Response of Microbial Community to Induced Failure of Anaerobic Digesters Through Overloading With Propionic Acid Followed by Process Recovery
Notice bibliographique
Résumé
In order to effectively use microbial-based strategies to manage anaerobic digesters, it is necessary to distinguish between community shifts that are part of the natural dynamic of the system and shifts caused by environmental or operational disturbances. The objective of this research study was to evaluate the significance of changes in the microbial community of anaerobic digesters during failure in correlation to operational parameters such as an organic acid overload. Five continuously stirred 0.5 L reactors were set-up as semi-continuously-fed, mesophilic dairy manure digesters with a 30-day hydraulic retention time. After a 120-day stabilization period, two digesters were kept as controls, while the organic loading rates in the triplicate set were increased step-wise to ultimately provide a shock-load leading to failure using propionic acid spikes. Acidosis resulting in near cessation of biogas and termination of methane production occurred between 4 and 7 weeks, after which all the digesters continued to be fed only dairy manure. The shock loading of propionic acid led to an accumulation of mainly acetate and propionate, with low levels of iso-butyrate, butyrate, iso-valerate, and valerate. High-throughput Illumina sequencing of the V4 region of the bacterial and archaeal 16S rRNA gene in digester samples showed a significant change in the microbial community composition during propionic acid overload, followed by a return to the original composition with regular feedstock. Bacterial genera whose relative abundance decreased during the inhibition stage included Sedimentibacter, Syntrophomonas, TSCOR003.O20, and Marinilabiaceae, while the relative abundance of Lachnospiraceae, Ruminococcus, Mogibacteriaceae, Pyramidobacter, and Bacteroides increased. The relative abundance of dominant methanogens, Methanosarcina and Methanobacterium, although initially resistant, were decreased (from 91.71 to 12.14% and from 2.98 to 0.73%, respectively) during inhibition, while Methanobrevibacter and Methanosphaera that were prominent in the manure feedstock increased from 17.36 to 79.45% and from 0.14 to 1.12%, respectively. Shifts in bacterial and archaeal compositions, back to their pre-shock steady state after failure, highlight the digester’s microbial resilience and recovery potential.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».