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Impact of concentration, temperature, and pH on inactivation of Salmonella spp. by volatile fatty acids in anaerobic digestion

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Abstract:

It is known that the presence of volatile fatty acids may play a role in the inactivation of pathogens for systems that employ an acid phase reactor. This study was conducted to investigate the influence of volatile fatty acids on the inactivation of Salmonella spp. over a range of digestion temperatures. In this study, digesters that were treating municipal wastewater treatment plant sludges were operated at temperatures that ranged from 35 to 49 °C and had a solids residence time of 15 days. Samples collected from the effluent of the digesters were dosed with solutions containing acetic, propionic, and butyric acids alone and in mixtures, and the dosed effluents were analyzed for Salmonella spp. over time. In the first round of testing, the digester effluents were dosed with individual organic acids and also a mixture containing all three volatile fatty acids over a range of concentrations from 750 to 6000 mg/L, and the pH of the samples was fixed at a value of 5.5. In the second round of testing, the sample sludges were spiked with a fixed amount of organic acid mixture, and the pH was varied from 4.5 to 7.5. The reduction of Salmonella spp. in digester effluents, when dosed with volatile organic acids, was found to depend on pH, temperature, the chain length of the acids, and the concentration and composition of the acids present. Increases in temperature appeared to increase the inhibitory effects of the volatile organic acids. At mesophilic temperatures, acidic pHs resulted in a greater inhibition of Salmonella spp.; whereas at higher temperatures neutral pHs were found to be more inhibitory. The results suggest that acid phase digesters that operate at elevated temperatures and low pH can achieve substantial reduction of Salmonella spp.Key words: anaerobic digestion, decay kinetics, mesophilic, Salmonella spp., volatile organic acids.

Nous savons que la présence d'acides gras volatils pourrait jouer un rôle dans l'inactivation de pathogènes dans des systèmes qui emploient un réacteur à phase acide. Cette étude fut réalisée afin d'examiner l'influence d'acides gras volatils sur l'inactivation de Salmonella spp. à l'intérieur d'un intervalle de températures de digestion. Dans cette étude, des digesteurs qui traitaient des boues d'usines municipales de traitement d'eaux usées ont été opérés à des températures allant de 35 à 49 °C et avaient un temps de résidence des solides de 15 jours. Des échantillons recueillis de l'effluent des digesteurs ont été dosés avec des solutions contenant des acides acétiques, propioniques et butyriques seuls ou en combinaison et les effluents dosés furent analysés pour la présence de Salmonella spp. par rapport au temps. Dans la première série l'analyses, les effluents de digesteurs ont été dosés avec des acides organiques individuels et également avec un mélange contenant les trois AGV dans un intervalle de concentrations de 750 à 6000 mg/L alors que le pH des échantillons étaient fixés à une valeur de 5,5. Dans la selon série d'analyse, les boues échantillonnées furent additionnées d'une quantité fixe de mélange d'acides organiques, alors que le pH fut modulé entre 4,5 et 7,5. La diminution de Salmonella spp. dans les effluents de digesteurs, lorsque dosés avec des acides organiques volatiles, s'est avérée être dépendante du pH, de la température, de la longueur de la chaîne des acides et de la concentration et la composition des acides présents. Une augmentation de la température assemblée a augmenté les effets inhibiteurs des acides gras volatils. À des températures mésophiles, des pH neutres ont démontré une inhibition supérieure. Les résultats indiquent que des digesteurs en phase acide fonctionnant à températures élevées et à pH bas peuvent mener à une réduction substantielle de Salmonella spp.Mots clés : digestion anaérobie, cinétique de décomposition, mésophile, Salmonella spp., acides organiques volatiles.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: April 1, 2006

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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