Microphytobenthos as a source of labile organic matter for denitrifying microbes

International audienceNitrogen loads in natural waters remain elevated in populated and agricultural areas with serious impact on estuarine and coastal ecosystems. Intertidal sediments can play a significant role in attenuating the high nitrogen levels in water via microbial nitrate reduction, in general dominated by denitrification. These heterotrophic processes are heavily mediated by both the quantity and quality of organic matter available. Benthic microalgae were experimentally investigated as organic carbon source for denitrifying microbes in intertidal mudflat sediments from the Seine Estuary (France). Dry microphytobenthos (including algae and their extracellular polymeric substances) were added to sediments and nitrate reduction rates were monitored over a two-week period using anoxic controlled flow-through reactor approach. Our results show that microphytobenthos addition resulted in significantly higher nitrate reduction (67–332% increase), highly related to the added amount of microphytobenthos. Moreover, increase of the low molecular weight carbohydrates consumption (11–39%) highlight the measurable contribution of extracellular polymeric substances to the carbon consumption during nitrate reduction. The addition of microphytobenthos increased the abundance of nitrite reductase genes, especially those encoding the nirS gene (43–152% increase) while nitrous oxide reductase genes (nosZ gene) remained constant. Microphytobenthos appeared to favor complete denitrification as suggested by an increase in nirS and a decrease in clade II nosZ gene copy numbers. This study confirms experimentally the assumption that microbes use microalgae and particularly labile extracellular polymeric substances as a carbon substrate for nitrate reduction. These results reinforce the impact played by microphytobenthos in intertidal mudflats by highlighting their role on denitrifying microbes and nitrate removal from water

La contamination de l’Orgeval par les pesticides, une préoccupation de longue date

National audienceLe suivi de la contamination par les pesticides n’est pas aussi simple à mettre en place que pour les nitrates. Pourtant, dès 1975, les premiers travaux ont été menés sur l’Orgeval car la Seine-et-Marne était déjà identifiée comme le département le plus utilisateur de pesticides de tout le bassin de la Seine par l’AFBSN, avec 955 tonnes par an en 1972 (d’après Coyne et Bellier, 1972, cité par Chevreuil, 1978). Les premières analyses montraient une contamination récurrente des eaux par le lindane et dans une moindre mesure par l’heptachlore et l’heptachlore époxyde. Le ru du fossé Rognon à Mélarchez a atteint 0.77 μg/l de lindane en novembre 1976, alors que l’atrazine, dont la présence est essentiellement printanière, atteignait 0,3 μg/l au maximum (Chevreuil, 1978). Cette étude exploratoire a permis de mettre en évidence l’importance de connaître les usages agricoles ainsi que de mieux définir le rôle du drainage agricole dans le transfert des pesticides. Pour cela, il était nécessaire de poursuivre plus en détail des recherches sur ce bassin. De nombreuses études ont donc été réalisées notamment dans le cadre du programme Piren-Seine, alliant des suivis dans le cours d’eau, mais aussi à l’échelle de la parcelle ou de la colonne de sol, en prenant soin de préciser les apports et les processus de transfert mis en jeu

Traitement des jus de digestion par le procédé SHARON® : Shunt des Nitrates et Dénitrification

National audienc

Wild type and variants of SARS-COV-2 in Parisian sewage: presence in raw water and through processes in wastewater treatment plants

