Bacteria as Dominant Populations. Applied and Environmental Microbiology, 64(8), 3042–3051.

Ke, X., Angel, R., Lu, Y. & Conrad, R. (2013). Niche differentiation of ammonia oxidizers and nitrite oxidizers in rice paddy soil. Environmental Microbiology, 15(8), 2275–2292.

Kim, H.-S., Gellner, J. W., Boltz, J. P., Freudenberg, R. G., Gunsch, C. K. & Schuler, A. J. (2010). Effects of integrated fixed film activated sludge media on activated sludge settling in biological nutrient removal systems. Water Research, 44(5), 1553–1561.

Könneke, M., Bernhard, A. E., de la Torre, J. R., Walker, C. B., Waterbury, J. B. & Stahl, D. a. (2005). Isolation of an autotrophic ammonia-oxidizing marine archaeon. Nature, 437(7058), 543–546.

Koops, H. & Pommerening-ro, A. (2001). Distribution and ecophysiology of the nitrifying bacteria emphasizing cultured species. FEMS Microbiology Ecology, 37, 1–9.

Koupaie, E. H., Moghaddam, M. R. A. & Hashemi, H. (2011). Comparison of overall performance between moving-bed and conventional sequencing batch. Journal of Environmental Health Science and Engineering, 8(3), 235–244.

Kowalchuk, G. A. & Stephen, J. R. (2001). Ammonia-oxidizing bacteria: A Model for Molecular Microbial Ecology. Annual Review of Microbiology, 55, 485–529.

Kreft, J. U., Picioreanu, C., Wimpenny, J. W. T. & van Loosdrecht, M. C. M. (2001). Individual-based modelling of biofilms. Microbiology, 147(11), 2897–2912.

Krishna, C. & Van Loosdrecht, M. C. M. (1999). Effect of temperature on storage polymers and settleability of activated sludge. Water Research, 33(10), 2374–2382.

Kulikowksa, D., Kaczówka, E., Pokój, T. & Gusiatin, Z. (2009). Microbial communities in biomass immobilized in the porous carrier. New Biotechnology, 25S, S351–S352.

Lackner, S. & Horn, H. (2013). Comparing the performance and operation stability of an SBR and MBBR for single-stage nitritation-anammox treating wastewater with high organic load. Environmental Technology, 34(10), 1319–1328.

Lam, P., Jensen, M. M., Lavik, G., McGinnis, D. F., Müller, B., Schubert, C. J., Amann, R., Thamdrup, B. & Kuypers, M. M. M. (2007). Linking crenarchaeal and bacterial nitrification to anammox in the Black Sea. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 104(17), 7104–7109.

Lapara, T. M. & Alleman, J. E. (1999). Review paper thermophilic aerobic biological wastewater treatment. Water Research, 33(4), 895–908.

Lebedeva, E. V, Alawi, M., Fiencke, C., Namsaraev, B., Bock, E. & Spieck, E. (2005). Moderately thermophilic nitrifying bacteria from a hot spring of the Baikal rift zone. FEMS Microbiology Ecology, 54(2), 297–306.

Lebedeva, E. V, Hatzenpichler, R., Pelletier, E., Schuster, N., Hauzmayer, S., Bulaev, A., Grigor’eva, N. V, Galushko, A., Schmid, M., Palatinszky, M., Le Paslier, D., Daims, H. & Wagner, M. (2013). Enrichment and genome sequence of the group I.1a ammonia-oxidizing Archaeon “Ca. Nitrosotenuis uzonensis” representing a clade globally distributed in thermal habitats. PloS One, 8(11), e80835.

Lebedeva, E. V, Off, S., Zumbrägel, S., Kruse, M., Shagzhina, A., Lücker, S., Maixner, F., Lipski, A., Daims, H. & Spieck, E. (2011). Isolation and characterization of a moderately thermophilic nitrite-oxidizing bacterium from a geothermal spring. FEMS Microbiology Ecology, 75(2), 195–204.

Lee, J. H. & Bang, K. W. (2000). Characterization of urban stormwater. Water Research, 34(6), 1773–1780.

Lerch, R. N., Barbarick, K. A., Azari, P., Sommers, L. E. & Westfall, D. G. (1993). Sewage Slugde Proteins. Journal of Environmental Quality, 22(3), 620–629.

Levstek, M. & Plazl, I. (2009). Influence of carrier type on nitrification in the moving-bed biofilm process. Water Science and Technology, 59(5), 875–882.

Levstek, M., Plazl, I. & Rouse, J. D. (2010). Estimation of the Specific Surface Area for a Porous Carrier. Acta Chimica Slovenica, 57, 45–51.

