Dyk med ned i en slamprøve – og se, hvad det fortæller om processerne i et renseanlæg Aviaja Anna Hansen og Vibeke Borregaard, Krüger A/S, Lene Nielsen, Fredericia Spildevand og Energi A/S og Per Halkjær Nielsen, Sektion for Bioteknologi, Aalborg Universitet Fredericia Spildevand og Energi A/S har kortlagt det mikrobiologiske samfund i deres slam. På den måde er der opnået indsigt i, hvorfor den biologiske proces har ændret sig og hvad der kan gøres ved det.
Kortlægning af det mikrobiologiske samfund i slamprøver En halv milliliter slam lyder ikke af ret meget, men det er nok til at lave en fuld kortlægning af det mikrobiologiske samfund i en procestank. I procestanken er der nemlig omkring 5 milliarder bakterieceller pr. ml slam og det er disse bakterier, der sørger for, at spildevandet bliver renset for kvælstof-, kulstofog fosfor-forbindelser. Derfor er det også vigtigt, at det er de rigtige bakterier, som er til stede i slammet og at balancen mellem de forskellige bakteriegrupper er god. Alt dette kan undersøges i en halv milliliter slamprøve ved kortlægningsanalysen kaldet amplicon-sekvensering (se faktaboks). Aalborg Universitet har for nyligt optimeret metoden til at kunne benyttes i aktivt slam. Ved denne analyse bestemmes, hvilke bakteriearter, der er i slammet og hvor mange, der er af hver art. Artssammensætning bruges til at bestemme udbredelsen af de fosfor-akkumulerende organismer (PAO el. BioPorganismer), de glykogen-akkumulerende organismer (GAO), nitrifikanterne, denitrifikanterne, de fermenterende og de hydrolyserende bakterier og dermed kan det vurderes, om der er nok bakterier til at udføre de biologiske processer.
Hvorfor var fosforfjernelsen faldet? Store ændringer i BioP-organismerne Analyserne viste, at udbredelsen af BioP-organismerne var faldet til under halvdelen af udbredelsen i januar 2013, det var dog stadig kun lidt lavere end udbredelsen i anlægget i august 2012 og i et dansk gennemsnitsanlæg (Figur 1) og det var derfor ikke alene BioP-organismernes udbredelse, der kunne forklare den lavere fosfor-fjernelse. Forklaringen skulle i stedet findes hos BioP-organismernes konkurrenter, de glykogen-akkumulerende organismer (GAO) som er meget udbredte i Fredericia Renseanlæg sammenlignet med andre danske anlæg (Figur 1). GAO’erne er i direkte konkurrence med BioP-organismerne om de samme kulstofkilder. Danske anlæg har normalt en fornuftig biologisk fosforfjernelse og sjældent problemer med GAO. De kan dog være et større problem under varmere himmelstrøg. Analysen viste desuden, at BioP-samfundet havde ændret sig markant i løbet af 2013, hvor der var sket et skift fra én art BioP-bakterie, Tetrasphaera til en anden BioP-art, Accumulibacter (Tabel 1). Dette skift i samfundet indikerer, at der formentlig er sket en ændring i de tilgængelige kulstofkilder i anlægget fra proteiner til flygtige fede syrer (VFA’er), da det er Accumulibacters foretrukne føde. Tabel 1. Procent udbredelse af BioP-bakterier i slamprøven. % udbredelse af totalsamfund
Bakterie-type
Aug 2012
Jan 2013
Nov 2013
BioP
Tetrasphaera Accumulibacter
14 0
28 0
3 8
Erfaringer med mikrobiologiske analyser af slamprøver ved Fredericia Spildevand og Energi A/S Fredericia Spildevand og Energi A/S besluttede i november 2013 at få kortlagt den mikrobiologiske sammensætning i deres slam og få disse resultater sammenholdt med resultaterne fra den mikrobiologiske database over danske renseanlæg (se evt. Spildevandsteknisk tidsskrift nr. 4, 2010, side 20-22). Beslutningen blev lavet på baggrund af, at der var observeret et fald i kvælstof- og fosfor-fjernelsen i anlægget og de ville derfor gerne finde ud af, hvad disse ændringer kunne skyldes. Der blev analyseret tre slamprøver, taget på forskellige tidspunkter i 2012 og 2013 og udfra resultaterne blev der lavet en beskrivelse af de vigtigste ændringer, der var sket i bakteriesamfundet fra august 2012 til november 2013.
44
Faktaboks om Amplicon-sekvensering Amplicon-sekvensering er en ny måde at analysere DNAsekvenser på. Det nye ved metoden er, at man nu er i stand til at analysere et meget større antal DNA-sekvenser ad gangen (>50.000 stk) og man kan derfor få en meget bedre beskrivelse af komplekse prøver, eksempelvis bakteriesamfund i aktivt slam, hvor der er tusindvis af forskellige bakteriearter til- stede.
Spildevandsteknisk Tidsskrift nr. 1 - 2014