Vis enkel innførsel

dc.contributor.advisorBakken, Lars
dc.contributor.advisorJonassen, Kjell Rune
dc.contributor.authorEide, Lars Johan
dc.date.accessioned2021-08-25T13:13:02Z
dc.date.available2021-08-25T13:13:02Z
dc.date.issued2021
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11250/2771234
dc.description.abstractBiosolids generated from dewatering the end-product of sludge treatment, digestate, are rich in nitrogen, phosphorous and recalcitrant carbon, and are often utilized as fertilizers/soil conditioners in agriculture. Biosolids originating from municipal wastewater are governed by strict regulations relating to the presence of human pathogens, which represent a health risk, thus pathogen reduction/sanitation is a crucial treatment step at such plants before the biosolid can be applied to agricultural soil. Svennevik et al. (2020) demonstrated that regrowth of pathogens in post-AD-THP biosolids may be prevented by introducing a diverse microbial community, free of indicator organisms, via compost to the sterile biosolids. In parallel, as demonstrated by Jonassen et al. (2020), digestates enriched with nitrous oxide (N2O) reducing bacteria have the potential to reduce a significant share of soil N2O emissions from agriculture, which currently constitutes 30% of total climate forcing. This thesis expands upon the work of both Svennevik et al. (2020) and Jonassen et al. (2020), and we hypothesized that the two concepts might be integrated and that isolates of promising N2O reducing strains, growing in pre-sterilized biosolids could limit the growth of E.coli introduced as a contaminant, rendering the use of compost obsolete. We used a pure E. coli culture, isolated from municipal wastewater, as an indicator organism of pathogen growth and a robotized incubation system to aerobically incubate and measure microbial respiration rates in sterile biosolids for 24 days. Mainly we looked at three different bacteria as potential inhibitors of E. coli growth either by antagonism or competition: 1) Pseudomonas stutzeri, 2) Pseudomonas DC1 and 3) Cloacibacter, chosen based on their potential for growth in an N2O atmosphere. All three bacterial strains were inoculated and allowed to adapt to the biosolids for 4 days (compost bacteria were given 9 days), before E. coli contamination. We prepared a mixture of all three bacteria to check for potential synergistic effects. To quantify the metabolic activity as affected by the bacteria and compost, and the added E. coli, we surveyed the respiration rates (robotized incubation system), and to assess the growth/survival/death of E. coli, the abundance of viable E. coli was measured (most probable number, MPN) as well as the abundance of uidA genes specific for E. coli (total E. coli cells). While the compost bacteria were able to effectively suppress E. coli, none of the single strains (or the consortium of the three strains) repressed E. coli. The respiration kinetics showed that the compost bacteria were able to exploit a much larger fraction of the organic material than E. coli alone, or E. coli in combination with the N2O-reducing strains.en_US
dc.description.abstractBiosolider er avvannet, utråtnet slam (digestat) fra slambehandlingsprosesser. Biosolidene er rike på nitrogen, fosfor og organisk karbon. Dette gjør dem egnet som gjødselog jordkondisjoneringsagenter i jordbruk. For biosolider med opprinnelse i kommunalt avløpsvann, er reguleringene knyttet til tilstedeværelse av patogene mikroorganismer, strenge. Dersom antallet patogene mikroorganismer ikke blir tilstrekkelig redusert før tilføring på kultivert mark, vil det medføre en reell helsefare. I en studie av Svennevik et al. (2020) ble det vist hvordan patogen rekolonisering av biosolider kan bli effektivt redusert ved å integrere et spektrum av kompostbakterier i det sterile materialet under lagring. Videre viste Jonassen et al. (2020) at digestater beriket med lystgassreduktanter besitter et potensial til å redusere en signifikant del av lystgassemisjon fra jordbruk, som i skrivende stund står for 30% av forandringer i klimafølsomhet. I denne studien vil arbeidet til både Svennevik et al. (2020) og Jonassen et al. (2020) utvides ved å evaluere muligheten for å integrere de to konseptene. Lovende denitrifikanter ble testet som mulige stabilisatorer i sterile biosolider, og vurderes som mulige arvtakere til kompost. Vi benyttet en rendyrket E. coli-stamme, isolert fra avløpsvann, som en indikatororganisme for patogen vekst, samt et robotisert inkubasjonssystem som målte mikrobielle respirasjonsrater i sterile biosolider over 24 dager under aerobe forhold. Hovedsakelig ble tre ulike bakterier benyttet som potensielle inhibitorer på E. coli vekst, enten ved antagonisme eller ressurskonkurranse. De tre artene var 1) Pseudomonas stutzeri, 2) Pseudomonas DC1 og 3) Cloacibacter. Samtlige bakterier ble i hovedsak valgt basert på deres evne til respirere i en lystgassberiket atmosfære. Bakteriene ble gitt 4 (P. stutzeri, P. DC1 og Cloacibacter) og 9 (kompost) dager til å tilpasse seg biosolidene, før en invasjon av E. coli ble iverksatt. Mulige synergiske effekter for de tre denitrifikantene ble undersøkt ved tillagging av en blandingskultur. For å kvantifisere den metabolske aktiviteten i seriene under hele inkubasjonen, ble CO2- og O2 -respirasjonsratene overvåket. I tillegg til kvantifisering av totale mengde levedyktige E. coli-celler (MPN) og total mengde uidA kopier (totalt antall E. coli-celler), ga respirasjonsratene en evaluering av E. colis livssyklus i behandlingene. Kompostbakteriene viste klar evne til å motstå og undertrykke E. coli-vekst, men ingen av enkeltstammene (eller blandingskulturen) demonstrerte lignende effekt. Respirasjonsratene avdekket at kompostbakteriene utnyttet en betydelig større fraksjon av det tilgjengelige organiske materialet enn både E. coli alene, og E. coli sammen med N2Oreduktanter.en_US
dc.language.isoengen_US
dc.publisherNorwegian University of Life Sciences, Åsen_US
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internasjonal*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.no*
dc.titleCompost and N2O-reducing Microbes as Possible Stabilizers of Biosolidsen_US
dc.typeMaster thesisen_US
dc.description.localcodeM-BIOTEKen_US


Tilhørende fil(er)

Thumbnail

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel

Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internasjonal
Med mindre annet er angitt, så er denne innførselen lisensiert som Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internasjonal