Facteurs favorables à la présence de Nitrosospira

L’espèce correspondante à la bande Q et appartenant au genre Nitrosospira est observée dans

70 % des échantillons. En revanche, l’autre bande affiliée au genre Nitrosospira (bande O)

n’est présente que pour les stations d’épuration éliminant entre 20 et 30 g

_N-NTK

.m

^-3_bassin

.j

^-1

(30% des échantillons) et est dominante pour la station d’épuration Sgl77.

La station d’épuration Sgl77 reçoit un effluent dilué par des infiltrations d’eaux souterraines

qui induisent certaines particularitées de fonctionnement. Cela se traduit par de faibles

concentrations de polluants dans l’effluent d’entrée (103 mg

DCO

/L et 9 mg

N-NTK

/L) malgré des

charges volumiques moyennes (201 g

DCO

.m

^-3 bassin

.j

^-1

et 21 g

N-NTK

.m

^-3 bassin

.j

^-1

). Le temps de

séjour hydraulique y est particulièrement faible (TSH = 8 heures) pour un âge de boues élevé

(82 jours). Enfin, la température y est assez faible même en été (14 °C). Ces données sont

reportées en annexe 6 avec celles des autres stations échantillonnées.

Les bactéries du genre Nitrosospira ne sont rencontrées que sporadiquement dans les stations

d’épuration à boues activées (Purkhold et al. 2000) ou dans les réacteurs à biofilm (Park et al.

2008), pour lesquels leur présence semble corrélée à de faibles concentrations en oxygène lors

des phases d’aération. Cependant, les niveaux d’oxygénation des bassins échantillonnés ne

sont pas connus, et il est donc impossible de vérifier cette corrélation.

Par ailleurs, d’après les expériences de Ballinger et al. (2002), les bactéries du groupe

Nitrosospira seraient défavorisées par l’augmentation du ratio Carbone/Azote de l’effluent

d’entrée. Or, excepté pour Sgl77, les échantillons dans lesquels la bande O est observée

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ouverte

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(Gri77-H, Evr77-H et Evr77-E) proviennent de systèmes dont l’effluent d’entrée présente un

ratio DCO/NTK faible (respectivement 8,0 ; 6,9 et 6,5 g

DCO

/g

NTK

) comparé aux autres

échantillons (10,1 g

DCO

/g

NTK

en moyenne).

Dans le cas de Sgl77, le ratio DCO/NTK élevé (11,5 g

DCO

/g

NTK

) pourrait expliquer

l'enrichissement sélectif de l'espèce correspondant à la bande O. Cependant, cette station

présente plusieurs particularités de fonctionnement, parmi lesquelles il est difficile de

déterminer laquelle a le plus d’influence sur la communauté nitrosante. Ainsi, la

prédominance de l’espèce du groupe Nitrosospira correspondant à la bande O dans la station

d’épuration Sgl77 pourrait être due à une faible oxygénation du bassin d’aération (non

vérifié), à la faible concentration de l’effluent traité et/ou à des caractéristiques de

fonctionnement induites par la dilution de l'effluent (TSH, température,…).

Les conditions de fonctionnement des stations d’épuration influencent donc la structure des

communautés nitrosantes. En particulier, les fortes charges en azote favorisent

l’enrichissement de quelques groupes de Nitrosomonas oligotropha, et de faibles ratios

DCO/NTK en entrée semblent favoriser la présence du groupe Nitrosospira. Une espèce de ce

groupe est dominante dans la station Sgl77 où ce ratio est élevé mais qui reçoit un effluent

dilué par des infiltrations d’eaux souterraines.

3.1.3 Variations saisonnières

Les faibles températures ont un impact négatif largement reconnu sur l’activité de la biomasse

nitrifiante. Cependant, la diversité des communautés nitrifiantes à faibles températures est peu

étudiée dans les stations d’épuration.

Les profils DGGE obtenus pour un même site sont peu différents entre l’été 2006 et l’hiver

2006/2007. Les bandes K, M, N et P sont plus prononcées pour les profils des échantillons

d’été que pour les échantillons d’hiver, notamment pour les échantillons Bou91, Eta91, et

Cou77 (cf. Figure 29).

La bande H présente aussi de légères différences d’intensité entre les échantillons estivaux et

hivernaux provenant d’une même station d’épuration : elle est plus prononcée en été pour les

profils de Sma77, Etr91, Bou91 et Eta91, et en hiver pour les profils de Pre77, Val94, Evr77,

Gri77 et Sgl77.

On observe donc quelques différences entre l’été 2006 et l’hiver 2006/2007. Cependant, ces

différences sont faibles, et concernent principalement des bandes minoritaires.

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Plusieurs études ont observé la persistance des espèces nitrosantes dominantes à différentes

saisons pour des stations d’épuration à boues activées (Limpiyakorn et al. 2005) ou à filtres

plantés (Sundberg et al. 2007 ; Tietz et al. 2007).

Des résultats différents sont observés pour les trois échantillons prélevés au cours de l’hiver

2007/2008 (Etr91, Sma77 et Sgl77). Ces échantillons présentent seulement deux à cinq

bandes DGGE, y compris pour l’échantillon de Sma77 qui présentait un profil riche pour les

autres périodes d’échantillonnage (treize et quatorze bandes en été 2006 et hiver 2006/2007

respectivement), comme le montre le Tableau 12.

Tableau 12 : profils DGGE de Etr91, Sma77 et Sgl77 en été 2006, hiver 2006/2007 et Hivers 2007/2008.

Bande B C D E F G H I J K L M O P Q Bandes / profil T°C

Etr91-E - + - - + +++ - - - 9

21,5

Etr91-H - + - - + +++ - 6

14

Etr91-H08 - +++ 2

12,5

Sma77-E ++ + ++ - - ++ +++ ++ + - - - + 14

16,4

Sma77-H ++ + ++ - - ++ +++ +++ + + - - 13

13

Sma77-H08 - - ++ ++ ++ 5

11,7

Sgl77-E ++ + + ++ - +++ - 7

14

Sgl77-H08 - - - +++ 4

11,1

Légende : - bande à peine visible ; + bande visible de faible intensité ;++ bande d’intensité moyenne

à forte ; +++ bande très prononcée

Les profils DGGE de l’hiver 2007/2008 présentent donc une diversité apparente plus faible

que celle observée pour les saisons précédemment échantillonnées. Cependant, les

populations nitrifiantes dominantes des profils estivaux persistent en hiver et la structure

dominante des profils reste donc relativement stable.

Cette différence de comportement des communautés entre les deux hivers peut être due à une

diminution de la diversité réelle suite aux basses températures de l’hiver 2007/2008 (plus

froid que l’hiver précédent). Il est également possible que la diversité réelle soit maintenue,

mais que les espèces minoritaires ne soient pas détectées en raison d’un enrichissement

sélectif des espèces dominantes (I, J, K et O).

Limpiyakorn et al. (2005) ont également reporté une absence de variations saisonnières des

communautés nitrosantes dans des stations d’épuration à boues activées. Cependant, les

gammes de températures de cette étude réalisée au japon (14 à 22°C en hiver, et 27 à 31 °C en

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été) étaient plus élevées que celles des stations d’épuration franciliennes (11 à 17 °C en hiver

et 14 à 22 °C en été pour cette étude).

Ainsi, les communautés nitrosantes des stations d’épuration municipales conservent leur

structure dominante sur de longues périodes. La diversité de ces communautés pourrait

toutefois être diminuée lors des périodes de basses températures.

Dans le document Bio-augmentation de l'activité nitrifiante des boues activées (Page 116-119)