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Étude de procédés complémentaires au traitement aérobie thermophile du lisier de porc

Potvin-Barakatt, Julie (2008). Étude de procédés complémentaires au traitement aérobie thermophile du lisier de porc Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut National de la Recherche Scientifique, Maîtrise en microbiologie appliquée, 127 p.

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Résumé

La production porcine au Québec a des retombées économiques importantes en agriculture mais n'est pas sans conséquences sociales et environnementales. Le traitement du lisier de porc devient essentiel afin de réduire les odeurs nauséabondes, la dissémination de pathogènes ainsi que l'eutrophisation des lacs et des rivières. Notre laboratoire travaille à l'étude et au développement d'un traitement aérobie thermophile auto-chauffant de type réacteur biologique séquentiel (AT-RBS) dans le but d'éliminer une grande portion des polluants retrouvés dans le lisier, soit les micro-organismes pathogènes, les mauvaises odeurs ainsi qu'une charge considérable de matériel organique, d'azote et de phosphore. Pour compléter le traitement afin de permettre une recirculation de 1'eau pour de futurs lavages de la porcherie ou un rejet dans les cours d'eau sans conséquence, deux réacteurs biologiques séquentiels (RBS) d'une capacité d'un litre alimentés avec l'effluent du AT-RBS et opérés à température pièce ont été optimisés dans le but de premettre l'élimination soit des composés carbonés et azotés (RBS-1), soit des composés carbonés, azotés et phosphorés (RBS-2) résiduels suite au traitement AT. Les performances globales des deux RBS ont été déterminées par l'analyse des concentrations résiduelles en acides gras volatils (AGV), phosphore soluble (RBS-2 uniquement), azote ammoniacal, nitrate et nitrite, et par le suivi de la demande chimique en oxygène (DCO). Le RBS-1, optimisé pour effectuer la nitrification et la dénitrification, a montré une bonne élimination de l'ammoniac en nitrate, mais une transformation du nitrate en azote moléculaire incomplète.• Le RBS-2, optimisé pour effectuer simultanément la nitrification, la dénitrification et la déphosphatation, a montré une bonne diminution de la DCO, des acides gras volatiles (AGV) ainsi que du phosphore et des composés azotés. La composition de la communauté microbienne des boues activées du RBS-2 a été étudiée en portant une attention particulière aux organismes accumulateurs de phosphore (PAO : phosphorus accumulating organisms). La technique d'hybridation fluorescente in situ (FISH) a permis de révéler que près de 50% de la communauté bactérienne était constituée de la bactérie 'Candidatus Accumulibacter phosphatis', une bactérie présumée PAO appartenant à la classe des fJ-proteobacteria. Par ailleurs, l'étalement de la biomasse du RBS-2 sur géloses sélectives a permis d'obtenir plusieurs isolats, mais aucun n'appartenait à 'Candidatus Accumulibacter phosphatis'. Une tentative d'isolement de la bactérie 'Candidatus Accumulibacter phosphatis'a été accomplie en séparant les bactéries selon leur densité sur un gradient de Percoll. Après centrifugation, les 9 mL de Percoll ont été séparés en fractions de 0,5 mL. Un PCR avec des amorces ciblant spécifiquement l'ADNr 16S de 'Candidatus Accumulibacter phosphatis' fait sur chacune de ces fractions a démontré la présence de cette bactérie dans toutes les fractions. Toutefois, en se basant sur l'intensité du signal, la bactérie ciblée s'est révélée plus abondante dans les fractions les plus denses du gradient, soit celles du dessous. Une coloration spécifique des granules de polyphosphates présentes dans les cellules a aussi montré une plus grande présence de ces dernières dans les fractions basales. Ces fractions ont été étalées sur géloses et incubées dans différentes conditions physiologiques (aérobie, anaérobie, microaérobie). Les isolats obtenus ont été analysés par PCR et aucun n'a démontré une appartenance à 'Candidatus Accumulibacter phosphatis'. Finalement, une génothèque a été élaborée à partir d'un échantillon représentatif de l'ADN provenant de la biomasse du RBS-2, en utilisant des amorces ciblant spécifiquement 'Candidatus Accumulibacter phosphatis' afin de vérifier la diversité bactérienne ciblée par ces amorces. Sept clones ont été obtenus, tous étant phylogénétiquement très rapprochés des séquences bactériennes utilisées pour construire les amorces, soit des fi-proteobacteria non cultivés nommés 'Candidatus Accumulibacter phosphatis'. Ceci suggère fortement que des bactéries accumulatrices de phosphore colonisent le RBS-2.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Juteau, Pierre
Mots-clés libres: Quebec ; reacteur-biologique ; sequentiel ; bioreacteur
Centre: Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt: 25 sept. 2013 18:56
Dernière modification: 14 déc. 2015 16:03
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/267

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