International audienceThe presence of SARS-CoV-2 RNA has been extensively reported at the influent of wastewater treatment plants (WWTPs) worldwide, and its monitoring has been proposed as a potential surveillance tool to early alert of epidemic outbreaks. However, the fate of the SARS-CoV-2 RNA in the treatment process of WWTP has not been widely studied yet; therefore, in this study, we aimed to evaluate the efficiency of treatment processes in reducing SARS-CoV-2 RNA levels in wastewater. The treatment process of three WWTPs of the Parisian area in France was monitored on six different weeks over a period of 2 months (from April 14 to June 9, 2021). SARS-CoV-2 RNA copies were detected using digital polymerase chain reaction (dPCR). Investigation on the presence of variants of concern (Del69-70, E484K, and L452R) was also performed. Additionally, SARS-CoV-2 RNA loads in the WWTPs influents were expressed as the viral concentration in per population equivalent (PE) and showed a good correlation with French public health indicators (incidence rate). SARS-CoV-2 RNA loads were notably reduced along the water treatment lines of the three WWTPs studied (2.5-3.4 log reduction). Finally, very low SARS-CoV-2 RNA loads were detected in effluents (non-detected in over half of the samples) which indicated that the potential risk of the release of wastewater effluents to the environment is probably insignificant, in the case of WWTPs enabling an efficient biological removal of nitrogen

Le traitement des jus de digestion par le procédé de nitritation sharon® cas de la station Seine Grésillons du SIAAP

Journées Information Eaux 2018, Poitiers, FRA, 09-/10/2018 - 11/10/2018National audienceThe SHARON process is a biological effluent treatment system heavily loaded with ammonia nitrogen. It is based on the selection of microorganisms by sludge age, pH and temperature in order to set up a so-called partial nitrification, or nitrate shunt. Indeed, it is an aerobic nitritation directly followed by anaerobic denitrification. This innovative process is implemented in France on the Seine Grésillons wastewater plant (Yvelines, 1.2 million Equivalents.Habitants) operated by SIAAP. Placed in addition to the sludge treatment system, its role is to treat dehydration centers and digestion condensates of digested sludge from the site. Its interest is to avoid a too important supply of nitrogen on the water treatment line through the returns to the head; contributions that can represent 20% of the design load of the station. With the exception of bibliographic data, little technical and scientific knowledge is available on the operation of this process on an industrial scale. As part of the Mocopée research program, a fine follow-up of the process for more than two years has been carried out. The main objective of the project was to acquire a precise knowledge of the influence of the exploitation parameters on the composition of the microbial populations and thus on the treatment performances. After a literature review and a first measurement campaign in 2014, a set of recommendations were developed and implemented to ensure a proper functioning of the system. Following this preliminary step, successive modifications of the operating parameters (age of sludge, aeration, orthophosphate supply) were made according to an experimental protocol always identical: modification of an operating instruction followed by 3 weeks of stabilization of the reactor before implementation of a complete analytical campaign over 2 days (performances, kinetics, quantification of active nitrifying prokaryotic microorganisms - nitrating archaea or AOA, nitritating bacteria or AOB and nitrating bacteria or NOB). Three measurement campaigns were carried out in 2017. In general, the measured average NH4 concentrations appeared stable at entry (of the order of 875 mg N-NH4 / L) and variable at the outlet (from 30 to 215 mg N-NH4 / L). This variability in performance has been related to the operating modes of the process and the activity of the microorganisms. Thus, in addition to optimization of the operation (sizing