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.

Standardization of a quantification method for Salmonella spp. and Shigella spp. in specific liquid media / Estandarización de un método de recuento para Salmonella spp. y Shigella spp. en medios de cultivo líquidos especializados

Introduction: Chlorination is the most widely used disinfection process for drinking water production. The formation of chlorination carcinogenic by-products and chlorine intoxication by direct manipulation in small communities has motivated the study of alternative disinfection processes. In this sense, processes of advanced oxidation (PAOs) have yielded promising results. Escherichia coli (E. coli) is customarily used as faecal bacterial indicator to determine the efficiency of disinfection processes. However, it has been shown that E. coli is less resistant to disinfection than other enteric bacteria such as Shigella  spp. and Salmonella  spp. Additionally, the viable non-culturable (VNC) state yields bacteria which are not detectable on many culture media. Objective: The main objective is to standardize a method for counting Salmonella  spp. and Shigella  spp. in specific liquid media to reliably quantify the bacteriological potential risk related to disinfection processes based on PAO. Methods: The study followed a randomized bi-factorial experimental design and the Duncan multiple comparison test. This design allowed the selection of specific liquid media to fittingly standardize the counting of Salmonella  spp. and Shigella  spp. Results: We found that the best broth for counting Salmonella typhimurium strain at different concentrations in pure and mixed cultures was the Rappaport broth RP, the EE broth also allowed growing the two bacterial species tested in this research. Nonetheless, the latter results suggest the use of additional tests for this particular broth. Discussion: There was a variation in the counting results when pure cultures were used compared to those obtained from mixtures of microorganisms. It was also noted that Salmonella typhimurium and Shigella sonnei, were recovered from minimal concentrations in both RP and EE broths, respectively. To some extent, this suggests an additional confirmative method when using the EE® broth...

Introducción: La cloración es el método más usado para desinfectar aguas de consumo. La formación de subproductos cancerígenos y las intoxicaciones por manipulación directa en pequeñas comunidades, han motivado el estudio de procesos alternativos. Los procesos de oxidación avanzada (PAOS), han arrojado resultados prometedores, utilizando el indicador bacteriano Escherichia coli (E. coli), con el método recuento en placa. Sin embargo, también se ha demostrado que E. coli es menos resistente a la desinfección que otras bacterias entéricas como Shigella y Salmonella y que estos procesos generan bacterias viables que no se cultivan durante el proceso, y no se descubren en medios sólidos. Objetivo: Estandarizar un método de recuento de Salmonella sp. y Shigella sp., en medios de cultivo líquidos especializados, que permita valorar de forma confiable el riesgo bacteriológico en procesos de desinfección PAOS. Métodos: En el presente trabajo se ensayaron y seleccionaron medios líquidos especializados, con los que se estandarizó el recuento de Salmonella sp. y Shigella sp., mediante un diseño experimental aleatorizado bifactorial y la prueba de comparaciones múltiples de Duncan. Resultados: Se encontró que el mejor caldo para recuperar a S. typhimurium a diferentes concentraciones, en cultivos puros y mezclas, fue el caldo Rappaport de Merck (RP). El caldo de enriquecimiento para entero bacterias de Oxoid (EE), permitió un buen crecimiento de las dos especies objeto de esta investigación. Lo cual sugiere el empleo de pruebas adicionales cuando se use caldo EE para NMP. Discusión: Se observó una variación en el recuento cuando se usaron cultivos puros, comparado con la obtenida a partir de mezclas de microorganismos. Sin embargo, S. typhimurium. y Shigella sonnei logran ser recuperadas de concentraciones mínimas en los caldos RP, respectivamente...

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.