Skip to main content Skip to main nav

Modelvorming en optimalisatie van biologische defosfatering van afvalwater, microbiële aspecten. RWZI 2000

Dit rapport bevat de resultaten van fundamenteel onderzoek naar het optimaliseren van de biologische defosfatering. Hierbij werd met name gekeken naar de micobiele aspecten die een rol spelen in het defosfateringsproces.

Om na te gaan of een anaërobe periode de groei van Acinetobacter, het bactene geslacht dat verantwoordelijk wordt gehouden voor defosfatering, stimuleert, werd Renpho-slib dat een klein percentage acinetobacters bevatte verder gekweekt in het F&D-systeem. Na ongeveer 6 weken bleken er geen of nauwelijks acinetobacters meer aanwezig. Het F&D-slib bevatte ca. 85% polyfosfaatophopers. Beide slibsoorten bevatten kleine aantallen denitrificerende, polyfostaatophopende bacteriën.
 
Om te onderzoeken bij welke pH en welke organische verbindingen het slib het meest actief was bij de afgifte van fosfaat werden kortdurende experimenten uitgevoerd met gewassen suspensies van beide slibsoorten. Het afgeven van fosfaat verloopt sneller naarmate de pH hoger is. Van alle substraten bleken acetaat en propionaat superieur bij de stimulering van de fosfaatafgifte. Beide verbindingen worden waarschijnlijk actief opgenomen en omgezet in poly-B-hydroxybutytaat (PHB) en poly-ß-hydroxyvaleraat (PHV). Voor acetaat werd dit bevestigd met "C-acetaat. De omzetting van deze vetzuren in de genoemde polymeren kost energie die door polyfosfaatdegradatie verkregen wordt. De reductie-equivalenten die nodig zijn voor dit proces komen uit de oxydatie van glycogeen. In de aërobe fase worden PHB en PHV weer afgebroken, het glycogeen wordt weer opgebouwd evenals polyfosfaat.
 
De aanwezigheid van nitraat werkt storend bij defosfatering. Er zijn twee effecten van nitraat te onderscheiden in slibsoorten waarin geen grote aantallen denitrificerende fosfaatophopers zijn aan te tonen. Ten eerste kan uit nitraat NO worden gevormd tijdens denitrificatie. NO remt adenylaatkinase, een enzym dat betrokken is bij de polyfosfaatafbraak. Bij een concentratie van 0.3 mM NO in de vloeistoffase wordt het enzym in intacte cellen geheel geremd. Voorlopige experimenten laten zien dat het tweede remmende effect van nitraat wordt veroorzaakt door het molecuul nitraat. Deze remming treedt vooral op bij lage
fosfaatafgiftesnelheden die te vinden zijn bij toediening van bijvoorbeeld vetzuren anders dan acetaat en propionaat. Dit effect wordt bediscussieerd.
 
Het geremd worden van de fosfaatafgifte gaat samen met de remming van de acetaatopname, de remming van de PHB- en PHV-vorming, en de verminderde oxydatie van glycogeen via de glycolyse bij toediening van NO. Dit vormt een sterke aanwijzing dat deze drie processen samenhangen met het fosfaatmetabolisme. Omdat Acinetobacter soorten zich niet konden handhaven in het F&D-systeem werd Acinetobacter johnsonii 210A onderzocht op zijn vermogen veel polyfosfaat te synthetiseren. In acetaat-gelimiteerde continu culturen bevat A. johnsonii 210A een P-gehalte van 45%. Het gehalte kon woren verhoogd door een extra energiebron in de vorm van glucose aan het medium toe te voegen. Glucose werd alleen maar geoxydeerd tot gluconzuur en levert de cel ATP-equivalenten op. In acetaat-gelimiteerde continu culturen met een verdunningssnelheid van 0.1 h' werd een lineaire toename in de biomassa-opbrengst en het polyfosfaatgehalte waargenomen.