of the boosters, feeding mode, reliability of continuous measurements) and the improvement of the analytical monitoring (filtration required, conservation of samples), the study made it possible to quantify precisely the performance of the process. Under appropriate conditions (T ° C above 40 ° C and sludge age of 3 to 4 days), the partial nitrification is in place and allows to obtain an N-NO2 / NOx concentration ratio greater than 95%. The results provided by this study are of prime importance for a reliable and efficient operation of the process on an industrial scale, making it possible to guarantee the respect of the statutory thresholds at the rejection of the plant.Le procédé SHARON (Single reactor system for High Ammonia Removal Over Nitrite) est un système biologique de traitement des effluents fortement chargés en azote ammoniacal. Il est basé sur la sélection de micro-organismes par l'âge des boues, le pH et la température afin de mettre en place une nitrification dite partielle, ou shunt des nitrates. En effet, il s'agit d'une nitritation aérobie (NH4+NO2-) directement suivie d'une dénitrification anaérobie (NO2- N2). Ce procédé innovant est implanté en France sur l'usine d'épuration de Seine Grésillons (Yvelines, 1,2 millions d'Equivalents.Habitants) exploitée par le SIAAP. Placé en complément de la filière de traitement des boues, son rôle est de traiter les centrats de déshydratation et les condensats de séchage des boues digérées du site. Son intérêt est d'éviter un apport trop important d'azote sur la file de traitement des eaux par l'intermédiaire des retours en tête ; apports pouvant représenter 20% de la charge de dimensionnement de la station. A l'exception de données bibliographiques, peu de connaissances techniques et scientifiques sont disponibles sur le fonctionnement de ce procédé à l'échelle industrielle. Dans le cadre du programme de recherche Mocopée (MOdélisation, Contrôle et Optimisation des Procédés d'Epuration des Eaux), un suivi fin du procédé pendant plus de deux ans a été réalisé. L'objectif principal du projet était d'acquérir une connaissance précise de l'influence des paramètres d'exploitation sur la composition des populations microbiennes et donc, sur les performances de traitement. Après une étude bibliographique et une première campagne de mesures en 2014, un ensemble de préconisations ont été élaborées et mise en oeuvre afin d'assurer un fonctionnement adapté du système. Suite à cette étape préalable, des modifications successives des paramètres de fonctionnement (âge de boues, aération, apport d'orthophosphates) ont été apportées suivant un protocole expérimental toujours identique : modification d'une consigne d'exploitation suivie de 3 semaines de stabilisation du réacteur avant mise en oeuvre d'une campagne analytique complète sur 2 jours (performances, cinétiques, quantification des micro-organismes procaryotes nitrifiants actifs - les archées nitritantes ou AOA, les bactéries nitritantes ou AOB et les bactéries nitratantes ou NOB). Trois campagnes de mesures ont ainsi été réalisées en 2017. De manière générale, les concentrations moyennes en NH4 mesurées sont apparues stables en entrée (de l'ordre de 875 mg N-NH4/L) et variables en sortie (de 30 à 215 mg N-NH4/L). Cette variabilité des performances a été mise en relation avec les modes d'exploitation du procédé et l'activité des micro-organismes. Ainsi, outre l'optimisation de l'exploitation (dimensionnement des surpresseurs, mode d'alimentation, fiabilité des mesures en continues) et l'amélioration du suivi analytique (filtration nécessaire, conservation d'échantillons), l'étude a permis de chiffrer précisément les performances du procédé. Dans des conditions adaptées (T°C supérieure à 40°C et âge de boue de 3 à 4 jours), la nitrification partielle est bien en place et permet d'obtenir un ratio de concentrations N-NO2/NOx supérieur à 95 %. Les résultats apportés par cette étude sont de première importance pour une exploitation fiable et performante du procédé à l'échelle industrielle, permettant de garantir le respect des seuils réglementaires au rejet de l'usine

