Opening a functional genomic window on anaerobic wastewater digestion processes at municipal scales

打开市政规模厌氧废水消化过程的功能基因组窗口

基本信息

  • 批准号:
    515073-2017
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 9.24万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Collaborative Research and Development Grants
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2018-01-01 至 2019-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Anaerobic digestion of wastewater is catalyzed by microbial community metabolism resulting in the**conversion of solid and dissolved wastes into potentially useful products including methane (CH4), also known**as biogas, a high-value and renewable energy and material resource. Commercial-scale anaerobic digesters,**unfortunately, suffer from low conversion efficiencies, variability in CH4 yields and solid residues that can be**costly to remove. These limitations confound profitability and arise primarily from limitations in current**capacity to control microbial metabolic fluxes in the digester milieu. Recent advances in high-throughput**sequencing technologies are enabling unprecedented access to the genetic blueprints underlying microbial**metabolism at the individual, population and community levels in wastewater treatment ecosystems. Initial**investigations have identified direct links between physical and chemical parameters including loading rates,**substrate types, residence times, temperature, and metal concentrations, and microbial community structure and**function. However, effective management and optimization strategies require time-resolved insight into the**relationships between operating parameters, performance metrics, and microbial community metabolism. In**partnership with Metro Vancouver, we will develop this insight through time-series analysis of the anaerobic**digester and solids contact tank at the Lulu Island wastewater treatment plant in Richmond, BC using**high-throughput sequencing approaches. Resulting multi-omic (DNA and RNA) data sets will be used to**profile microbial community structure and activity, and model metabolic potential. This information will be**combined with operating parameters and performance metrics to promote process configurations that increase**CH4 yields with reduced solids. Metro Vancouver is investing over $1 million CAD in a pilot plant as well as**$13 Million CAD into a plant upgrade to feed CH4 from the anaerobic digester into a natural gas distribution**facility. The current project is integral to maximizing return on this investment by providing the data necessary**to model and manipulate underlying microbial interactions driving CH4 production at Lulu Island.
废水的厌氧消化是由微生物群落代谢催化的,导致固体和溶解废物转化为潜在的有用产品,包括甲烷(CH4),也称为沼气,是一种高价值的可再生能源和物质资源。不幸的是,商业规模的厌氧消化器存在转换效率低、甲烷产量不稳定和固体残留物清除成本高的问题。这些限制混淆了盈利能力,主要是由于目前控制消化池环境中微生物代谢通量的能力有限。高通量测序技术的最新进展使我们能够前所未有地了解废水处理生态系统中个体、群体和社区层面微生物代谢的遗传蓝图。初步研究已经确定了物理和化学参数之间的直接联系,包括加载速率、底物类型、停留时间、温度和金属浓度,以及微生物群落结构和功能。然而,有效的管理和优化策略需要对操作参数、性能指标和微生物群落代谢之间的关系进行及时的洞察。在与大温哥华地区的合作中,我们将通过使用高通量测序方法对不列颠哥伦比亚省里士满露露岛污水处理厂的厌氧沼气池和固体接触池进行时间序列分析来开发这一见解。由此产生的多组学(DNA和RNA)数据集将用于描述微生物群落结构和活性,并模拟代谢潜力。这些信息将与操作参数和性能指标相结合,以促进工艺配置,减少固体,提高CH4产量。大温哥华地区将投资100多万加元用于试点工厂,并投资1300万加元用于工厂升级,以将厌氧消化池中的甲烷输送到天然气配送设施**。目前的项目是通过提供必要的数据来模拟和操纵潜在的微生物相互作用来最大化投资回报的组成部分,这些相互作用推动了露露岛甲烷的生产。

项目成果

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知道了