Liao, B. Q., Lin, H. J., Langevin, S. P., Gao, W. J. & Leppard, G. G. (2011). Effects of temperature and dissolved oxygen on sludge properties and their role in bioflocculation and settling. Water Research, 45(2), 509–520.

Liu, S., Yang, F., Gong, Z. & Su, Z. (2008). Assessment of the positive effect of salinity on the nitrogen removal performance and microbial composition during the start-up of CANON process. Applied Microbiology and Biotechnology, 80(2), 339–348.

Lopez-Vazquez, C. M., Kubare, M., Saroj, D. P., Chikamba, C., Schwarz, J., Daims, H. & Brdjanovic, D. (2014). Thermophilic biological nitrogen removal in industrial wastewater treatment. Applied Microbiology and Biotechnology, 98(2), 945–956.

Lowry, O. H., Rosebrough, N. J., Farr, L. & Randall, R. J. (1951). Protein measurement with the Folin phenol reagent. Journal of Bioscience Chemistry, 193(1), 265–275.

Marks, C. R., Stevenson, B. S., Rudd, S. & Lawson, P. a. (2012). Nitrospira-dominated biofilm within a thermal artesian spring: a case for nitrification-driven primary production in a geothermal setting. Geobiology, 10(5), 457–466.

Martens-Habbena, W., Berube, P. M., Urakawa, H., de la Torre, J. R. & Stahl, D. a. (2009). Ammonia oxidation kinetics determine niche separation of nitrifying Archaea and Bacteria. Nature, 461(7266), 976–9.

McQuarrie, J. P. & Boltz, J. P. (2011). Moving bed biofilm reactor technology: process applications, design, and performance. Water Environment Research : A Research Publication of the Water Environment Federation, 83(6), 560–575.

Montgomery, H. A. & Dymock, J. F. (1961). The determination of nitrite in water. Analyst, 86, 414–416.

Moussa, M. S., Sumanasekera, D. U., Ibrahim, S. H., Lubberding, H. J., Hooijmans, C. M., Gijzen, H. J. & van Loosdrecht, M. C. M. (2006). Long term effects of salt on activity, population structure and floc characteristics in enriched bacterial cultures of nitrifiers. Water Research, 40(7), 1377–1388.

Nadarajah, N., Allen, D. G. & Fulthorpe, R. R. (2007). Effects of transient temperature conditions on the divergence of activated sludge bacterial community structure and function. Water Research, 41(12), 2563–2571.

Olsen, B. J. S. C. & Markwell, J. (2007). Assays for Determination of Protein. Current Protocols in Protein Science, 1–29.

Paul, M. J., Meyer, J. L. & Meyer, L. (2014). Streams in the urban landscape. Annual Review of Ecology and Systematics, 32(2001), 333–365.

Pearson, A., Pi, Y., Zhao, W., Li, W., Li, Y., Inskeep, W., Perevalova, A., Romanek, C., Li, S. & Zhang, C. L. (2008). Factors controlling the distribution of archaeal tetraethers in terrestrial hot springs. Applied and Environmental Microbiology, 74(11), 3523–3532.

Ratkowsky, D. A., Lowry, R. K., Mcmeekin, T. A., Stokes, A. N. & Chandler, R. E. (1983). Model for Bacterial Culture Growth Rate Throughout the Entire Biokinetic Temperature Range. Journal of Bacteriology, 154(3), 1222–1226.

Rintala, J. & Lepisto, R. (1993). Thermophilic anaerobic-aerobic and aerobic treatment of kraft bleaching effluents. Water Science and Technology, 28(2), 11–16.

Rotthauwe, J., Witzel, K. & Liesack, W. (1997). The Ammonia Monooxygenase Structural Gene amoA as a Functional Marker : Molecular Fine-Scale Analysis of Natural Ammonia-Oxidizing Populations. Applied and Environmental Microbiology, 63(12), 4704–4712.

Rusten, B., Eikebrokk, B., Ulgenes, Y. & Lygren, E. (2006). Design and operations of the Kaldnes moving bed biofilm reactors. Aquacultural Engineering, 34(3), 322–331.

Salvetti, R., Azzellino, A., Canziani, R. & Bonomo, L. (2006). Effects of temperature on tertiary nitrification in moving-bed biofilm reactors. Water Research, 40(15), 2981–2993.

Satoh, K., Takizawa, R., Sarai, M., Sato, N., Takahashi, R. & Tokuyama, T. (2004). Two kinds of ammonia-oxidizing bacteria isolated from biologically deodorizing plants in cold district. Journal of Bioscience and Bioengineering, 98(3), 207–210.

Schouten, S., van der Meer, M. T. J., Hopmans, E. C., Rijpstra, W. I. C., Reysenbach, A.-L., Ward, D. M. & Sinninghe Damsté, J. S. (2007). Archaeal and bacterial glycerol dialkyl glycerol tetraether lipids in hot springs of yellowstone national park. Applied and Environmental Microbiology, 73(19), 6181–6191.