Le traitement des jus de digestion par le procédé de nitritation sharon® cas de la station Seine Grésillons du SIAAP

Journées Information Eaux 2018, Poitiers, FRA, 09-/10/2018 - 11/10/2018National audienceThe SHARON process is a biological effluent treatment system heavily loaded with ammonia nitrogen. It is based on the selection of microorganisms by sludge age, pH and temperature in order to set up a so-called partial nitrification, or nitrate shunt. Indeed, it is an aerobic nitritation directly followed by anaerobic denitrification. This innovative process is implemented in France on the Seine Grésillons wastewater plant (Yvelines, 1.2 million Equivalents.Habitants) operated by SIAAP. Placed in addition to the sludge treatment system, its role is to treat dehydration centers and digestion condensates of digested sludge from the site. Its interest is to avoid a too important supply of nitrogen on the water treatment line through the returns to the head; contributions that can represent 20% of the design load of the station. With the exception of bibliographic data, little technical and scientific knowledge is available on the operation of this process on an industrial scale. As part of the Mocopée research program, a fine follow-up of the process for more than two years has been carried out. The main objective of the project was to acquire a precise knowledge of the influence of the exploitation parameters on the composition of the microbial populations and thus on the treatment performances. After a literature review and a first measurement campaign in 2014, a set of recommendations were developed and implemented to ensure a proper functioning of the system. Following this preliminary step, successive modifications of the operating parameters (age of sludge, aeration, orthophosphate supply) were made according to an experimental protocol always identical: modification of an operating instruction followed by 3 weeks of stabilization of the reactor before implementation of a complete analytical campaign over 2 days (performances, kinetics, quantification of active nitrifying prokaryotic microorganisms - nitrating archaea or AOA, nitritating bacteria or AOB and nitrating bacteria or NOB). Three measurement campaigns were carried out in 2017. In general, the measured average NH4 concentrations appeared stable at entry (of the order of 875 mg N-NH4 / L) and variable at the outlet (from 30 to 215 mg N-NH4 / L). This variability in performance has been related to the operating modes of the process and the activity of the microorganisms. Thus, in addition to optimization of the operation (sizing of the boosters, feeding mode, reliability of continuous measurements) and the improvement of the analytical monitoring (filtration required, conservation of samples), the study made it possible to quantify precisely the performance of the process. Under appropriate conditions (T ° C above 40 ° C and sludge age of 3 to 4 days), the partial nitrification is in place and allows to obtain an N-NO2 / NOx concentration ratio greater than 95%. The results provided by this study are of prime importance for a reliable and efficient operation of the process on an industrial scale, making it possible to guarantee the respect of the statutory thresholds at the rejection of the plant.Le procédé SHARON (Single reactor system for High Ammonia Removal Over Nitrite) est un système biologique de traitement des effluents fortement chargés en azote ammoniacal. Il est basé sur la sélection de micro-organismes par l'âge des boues, le pH et la température afin de mettre en place une nitrification dite partielle, ou shunt des nitrates. En effet, il s'agit d'une nitritation aérobie (NH4+NO2-) directement suivie d'une dénitrification anaérobie (NO2- N2). Ce procédé innovant est implanté en France sur l'usine d'épuration de Seine Grésillons (Yvelines, 1,2 millions d'Equivalents.Habitants) exploitée par le SIAAP. Placé en complément de la filière de traitement des boues, son rôle est de traiter les centrats de déshydratation et les condensats de séchage des boues digérées du site. Son intérêt est d'éviter un apport trop important d'azote sur la file de traitement des eaux par l'intermédiaire des retours en tête ; apports pouvant représenter 20% de la charge de dimensionnement de la station. A l'exception de données bibliographiques, peu de connaissances techniques et scientifiques sont disponibles sur le fonctionnement de ce procédé à l'échelle industrielle. Dans le cadre du programme de recherche Mocopée (MOdélisation, Contrôle et Optimisation des Procédés d'Epuration des Eaux), un suivi fin du procédé pendant plus de deux ans a été réalisé. L'objectif principal du projet était d'acquérir une connaissance précise de l'influence des paramètres d'exploitation sur la composition des populations microbiennes et donc, sur les performances de traitement. Après une étude bibliographique et une première campagne de mesures en 2014, un ensemble de préconisations ont été élaborées et mise en oeuvre afin d'assurer un fonctionnement adapté du système. Suite à cette étape préalable, des modifications successives des paramètres de fonctionnement (âge de boues, aération, apport d'orthophosphates) ont été apportées suivant un protocole expérimental toujours identique : modification d'une consigne d'exploitation suivie de 3 semaines de stabilisation du réacteur avant mise en oeuvre d'une campagne analytique complète sur 2 jours (performances, cinétiques, quantification des micro-organismes procaryotes nitrifiants actifs - les archées nitritantes ou AOA, les bactéries nitritantes ou AOB et les bactéries nitratantes ou NOB). Trois campagnes de mesures ont ainsi été réalisées en 2017. De manière générale, les concentrations moyennes en NH4 mesurées sont apparues stables en entrée (de l'ordre de 875 mg N-NH4/L) et variables en sortie (de 30 à 215 mg N-NH4/L). Cette variabilité des performances a été mise en relation avec les modes d'exploitation du procédé et l'activité des micro-organismes. Ainsi, outre l'optimisation de l'exploitation (dimensionnement des surpresseurs, mode d'alimentation, fiabilité des mesures en continues) et l'amélioration du suivi analytique (filtration nécessaire, conservation d'échantillons), l'étude a permis de chiffrer précisément les performances du procédé. Dans des conditions adaptées (T°C supérieure à 40°C et âge de boue de 3 à 4 jours), la nitrification partielle est bien en place et permet d'obtenir un ratio de concentrations N-NO2/NOx supérieur à 95 %. Les résultats apportés par cette étude sont de première importance pour une exploitation fiable et performante du procédé à l'échelle industrielle, permettant de garantir le respect des seuils réglementaires au rejet de l'usine

