Poblaciones e interacciones microbianas en biorreactores de membranas (MBR): desarrollo de herramientas biológicas para el control del bioensuciamiento en sistemas de depuración de aguas residuales

• Autores: Miguel de Celis Rodríguez
• Directores de la Tesis: Antonio Santos (dir. tes.), Domingo Marquina Díaz (dir. tes.), Ignacio Belda Aguilar (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2022
• Idioma: español
• Número de páginas: 227
• Títulos paralelos:
  • Microbial community interactions in membrane bioreactors (MBR): microbial community interactions in membrane bioreactors (MBR)
• Tribunal Calificador de la Tesis: Federico Navarro García (presid.), Francisco Amaro Torres (secret.), Natalia González Benitez (voc.), Albert Barberán Torrents (voc.), María Asunción de los Ríos Murillo (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Microbiología y Parasitología por la Universidad Complutense de Madrid
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Ingeniería y tecnología del medio ambiente
      • Tecnología de aguas residuales
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen
  • español

    El funcionamiento de las Estaciones de Depuración de Agua Residual (EDAR) depende de la actividad de la comunidad microbiana para la degradación de la materia orgánica y de los nutrientes presentes en el agua residual. En los procesos de fango activo estos microorganismos se agrupan junto a la materia en suspensión para formar flóculos, que se separarán de la fase líquida para verter el agua tratada al medio de manera segura. Uno de los sistemas más utilizados para realizar esta separación es la utilización de membranas de filtración en biorreactores de membrana (MBR). En esta Tesis Doctoral se estudió la estructura y la dinámica de las comunidades microbianas en un biorreactor de EDAR-MBR a lo largo de dos años. Esta comunidad presentó un patrón de sucesión estacional, determinado por la temperatura, con una cierta deriva que produjo cambios significativos entre ambas anualidades. Una pequeña fracción de los filotipos detectados conformaron gran parte de la comunidad bacteriana, constituyendo un microbioma “core”, cuya estabilidad también está claramente determinada por la temperatura. Los patrones de estabilidad de esta comunidad se pueden inferir y monitorizar para determinar si la comunidad está funcionando correctamente. Mediante el uso de modelos basados en redes microbianas y análisis filogenéticos observamos que la sucesión de la microbiota del biorreactor consistía en la alternancia de dos sub-comunidades con distintas afinidades ambientales, que dominaban alternativamente en los meses cálidos y fríos. Además, la presión selectiva que ejerce el ambiente del biorreactor selecciona y mantiene una comunidad altamente funcional y especializada que responde a los cambios ambientales estacionales. Estos resultados se contrastaron con el análisis de una comunidad microbiana en proceso de adaptación al nuevo biorreactor donde había sido inoculada, observándose un patrón de ensamblaje que refleja la tendencia de la comunidad a ser cada vez más modular y especializada...

  • English

    The operation of Wastewater Treatment Plants (WWTP) depends on the activity of the microbial community for the degradation of organic matter and nutrients present in the wastewater. In activated sludge processes, these microorganisms are grouped together with the suspended matter to form flocs, which will be separated from the liquid phase, to discharge the treated water safely into the environment. One of the most widely used systems for this separation is the use of membrane filtration in membrane bioreactors (MBR). In this Doctoral Thesis, the structure and dynamics of the microbial communities in a WWTP-MBR bioreactor were studied over a period of two years. This community presented a seasonal succession pattern, determined by temperature, with a certain drift that produced significant changes between both sampled years. A small fraction of the phylotypes detected formed a large part of the bacterial community, constituting a "core" microbiome, whose stability is also clearly determined by temperature. The stability patterns of this community can be inferred and monitored to determine whether the community is functioning properly. Using microbial network-based modeling and phylogenetic analysis, we observed that the succession of the bioreactor microbiota consisted of alternating two sub-communities with different environmental affinities, which alternately dominated in the warm and cold months. Furthermore, the selective pressure exerted by the bioreactor environment selects and maintains a highly functional and specialized community that responds to seasonal environmental changes. These results were contrasted with the analysis of a microbial community adapting to the new bioreactor where it had been inoculated, observing an assemblage pattern that reflects the tendency of the community to become increasingly modular and specialized...