Schramm, A., Wagner, M. & Amann, R. (1998). Identification and Activities In Situ of Nitrosospira and Nitrospira spp. as Dominant Populations in a Nitrifying Fluidized Bed Reactor. Applied and Environmental Microbiology, 64(9), 3480–3485.

Shi, J., Wang, Z., Stiverson, J. a, Yu, Z. & Li, Y. (2013). Reactor performance and microbial community dynamics during solid-state anaerobic digestion of corn stover at mesophilic and thermophilic conditions. Bioresource Technology, 136, 574–581.

Shimaya, C. & Hashimoto, T. (2011). Isolation and characterization of novel thermophilic nitrifying Bacillus sp. from compost. Soil Science and Plant Nutrition, 57(1), 150–156.

Shore, J. L., M’Coy, W. S., Gunsch, C. K. & Deshusses, M. A. (2012). Application of a moving bed biofilm reactor for tertiary ammonia treatment in high temperature industrial wastewater. Bioresource Technology, 112, 51–60.

Simm, R. A., Mavinic, D. S. & Ramey, W. D. (2006). A targeted study on possible free ammonia inhibition of Nitrospira. Journal of Environmental Engineering and Science, 5(5), 365–376.

Sin, G., Weijma, J., Spanjers, H. & Nopens, I. (2008). Dynamic model development and validation for a nitrifying moving bed biofilter: Effect of temperature and influent load on the performance. Process Biochemistry, 43(4), 384–397.

Siripong, S. & Rittmann, B. E. (2007). Diversity study of nitrifying bacteria in full-scale municipal wastewater treatment plants. Water Research, 41(5), 1110–1120.

Skerjanec, M., Levstek, M., Kompare, B. & Atanasova, N. (2009). Model based nitrification efficiency analysis of two biomass carriers. Kraków (2nd IWA specialized conference).

Sorokin, D. Y., Lücker, S., Vejmelkova, D., Kostrikina, N. a, Kleerebezem, R., Rijpstra, W. I. C., Damsté, J. S. S., Le Paslier, D., Muyzer, G., Wagner, M., van Loosdrecht, M. C. M. & Daims, H. (2012). Nitrification expanded: discovery, physiology and genomics of a nitrite-oxidizing bacterium from the phylum Chloroflexi. The ISME Journal, 6(12), 2245–2256.

Spang, A., Hatzenpichler, R., Brochier-Armanet, C., Rattei, T., Tischler, P., Spieck, E., Streit, W., Stahl, D. a, Wagner, M. & Schleper, C. (2010). Distinct gene set in two different lineages of ammonia-oxidizing archaea supports the phylum Thaumarchaeota. Trends in Microbiology, 18(8), 331–340.

Stathopulos, P. B., Scholz, G. a, Hwang, Y.-M., Rumfeldt, J. a O., Lepock, J. R. & Meiering, E. M. (2004). Sonication of proteins causes formation of aggregates that resemble amyloid. Protein Science, 13(11), 3017–3027.

Stieglmeier, M., Klingl, A., Alves, R. J. E., Rittmann, S. K.-M. R., Melcher, M., Leisch, N. & Schleper, C. (2014). Nitrososphaera viennensis gen. nov., sp. nov., an aerobic and mesophilic, ammonia-oxidizing archaeon from soil and a member of the archaeal phylum Thaumarchaeota. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 64, 2738–2752.

Suvilampi, J. & Rintala, J. (2002). Comparison of activated sludge processes at different temperatures: 35 degrees C, 27-55 degrees C, and 55 degrees C. Environmental Technology, 23(10), 1127–1133.

Tourna, M., Freitag, T. E., Nicol, G. W. & Prosser, J. I. (2008). Growth, activity and temperature responses of ammonia-oxidizing archaea and bacteria in soil microcosms. Environmental Microbiology, 10(5), 1357–1364.

Treusch, A. H., Leininger, S., Kletzin, A., Schuster, S. C., Klenk, H.-P. & Schleper, C. (2005). Novel genes for nitrite reductase and Amo-related proteins indicate a role of uncultivated mesophilic crenarchaeota in nitrogen cycling. Environmental Microbiology, 7(12), 1985–1995.

Tripathi, C. S. & Grant Allen, D. (1999). Comparison of mesophilic and thermophilic aerobic biological treatment in sequencing batch reactors treating bleached kraft pulp mill effluent. Water Research, 33(3), 836–846.

U.S. Environmental Protection Agency. (1999). Wastewater Technology Fact Sheet Sequencing Batch Reactors. Washington DC, USA.