EFFECTS OF EARLY DIAGENESIS ON THE ISOTOPIC SIGNATURE OF WOOD: INCUBATIONS IN AQUATIC MICROCOSM

International audienc

Deciphering the effect of propionic acid on anaerobic digestion of sludge: gas production and microbial community structure

International audienceAnaerobic digestion (AD) is a common way to valorize sewage sludge by producing biogas (mainly CO2 and CH4), a renewable energy source. This bioconversion process is catalyzed by microbial communities, which are prone to suboptimal functioning by various abiotic factors such as the intermediate compounds like volatile fatty acids.In this study, we focused on the effects of propionic acid on both the gas production and the microbial community structure, in order to identify potential microbial biomarkers of inhibition.Series of batch AD microcosms were conducted in mesophilic conditions. In addition to the feeding (mixed sewage sludge) and the inoculum (mesophilic digested sewage sludge), either propionic acid, sodium propionate, sodium chloride or hydrochloric acid was added at the beginning of the incubation, to be able to discriminate between the effect of the propionate, of the pH decrease, and of the counterion. The AD performance was monitored by measuring the methane production over the digestion time. The microbial community composition was determined by 16S rDNA metabarcoding.A significant decrease in the methane production rate was observed from 1 g/L propionic acid amendment. At an added concentration of 1.49 g/L, the microbial community composition was significantly modified, in particular, that of the Obligate Hydrogen Producing Acetogens, who degrade propionate into acetate, hydrogen and inorganic carbon (CO2). In addition, the proportion of archaea strongly decreased with initial concentrations of propionic acid. The observed inhibition was largely due to the pH decrease caused by the dissociation of the propionic acid

Deciphering the effect of propionic acid on anaerobic digestion of sludge: gas production and microbial community structure

International audienceAnaerobic digestion (AD) is a common way to valorize sewage sludge by producing biogas (mainly CO2 and CH4), a renewable energy source. This bioconversion process is catalyzed by microbial communities, which are prone to suboptimal functioning by various abiotic factors such as the intermediate compounds like volatile fatty acids.In this study, we focused on the effects of propionic acid on both the gas production and the microbial community structure, in order to identify potential microbial biomarkers of inhibition.Series of batch AD microcosms were conducted in mesophilic conditions. In addition to the feeding (mixed sewage sludge) and the inoculum (mesophilic digested sewage sludge), either propionic acid, sodium propionate, sodium chloride or hydrochloric acid was added at the beginning of the incubation, to be able to discriminate between the effect of the propionate, of the pH decrease, and of the counterion. The AD performance was monitored by measuring the methane production over the digestion time. The microbial community composition was determined by 16S rDNA metabarcoding.A significant decrease in the methane production rate was observed from 1 g/L propionic acid amendment. At an added concentration of 1.49 g/L, the microbial community composition was significantly modified, in particular, that of the Obligate Hydrogen Producing Acetogens, who degrade propionate into acetate, hydrogen and inorganic carbon (CO2). In addition, the proportion of archaea strongly decreased with initial concentrations of propionic acid. The observed inhibition was largely due to the pH decrease caused by the dissociation of the propionic acid