UNEP Caribbean Environment Programme. (1998). Appropriate Technology for Sewage Pollution Control in the Wider Caribbean Region. CEP Technical Report No. 40.

Vadivelu, V. M., Keller, J. & Yuan, Z. (2006). Effect of Free Ammonia and Free Nitrous Acid Concentration on the Anabolic and Catabolic Processes of an Enriched Nitrosomonas Culture. Water Research, 41, 826–834.

Vandecasteele, C. & Block, C. (2006). Milieuproblemen en -technologie. Leuven: LannooCampus.

Vandekerckhove, T. (2014). Ontwikkelingsstrategieën voor thermofiele nitrificatie ter behandeling van warm afvalwater.

Vejmelkova, D., Sorokin, D. Y., Abbas, B., Kovaleva, O. L., Kleerebezem, R., Kampschreur, M. J., Muyzer, G. & van Loosdrecht, M. C. M. (2012). Analysis of ammonia-oxidizing bacteria dominating in lab-scale bioreactors with high ammonium bicarbonate loading. Applied Microbiology and Biotechnology, 93(1), 401–410.

Vekeman, M. (2014). Stageverslag.

Vilchez-Vargas, R., Geffers, R., Suárez-Diez, M., Conte, I., Waliczek, A., Kaser, V. S., Kralova, M., Junca, H. & Pieper, D. H. (2013). Analysis of the microbial gene landscape and transcriptome for aromatic pollutants and alkane degradation using a novel internally calibrated microarray system. Environmental Microbiology, 15(4), 1016–1039.

Vlaeminck, S. E., Terada, A., Smets, B. F., De Clippeleir, H., Schaubroeck, T., Bolca, S., Demeestere, L., Mast, J., Boon, N., Carballa, M. & Verstraete, W. (2010). Aggregate size and architecture determine microbial activity balance for one-stage partial nitritation and anammox. Applied and Environmental Microbiology, 76(3), 900–909.

Vogelaar, J. C. T., De Keizer, A., Spijker, S. & Lettinga, G. (2005). Bioflocculation of mesophilic and thermophilic activated sludge. Water Research, 39(1), 37–46.

Vogelaar, J. C. T., Klapwijk, A., Van Lier, J. & Rulkens, W. (2000). Temperature effects on the oxygen transfer rate between 20 and 55°C. Water Research, 34(3), 1037–1041.

Welsh, D. T. (2000). Ecological significance of compatible solute accumulation by micro-organisms : from single cells to global climate. FEMS Microbiology Reviews, 24(3), 263–290.

Wiesmann, U. (1994). Biological nitrogen removal from wastewater. Berlin: Springer-Verlag.

Yamamoto, N., Otawa, K. & Nakai, Y. (2010). Diversity and abundance of ammonia-oxidizing bacteria and ammonia-oxidizing archaea during cattle manure composting. Microbial Ecology, 60(4), 807–815.

Yasuda, T., Waki, M., Kuroda, K., Hanajima, D., Fukumoto, Y., Yamagishi, T., Suwa, Y. & Suzuki, K. (2013). Responses of community structure of amoA-encoding archaea and ammonia-oxidizing bacteria in ammonia biofilter with rockwool mixtures to the gradual increases in ammonium and nitrate. Journal of Applied Microbiology, 114(3), 746–61.

Zafarzadeh, A., Bina, B., Nikaeen, M. & Attar, H. M. (2010). Performance of moving bed biofilm reactors for biological nitrogen compounds removal from wastewater by partial nitrification-denitrification. Journal of Environmental Health Science an Engineering, 7(4), 353–364.

Zhang, C. L., Ye, Q., Huang, Z., Li, W., Chen, J., Song, Z., Zhao, W., Bagwell, C., Inskeep, W. P., Ross, C., Gao, L., Wiegel, J., Romanek, C. S., Shock, E. L. & Hedlund, B. P. (2008). Global occurrence of archaeal amoA genes in terrestrial hot springs. Applied and Environmental Microbiology, 74(20), 6417–6426.

Zhang, S., Wang, Y., He, W., Wu, M., Xing, M., Yang, J., Gao, N. & Pan, M. (2014). Impacts of temperature and nitrifying community on nitrification kinetics in a moving-bed biofilm reactor treating polluted raw water. Chemical Engineering Journal, 236, 242–250.

Zhang, S., Wang, Y., He, W., Wu, M., Xing, M., Yang, J., Gao, N. & Yin, D. (2013). Responses of biofilm characteristics to variations in temperature and NH4(+)-N loading in a moving-bed biofilm reactor treating micro-polluted raw water. Bioresource Technology, 131, 365–373.

Universiteit of Hogeschool
Bio-ingenieurswetenschappen
Publicatiejaar
2015
Kernwoorden
Share this on: