This research investigated the association of consortium endophyte bacteria from different hosts to enhance the performance of Vetiveria zizanioides in treating textile wastewater using Floating Treatment Wetlands (FTWs). The endophyte bacteria were isolated from the roots of three natural plants (Oryza sativa, Colocasia esculenta, and Alternanthera philoxeroides) contaminated by textile wastewater. The selected isolated endophyte bacteria were subjected to the four FTWs reactors containing the Vetiveria sp. and ran for 30 days in a semi-batch system to evaluate their performance. FTWs reactors-augmented endophyte bacteria could reduce the COD, color, and heavy metals in textile wastewater. The highest removal efficiencies of COD (74%) and color (91%) were observed in FK2 (vegetated control) and F4 reactor, respectively. The addition of endophyte bacteria increased the heavy metal reductions of Pb (52%) and Cd (33%) in reactors of F3 and F4, respectively. This study exhibited that the consortium endophyte bacteria isolated from the contaminated plants could improve the FTWs reactor performance. Finally, they reduce the plant stresses in the contaminated wastewater by increasing the plant biomass in roots and shoots. These findings reveal that the consortium of natural endophyte bacteria from different hosts does not inhibit their function and association with the other host plant, but they contribute positive responses to the plant growth and pollutant degradation.
This research focuses on the bioaugmentation with Pseudomonas sp. (native) and Pseudomonas aeruginosa (commercial) for the biodegradation of total petroleum hydrocarbons (TPH) of the environmental soil samples of the AqLab laboratory in Orellana, Ecuador. Two treatments of sterilized soil (one inoculated with the native strain and the other inoculated with the commercial strain), where used for physical- -chemical analyzes as well as the degradation of TPH. They were evaluated every 20 days for a total period of 80–100 days. The native bacterium was isolated from the laboratory agglomerates in a selective culture medium specific for Pseudomonas sp. The biodegradation of the TPH exhibited a positive result after 80 and 100 days of treatment, with a reduction of 84 and 96% of initial TPH after the bacterial inoculation. The comparison between the two strains evaluated, commercial and native, showed a greater efficiency of biodegradation by the native strain isolated directly from the agglomerates, suggesting working with native strains of the place that have a greater adaptability to the contaminated environment that would ensure bioremediation processes faster and more efficient, low cost and environmentally friendly.
In this study, the effect of bioaugmentation on the sequencing batch reactor (SBR) performance while treating municipal wastewater and reject water under various temperature conditions was examined. Two lab-scale SBRs, each with the active volume of 8 L were used to perform this research. For bioaugmentation, a mixture of wildliving Bacteria and Archaea in a dose 0.25 mL was added to SBR A, while SBR B was a control one. Both reactors were fed with a mixture of wastewater and 13% v/v reject water. During the experiment, 5 phases with different temperature range were distinguished, each one lasted 14 d. The temperatures were investigated in 5°C increments, i.e. 20, 25, 30, 25 and 20°C. The obtained results indicated that in the bioaugmented reactor (SBR A), lower concentrations of NH4+–N, TSS, NO2-–N in effluent were observed as compared to control (SBR B). While for NH4+–N, regardless the temperature, the observed differences were statistically significant. Importantly, in both SBRs, the process was carried out in a stable way.
In the present study, the influence of bioaugmentation strategy on the co-treatment of 13% v/v reject water and municipal wastewater at a decreasing temperature was evaluated. The experiment was performed in two identical laboratory sequencing batch reactors with the active volume of 8 L. Each one was operated using a 12-hour cycle at sludge retention time of 3 d. The SBR A was bioaugmented with a mixture of wild-living bacteria and Archaea in a dose 0.25 ml. In turn, the comparative reactor (SBR B) was non-bioaugmented, the Archaea product was replaced with an equal volume of dechlorinated tap water. The experiment was divided into 3 phases, each with a different temperature range (20, 15 and 10°C). The temperature reduction did not adversely affect the process performance in the bioaugmented and non-bioaugmented system. Significant removal efficiencies were achieved in both SBRs. The major differences were observed for the COD content in the bioaugmented SBR at a temperature of 10°C. In this case, statistically lower concentrations in the effluent were observed in the bioaugmented system than in the non-bioaugmented one. Additionally, at a temperature of 10°C, an improved process performance was observed in the Archaea presence, but the differences were of no statistical significance.
Out of three light soils of various parameters were isolated bacteria’s, actinomycetes and fungi. Using those, autovaccines were prepared, individually for each of them. Then, in laboratory soil-conditions were given autovaccines and during incubation, samples were being taken, in which the content of biomass of living microorganisms were determined. The largest amount of biomass of living microorganisms was found in the soil from Stuchowo, the lowest in the soil from Swierzno. During the incubation of soils in the laboratory, the amount of biomass of living microorganisms decreased in soils from Stuchowo and Swierzno, while it increased in the soil from Kepica. Bioaugmentation resulted in a statistically significant increase in the amount of biomass of living microorganisms in all soils tested, reaching up to 30 % compared to non-vaccinated soil. The increase was the highest in the soil from Stuchowo and then in the decreasing order in the soils from Kepica and Swierzno.
This paper presents efficient treatment methods for dairy wastewater using membrane techniques and applying the biological utilization of secondary wastes. The influence of ultrafiltration (UF) and both ultra- and nanofiltration (UF/NF) systems on the removal efficiency of the contaminants was determined. It has been found that the UF enables the removal of larger organic compounds, whose presence on the NF membrane surface would reduce its efficiency. The recovery of water from these processes is associated with the generation of retentate, which is difficult to treat. For the utilization of the retentate, biological methods based on bioaugmentation process and microalgal culture were used. The combination of both these methods contributed to the significant reduction in the content of nutrients in the regenerated water (the total nitrogen <1.0 mg/dm3 , the total phosphorus <0.1 mg/dm3 ). Furthermore, it was possible to obtain a microalgae biomass, which becomes more commonly used, e.g., as renewable energy resources. These studies are part of the prospective trends in the development of the bioeconomy, especially in a closed circuit.
PL
W pracy przedstawiono metody efektywnego oczyszczania ścieków mleczarskich z zastosowaniem technik membranowych i procesów biologicznych. Zbadano wpływ ultrafiltracji (UF) oraz zintegrowanych procesów ultra- i nanofiltracji (UF/NF) na skuteczność usuwania zanieczyszczeń. Stwierdzono, że UF umożliwia usuwanie większych cząstek organicznych, których obecność na powierzchni membrany NF pogorszyłaby jej wydajność. Odzyskiwanie wody z zastosowaniem tych procesów wiąże się z powstawaniem retentatu, który jest trudny do uzdatnienia. Do tego celu w pracy wykorzystano metody biologiczne, oparte na bioaugmentacji i hodowli mikroalg. Połączenie obu tych metod przyczyniło się do znacznego zmniejszenia zawartości związków biogennych w wodzie regenerowanej (azot ogólny <1.0 mg/dm3 , fosfor ogólny <0.1 mg/dm3 ). Ponadto uzyskano biomasę alg, która może znaleźć zastosowanie m.in. jako odnawialny surowiec energetyczny. Podjęte badania wpisują się w perspektywiczne trendy rozwoju biogospodarki, w szczególności w obiegu zamkniętym.
Celem niniejszej pracy jest przybliżenie metod bioremediacji jako techniki przywracania równowagi biologicznej skażonych środowisk na podstawie najnowszej literatury. Bioremediację definiuje się jako technologię oczyszczania środowiska, polegającą na usuwaniu ze środowiska skażeń różnego typu za pomocą mikroorganizmów i ich enzymów zdolnych do degradacji ksenobiotyków. Usuwanie szkodliwych substancji może odbywać się w miejscu skażenia (in situ) bądź po usunięciu skażonej gleby z jej naturalnego położenia (ex situ). Należy wyróżnić trzy podstawowe metody bioremediacji, w których wykorzystywane są mikroorganizmy: naturalna bioremediacja, biostymulacja oraz bioaugmentacja. Pierwsza z nich polega na regularnym monitorowaniu tempa rozkładu mikrobiologicznego szkodliwych substancji bez ingerencji człowieka. Rozkład ksenobiotyków odbywa się poprzez naturalnie przebiegające reakcje fizyczno-chemiczne, aktywność enzymatyczną mikroorganizmów czy obieg pierwiastków w środowisku. W przypadku, gdy czas rozkładu zanieczyszczeń jest zbyt długi, należy zastosować biostymulację, polegającą na dostarczeniu niezbędnych składników odżywczych i/lub tlenu w celu przyspieszenia wzrostu, aktywności rodzimych populacji drobnoustrojów czy wyrównania stosunku C:N:P. Natomiast bioaugmentacja jest techniką zwiększania zdolności degradacji zanieczyszczonych środowisk poprzez dodanie wybranych szczepów bądź konsorcjów bakteryjnych.
EN
The study bioremediation is defined as a biological method of purification of the environment, which consists in removing soil contaminants by means of microorganisms and their enzymes, which are capable of degrading xenobiotics. Harmful substances can be removed at the site of contamination (in situ) or after removal of contaminated soil from its natural location (ex situ). There are three basic methods of bioremediation with microorganisms: natural bioremediation, biostimulation and bioaugmentation. The first method consists in regular monitoring of the rate of microbial decomposition of harmful substances without human intervention. The decomposition of xenobiotics is based on natural physicochemical reactions, the enzymatic activity of microorganisms and the circulation of elements in the environment. If the time of decomposition of contaminants is too long, biostimulation should be applied. This method consists in providing necessary nutrients and/or oxygen to accelerate the growth and activity of native microbial populations or to equalise C: N: P ratios. Bioaugmentation consists in increasing the degradation capacity of contaminated environments by adding selected bacterial strains or consortia.
Atrakcyjnym rozwiązaniem problemów towarzyszących narażeniu wielu oczyszczalni ścieków na wysoki ładunek zanieczyszczeń występujących w ściekach jest metoda bioaugmentacji. Polega ona na wprowadzeniu do osadu czynnego dodatkowej puli bakterii i/lub grzybów mikroskopowych o pożądanych właściwościach, charakteryzujących się zdolnością do agregacji i adhezji, produkcji substancji polisacharydowych, tworzenia biofilmu, syntezy bioflokulantów oraz synergicznie oddziałujących z mikroorganizmami autochtonicznymi, niewrażliwych na zmiany parametrów środowiskowych oraz o wysokiej tolerancji na substancje toksyczne. Inokulacja osadu czynnego takimi mikroorganizmami może nie tylko prowadzić do zwiększenia bioróżnorodności oraz biomasy mikroorganizmów bytujących w reaktorze biologicznym, przyspieszać rozkład zanieczyszczeń organicznych, usprawniać proces usuwania związków biogennych, ale także zapobiegać nadmiernemu rozwojowi bakterii nitkowatych, poprawiać właściwości sedymentacyjne osadu, przeciwdziałać pienieniu osadu oraz wspomagać proces jego regeneracji. Duże nadzieje wiąże się obecnie z opracowaniem nowych metod dostarczania komórek do osadu czynnego z użyciem nanomateriałów, perspektywami wykorzystania nanorurek węglowych jako materiałów adsorbujących związki toksyczne oraz wykorzystaniem wiedzy z zakresu modulacji zjawiska sygnalizacji zagęszczenia bakterii (quorum sensing) prowadzącego do tworzenia biofilmu. Ze względu na możliwość zastosowania bioaugmentacji na różnych etapach biologicznego oczyszczania ścieków, może ona w znaczącym stopniu usprawniać pracę oczyszczalni ścieków. Są jednak pewne ograniczenia tej metody, związane ze słabą przeżywalnością inokulantów oraz zanikiem ich aktywności po wprowadzeniu do nowego dla nich środowiska. Aby poszerzyć wiedzę w tym zakresie konieczne jest monitorowanie losu i aktywności inokulantów z wykorzystaniem nowoczesnych technik molekularnych oraz opracowanie nowych metod dostarczania komórek do ekosystemu osadu czynnego. Wyzwaniem na przyszłość jest także wdrożenie sprawdzonych w laboratorium praktyk bezpośrednio w oczyszczalniach ścieków.
EN
Bioaugmentation method is an attractive solution to problems associated with exposure of many wastewater treatment plants to high load of wastewater pollutants. This strategy involves introduction to activated sludge an additional pool of bacteria or microscopic fungi of desired properties, capable of aggregation and adhesion, production of polysaccharide substances, biofilm formation, synthesis of bioflocculants and synergistic interactions with indigenous microorganisms, insensitive to changes in environmental parameters and of high tolerance to toxic substances. Not only may inoculation of activated sludge with such microorganisms lead to the increased biodiversity and biomass of microorganisms living in a biological reactor, accelerate the decomposition of organic pollutants, improve the process of biogenic compounds removal, but also prevent excessive growth of filamentous bacteria, improve sedimentation properties of sludge, counteract sludge foaming and support the process of its regeneration. Currently, great promise is held out for the development of new methods of cell delivery to the activated sludge that employ nanomaterials, prospects of using carbon nanotubes as adsorbents of toxic compounds and use of knowledge in the field of modulation of bacterial quorum sensing leading to biofilm formation. Since bioaugmentation could be employed at various stages of biological wastewater treatment, it may significantly improve the operation of wastewater treatment plants. However, this method has some limitations, related to the poor survival rates of inoculants and disappearance of their activity after being introduced into the new environment. In order to broaden our understanding of this area, it is necessary to monitor the fate and activity of inoculants using modern molecular techniques and to develop new methods of cell delivery to the active sludge ecosystem. Yet, implementation of the practices tested in the laboratory environment directly into the wastewater treatment plants remains a challenge for the future.
Soil degradation generates the need for reclamation measures. Bioaugmentation represents a promising method to treat degraded soils. The introduction of microorganisms into the soil often requires immobilisation. Porous media, such as biochar, have been used for the purpose. The introduction of individual bacteria into the soil requires the choice of a suitable medium to ensure high bacterial survival rate and effective bioaugmentation. The possibility of immobilization of Bacillus subtilis, Pseudomonas fluorescens, Azospirillum brasilense and a bacterial consortium by means of encapsulation in alginate with the addition of biochar, nanosilica, perlite or vermiculite was analysed in the study. The best effects of B. subtilis immobilization were obtained with alginate with 5 ml of biochar, P. fluorescens - with 25% (v/v) perlite and vermiculite, while A. brasilense - with 25% (v/v) alginate and 50% (v/v) perlite. The most effective immobilization of the bacterial consortium was achieved using alginate with addition of 50% (v/v) of biochar.
PL
Degradacja gleb generuje konieczność podjęcia działań rekultywacyjnych. Bioaugmentacja stanowi obiecującą metodę oczyszczania gleb zdegradowanych. Wprowadzenie mikroorganizmów do gleby bardzo często wymaga zastosowania immobilizacji. Do tego celu wykorzystuje się porowate nośniki, takie jak biowęgiel. Wprowadzenie poszczególnych bakterii do gleby wymaga doboru odpowiedniego nośnika zapewniającego wysoką przeżywalność bakterii oraz umożliwiającego efektywną bioaugmentację. W niniejszej pracy określono możliwość immobilizacji Bacillus subtilis, Pseudomonas fluorescens, Azospirillum brasilense oraz konsorcjum bakteryjnego poprzez kapsułkowanie w alginianie z dodatkiem biowęgla, nanokrzemionki, perlitu lub wermikulitu. Najlepsze efekty immobilizacji B. subtilis uzyskano z zastosowaniem alginianu z dodatkiem 5 ml biowęgla, P. fluorescens z wykorzystaniem 25% (v/v) perlitu i wermikulitu, natomiast A. brasilense 25% (v/v) alginianu i 50% (v/v) perlitu. Najefektywniejszą immobilizację konsorcjum bakteryjnego uzyskano z wykorzystaniem alginianu z dodatkiem 50% (v/v) biowęgla.
Ze względu na powszechność i dostępność substancji ropopochodnych, stanowią one najczęstszą przyczynę zanieczyszczeń środowiska gruntowo-wodnego. Do usuwania zanieczyszczeń węglowodorami wykorzystuje się zarówno metody fizyczne, chemiczne oraz biologiczne. Porównując powyższe metody, to metody biologiczne są obecnie najczęściej stosowanymi w likwidacji węglowodorów zanieczyszczających środowisko gruntowo-wodne, zarówno w procesach remediacji metodą in-situ, tj. w miejscu występowania zanieczyszczenia jak również w remediacji ex-situ – polegającej na usunięciu zanieczyszczonej ziemi z miejsca skażenia i dalej przetwarzania w procesie odzysku. Metoda biologiczna powiązana z metodami fizycznymi została zastosowana do likwidacji zanieczyszczenia terenu poprzemysłowego zanieczyszczonego wskutek niewłaściwej gospodarki olejami w trakcie jego funkcjonowania oraz po zakończeniu działalności przemysłowej na przedmiotowym terenie. Do biologicznego oczyszczania gleby i ziemi zastosowano biopreparat oparty na bazie mikroorganizmów autochtonicznych. W trakcie realizacji procesu oczyszczania monitorowano spadek zawartości węglowodorów i skuteczność zastosowanego biopreparatu.
EN
Due to the widespread availability of petroleum derivatives, they are the most common cause of soil and water pollution. Physical, chemical and biological methods are used to remove hydrocarbon pollution. Comparing the abovementioned methods, it can be stated that the biological ones are currently the most commonly used in the liquidation of hydrocarbons contaminating the soil and water environment, not only in the in-situ remediation process (in the place of contamination), but also in ex-situ remediation (the removal of contaminated soil from the site contamination and further processing in the recovery process). The biological method associated with physical methods was used to eliminate pollution of post-industrial land contaminated due to unsuitable oil management both during its existence and after the end of industrial activity in the area. For the soil and earth remediation, biopreparation based on indigenous microorganism was used. During the remediation process, the decrease in the hydrocarbon content and the effectiveness of the biopreparation used was observed.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper examines the effect of Archaea on wastewater treatment in sequencing biological reactors (SBR). The research was carried out in two SBR reactors: a reactor with activated sludge bioaugmented with Archaea (microorganisms which constitute a third domain besides Bacteria and Eukaryotes); a reactor with conventional activated sludge was used as a control. Archaea were incubated in laboratory conditions as recommended by Archaea Solutions Inc. The research revealed that the time period required for the acclimation of the activated sludge in the presence of Archaea was twice as long as in the case of regular nitrifying activated sludge. The observed nitrogen and phosphorous removal from wastewater was achieved to a higher extent in sludge with Archaea and the sludge itself settled faster. The required concentration of oxygen in the reactor with Archaea was lower than in the classic set-up – this resulted in lowering the operating costs of the treatment plant. Furthermore, the denitrification process was significantly shorter and did not require nitrate nitrogen (V).
PL
W pracy przebadano wpływ archeanów na proces oczyszczania ścieków w cyklicznych reaktorach biologicznych. Badania przeprowadzono w dwóch reaktorach typu SBR, z których jeden był poziomem odniesienia (oczyszczanie w warunkach klasycznych), a w drugim oczyszczano ścieki osadem czynnym poddanym bioaugmentacji archeanami, mikroorganizmami stanowiącymi trzecią domenę obok bakterii i eukariontów. Archeany były inkubowane w warunkach laboratoryjnych wg metody zalecanej przez ArchaeaSolutions, Inc. Badania wykazały, że adaptacja osadu czynnego do pracy w obecności archeanów wymaga dwa razy dłuższego czasu, niż zwykły osad czynny, zdolny do efektywnej nitryfikacji. Efektywność usuwania związków azotu i fosforu ze ścieków w obecności archeanów jest większa, a osad czynny szybciej sedymentuje. Wymagane stężenie tlenu w reaktorze z archeanami jest mniejsze niż w układzie klasycznym, co zmniejsza koszty eksploatacji oczyszczalni. Proces denitryfikacji jest znacznie skrócony i nie wymaga obecności azotanów(V).
Artykuł przybliża najważniejsze zagadnienia związane z bioremediacją wód. Omówione w nim zostały praktyczne kwestie związane z wykorzystaniem bakterii i roślin do poprawy stanu wód słodkich i oceanicznych. Artykuł zawiera również przykłady gatunków, które są szczególnie cenne pod względem bioremediacyjnym.
EN
The following article outlines the principles of water bioremediation. It describes practical issues concerning the use of bacteria and plants in fresh and marine water quality improvement. The article also gives examples of species relevant to bioremediational research.
Aquifer thermal energy storage (ATES) may be considered beneficial due to lack of negative environmental impact, innovation and potential for further development. The state of knowledge on ATES and its potential to be combined with groundwater remediation was analyzed on the basis of literature data and operating experience. Chlorinated hydrocarbons and BTEX are the contaminants most frequently occurring at depths, where ATES systems usually operate. The following remediation techniques that potentially could be combined with ATES systems were discussed: ‛pump and treat’, natural (NA) and enhanced natural attenuation (ENA) via biostimulation and bioaugmentation, as well as in situ chemical oxidation (ISCO) and enhanced reductive dechlorination (ERD) under anaerobic conditions. Development of such solutions is constrained by problems related mainly to the risk of accelerated contaminant migration and reduction of their biodegradation rates as a result of changes in redox potential due to ATES system operation and well screen clogging. Further research is required to confirm effectiveness of the combined application of ATES and groundwater remediation in practice as the knowledge of the aquifer processes upon thermal energy storage is incomplete and the operating experience limited.
PL
Magazynowanie energii cieplnej w warstwie wodonośnej (ATES) można uznać za rozwiązanie korzystne ze względu na brak jego negatywnego wpływu na środowisko oraz innowacyjność i możliwość dalszego rozwoju. Na podstawie danych literaturowych oraz doświadczeń eksploatacyjnych przeanalizowano stan wiedzy na temat magazynowania energii cieplnej w warstwie wodonośnej (ATES) i możliwości jego skojarzenia z remediacją wód podziemnych. Zanieczyszczeniami występującymi w wodach podziemnych na głębokościach, na których zwykle pracują systemy ATES są najczęściej chlorowane węglowodory i BTEX. Spośród technik remediacji wód podziemnych możliwych do skojarzenia z systemami ATES omówiono metodę „pompuj i oczyszczaj”, naturalne samooczyszczanie (NA) oraz wspomagane (ENA) przez biostymulację i bioaugumentację, a także chemiczne utlenianie in situ (ISCO) oraz wspomaganą dehalogenację redukcyjną (ERD) w warunkach anaerobowych. Problemy ograniczające rozwój rozwiązań tego typu związane są głównie z ryzykiem przyspieszenia migracji zanieczyszczeń i spowolnienia ich biodegradacji w wyniku zmian potencjału utleniająco-redukcyjnego wywołanych działaniem instalacji ATES oraz kolmatacją filtrów studziennych. Ze względu na ograniczoną wiedzę na temat zjawisk zachodzących w warstwie wodonośnej podczas magazynowania energii cieplnej i zbyt mało doświadczeń eksploatacyjnych, konieczne są dalsze badania potwierdzające skuteczność łącznego zastosowania systemów ATES i remediacji wód podziemnych w praktyce.
Compounds present in oil sludge such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are known to be cytotoxic, mutagenic and potentially carcinogenic. Microorganisms including bacteria and fungi have been reported to degrade oil sludge components to innocuous compounds such as carbon dioxide, water and salts. In the present study, we isolated different bacteria with PAH-degrading capabilities from compost prepared from oil sludge and animal manures. These bacteria were isolated on a mineral base medium and mineral salt agar plates. A total of 31 morphologically distinct isolates were carefully selected from 5 different compost treatments for identification using polymerase chain reaction (PCR) of the 16S rRNA gene with specific primers (universal forward 16S-P1 PCR and reverse 16S-P2 PCR). The amplicons were sequenced and sequences were compared with the known nucleotides from the GenBank. The phylogenetic analyses of the isolates showed that they belong to 3 different clades; Firmicutes, Proteobacteria and Actinobacteria. These bacteria identified were closely related to the genera Bacillus, Arthrobacter, Staphylococcus, Brevibacterium, Variovorax, Paenibacillus, Ralstonia and Geobacillus. The results showed that Bacillus species were predominant in all composts. Based on the results of the degradation of the PAHs in the composts and results of previous studies on bacterial degradation of hydrocarbons in oil, the characteristics of these bacterial isolates suggests that they may be responsible for the breakdown of PAHs of different molecular weights in the composts. Thus, they may be potentially useful for bioremediation of oil sludge during compost bioremediation.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Badaniom poddano dwa osady czynne, pracujące w warunkach laboratoryjnych w systemie SBR. Osady te otrzymano w procesie oczyszczania ścieków syntetycznych w układzie dwóch laboratoryjnych reaktorów SBR. Do jednego z nich dozowano archeany do drugiego reaktora osad nadmierny, po uprzedniej dezintegracji w dezintegratorze przemysłowym Crown firmy Biogest AG. Po ustabilizowaniu procesu oczyszczania osady czynne poddano analizie mikroskopowej. Badania wykazały duże zróżnicowanie mikroflory i fauny, jak również fizycznych właściwości danych osadów.
EN
Two activated sludges were prepd. by addn. of a disintegrated surplus sludge from com. wastewater treatment plant or the archaea (previously incubated at 25–28°C in the dark on a com. substrate) and used for wastewater treatment under aeration and stirring in 2 lab. biol. reactors (20 L each). The surplus sludge and the archaea concns. were 0.045 g/20 L and 1.02 g/L, resp. The dry mass of the sludge (after 30 min long sedimentation) and av. index of sludge (in relation to the dry mass) were detd. The sludge samples were subjected to microbiol. anal. by microscopy. Qual. and quant. compn. of eukaryotic organisms in the studied sludges were analyzed. Stalked ciliate was dominant as protozoan and rotifers as a multicellular organism in both sludges. Testate amoebas were found in both sludges, 18% and 10%, resp.
Beztlenowa stabilizacja osadów ściekowych jest powszechnie stosowana jako metoda ich przeróbki w oczyszczalniach ścieków komunalnych. W wyniku beztlenowego rozkładu substancji organicznych zachodzi uwalnianie azotu amonowego i fosforu fosforanowego do wód osadowych, zawracanych następnie do bioreaktorów oczyszczających ścieki. Może to skutkować przeciążeniem osadu czynnego, a w efekcie obniżeniem sprawności usuwania związków biogennych i wzrostem kosztów oczyszczania. Prezentowana praca dotyczy badań nad wpływem bioaugmentacji na uwalnianie związków biogennych podczas fermentacji metanowej osadów ściekowych. Bioaugmentację prowadzono z wykorzystaniem dwóch dawek komercyjnego preparatu Arkea®, odpowiednio 9 i 13% w stosunku objętościowym. W oparciu o stężenia azotu amonowego i fosforu fosforanowego wyznaczono wartości współczynników uwalniania w układzie bioaugmentowanej fermentacji osadów ściekowych oraz w układzie, w którym bioaugmentacji nie prowadzono. Z uzyskanych danych wynika, że uwalnianie związków biogennych do wód osadowych występowało w obu badanych układach, jednak wyższe wartości otrzymano w układzie z bioaugmentacją. W przypadku układu wspomaganego biopreparatem współczynnik amonifikacji wyniósł 4,8 oraz 4,6, odpowiednio dla dawki Arkea® 9 i 13%, natomiast dla osadów ściekowych był nieco niższy - 4,5. Analogiczny trend wystąpił w przypadku fosforu fosforanowego. Współczynnik uwalniania fosforanów w obecności 9 i 13% preparatu Arkea® osiągnął wartość odpowiednio 1,2 oraz 1,3, a w układzie bez dodatku biopreparatu 1,1. Bioaugmentacja nie wpłynęła jednak istotnie na uwalnianie związków biogennych w procesie beztlenowej stabilizacji osadów ściekowych, a stężenia biogenów w wodach pofermentacyjnych nie wzrosły w porównaniu z osadami ściekowymi.
EN
In municipal wastewater treatment plants anaerobic digestion has commonly been applied for sludge treatment. It is known that the process results in a high release of the nitrogen and phosphorus compounds. Their recirculation with the rejected supernatant to the bioreactor treating wastewater could lead to its overloading, thus diminishing the nutrient removal efficiency and increasing the cost of the total treatment. In the present study the influence of bioaugmentation on the nutrient release was examined in anaerobic digestion of sewage sludge. The bioaugmentation consisted in adding two doses of commercial product Arkea®, 9 and 13% v/v, respectively. Based on the concentration of ammonia nitrogen and phosphate phosphorus, release factors were determined for bioaugmented and non-bioaugmented experiments. The results indicated that nutrient release was confirmed in both systems, although it significantly differed for the compounds investigated. Applying bioaugmentation, a little higher values were achieved as compared to anaerobic digestion of sewage sludge. Release factors for ammonia nitrogen were 4.8 and 4.6 in the presence of 9 and 13% Arkea® v/v, respectively, whereas for sewage sludge it was 4.5. With regard to phosphate phosphorus, minor values were obtained. Applying 9 and 13% of Arkea®, release factors were found to be 1.2 and 1.3, respectively, whereas in the system without bioaugmentation it was only 1.1. An essential effect of bioaugmentation on nutrient release in anaerobic digestion of sewage sludge did not occur.
The purpose of this study is to investigate and evaluate the effects of natural bioattenuation, bioventing, and brewery waste effluents amendment as biostimulation-bioaugmentation agent on biodegradation of diesel oil in unsaturated soil. A microcosm system was constructed consisting of five plastic buckets containing 1 kg of soil, artificially contaminated or spiked with 10% w/w of diesel oil. Biodegradation was monitored over 28 days by determining the total petroleum hydrocarbon content of the soil and total hydrocarbon degrading bacteria. The results showed that combination of brewery waste effluents amendment and bioventing technique was the most effective, reaching up to 91.5% of diesel removal from contaminated soil; with the brewery waste effluents amendment (biostimulation-bioaugmentation), the percentage of diesel oil removal was 78.7%; with bioventing, diesel oil percentage degradation was 61.7% and the natural bioattenuation technique resulted in diesel oil removal percentage be not higher than 40%. Also, the total hydrocarbon-degrading bacteria (THDB) count in all the treatments increased throughout the remediation period. The highest bacterial growth was observed for combined brewery waste effluents amendment with bioventing treatment strategy. A first-order kinetic model was fitted to the biodegradation data to evaluate the biodegradation rate and the corresponding half-life time was estimated. The model revealed that diesel oil contaminated-soil microcosms under combined brewery waste effluents amendment with bioventing treatment strategy had higher biodegradation rate constants, k as well as lower half-life times, t1/2 than other remediation systems. This study showed that the microbial consortium, organic solids, nitrogen and phosphorus present in the brewery waste effluents proved to be efficient as potential biostimulation-bioaugmentation agents for bioremediation processes of soils contaminated with diesel oil.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Spent mineral oil-based metalworking fluids are waste products of the machining processes and contribute substantially to the global industrial pollution with petroleum oil products. Wastewaters containing oily emulsions are ecologically hazardous and thus a variety of methods have been implemented to prevent these effluents from affecting the natural environment. Most of these methods rely upon physical-chemical treatment and phase separation; however, none of them proved to be effective enough to meet tightening environmental regulations. Therefore, novel technologies need to be elaborated and there is growing interest in implementing biological treatment methods based on microbial bioremediation. In this study an oil/water emulsion obtained from a waste stream of the metal-processing industry was tested for biodegradability of its organic constituents. This liquid waste was found non-toxic to bacterial consortia and was colonized with indigenous microorganisms (approx. 107 cfu · cm−3). The total load of organic content was determined as a chemical oxygen demand (COD) value of 48 200 mg O2 · dm−3. Emulsion treatment was carried out using a threefold wastewater dilution and employing two variants of biostimulated aerobic bacterial communities: (1) uninoculated emulsion, where bioremediation was carried out by the autochthonous bacteria alone, and (2) wastewater samples inoculated with a ZB-01 microbial consortium which served as a source of specialized bacteria for process bioaugmentation. Biodegradation efficiency achieved in a 14-day test was monitored by measuring both the COD parameter and the concentration of high-boiling organic compounds. Both approaches yielded satisfactory results showing significant reduction of the emulsion organic fraction; however, the resultant decrease of wastewater load tended to be more efficient for the case where the process was bioaugmented with the inoculated consortium. Gas chromatography analyses coupled with mass spectrometric detection (GC-MS) confirmed high degradation yields obtained for both cases studied (58 and 71%, respectively) in a 28-day test. It is concluded that oil-based metalworking emulsions can undergo efficient biological treatment under conditions enabling aerobic bacterial proliferation and that xenobiotic biodegradation kinetics can be accelerated by bioaugmenting the process with allochthonous microbial consortia.
PL
Zużyte płyny obróbkowe metali, powstałe na bazie oleju mineralnego, są produktami odpadowymi przemysłu maszynowego i znacząco przyczyniają się do globalnego skażenia poprzemysłowego substancjami ropopochodnymi. Ścieki zawierające emulsje olejowe stanowią zagrożenie ekologiczne i z tego powodu podjęto szereg działań mających na celu ograniczenie ich negatywnego oddziaływania na środowisko naturalne. Większość stosowanych metod opiera się na oczyszczaniu i separacji fazowej z wykorzystaniem procesów fizykochemicznych. Żadna z opracowanych technologii nie jest jednak wystarczająco efektywna, aby spełnić coraz ostrzejsze normy środowiskowe. Opracowuje się zatem nowe metody, wśród których rosnące uznanie znajduje oczyszczanie biologiczne, wykorzystujące drobnoustroje zdolne do bioremediacji zanieczyszczeń. W pracy badano możliwości biodegradacji organicznych składników emulsji typu olej/woda, będącej odpadowym płynem obróbkowym przemysłu metalurgicznego. Stwierdzono, że odciek nie był toksyczny wobec konsorcjów bakteryjnych, będąc jednocześnie skolonizowany przez mikroorganizmy autochtoniczne (ok. 107 jtk · cm−3). Całkowite obciążenie emulsji związkami organicznymi, wyznaczone jako chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT), wynosiło 48 200 mg O2 · dm−3. Testowano dwa warianty procesowe oczyszczania ścieku trzykrotnie rozcieńczonego z wykorzystaniem biostymulowanych, aerobowych biocenoz bakteryjnych: (1) emulsja niezaszczepiona, w której bioremediacja prowadzona była wyłącznie przez drobnoustroje autochtoniczne, (2) ściek zaszczepiony konsorcjum mikroorganizmów ZB-01, które stanowiło źródło wyspecjalizowanych bakterii wspomagających bioproces. Wydajność biodegradacji uzyskana w ciągu 14-dniowego testu była mierzona wartością ChZT oraz koncentracją wysokowrzących związków organicznych. Wyniki obu podejść badawczych były zadowalające, a uzyskany spadek zawartości frakcji organicznej znaczący. Jednocześnie stwierdzono większy stopień obniżenia ładunku w ścieku oczyszczanym metodą bioaugmentacji po zaszczepieniu konsorcjum bakteryjnym. Analizy chromatografii gazowej z detekcją spektrometrii mas (GC-MS) potwierdziły wysoką wydajność biodegradacji otrzymaną w ciągu 28 dni dla obu wariantów (odpowiednio 58 i 71%). Podsumowując, wykazano, że zaolejone płyny obróbkowe poddają się oczyszczaniu biologicznemu w warunkach pozwalających na proliferację bakterii tlenowych, a kinetyka biodegradacji ksenobiotyków może być przyśpieszana poprzez bioaugmentację procesu konsorcjami drobnoustrojów alochtonicznych.
Studies were conducted using a 10-chamber Micro-Oxymax (Columbus, OH, USA) respirometer to determine the effect of bioaugmentation, biostimulation and combination of them on enhancing intrinsic biodegradation of oil hydrocarbons in soil. Contaminated soil was collected from a former military airport in Kluczewo, Poland. Bioaugmentation was realized by addition of indigenous or exogenous bacteria to soil. Biostimulation was done by aerated water supply and surfactant addition. Bioaugmentation + addition of a surfactant was applied as the combined treatment. The intrinsic and enhanced hydrocarbons biodegradation rates were estimated from the slopes of linear regressions of cumulative curves of O2 uptake. Pertinent biodegradation rates were recalculated on the basis of the stoichiometric reaction (mass balance equation) and conversion equation. The results showed that combined treatment (indigenous bacteria bioaugmentation + addition of a surfactant) was the most effective method of biodegradation enhancement as the 20-fold increase of biodegradation rate was observed.
PL
Przeprowadzono badania mające na celu określenie efektywności wspomagania biodegradacji węglowodorów ropopochodnych w gruncie w wyniku zastosowania bioaugmentacji, biostymulacji lub metody kombinowanej. Próbki gruntu użyte do badań zostały pobrane z terenu Centralnej Stacji Tankowania (CST) lotniska Kluczewo niedaleko Stargardu Szczecińskiego. Bioaugmentację przeprowadzono z użyciem autochtonicznych i allochtonicznych mikroorganizmów zdolnych do rozkładu węglowodorów ropopochodnych. Z kolei biostymulacja obejmowała wprowadzenie napowietrzonej wody lub substancji powierzchniowo czynnej (SPC) do zanieczyszczonego gruntu. Biodegradację węglowodorów ropopochodnych szacowano na podstawie konsumpcji O2 przy użyciu respirometru Micro-Oxymax V6.0 COLUMBUS INSTRUMENTS. Średnie szybkości konsumpcji O2 podczas biodegradacji węglowodorów wyznaczono z równań aproksymacji liniowej krzywych kumulacyjnych. Na podstawie równania bilansu masy i wyznaczonych szybkości konsumpcji O2 obliczono szybkość biodegradacji węglowodorów, tj. szybkość ubytku substratu w czasie. Z przeprowadzonych badań wynika, że metoda kombinowana (kombinacja bioaugmentacji z dodatkiem SPC) była najbardziej efektywną metodą wspomagania biodegradacji węglowodorów ropopochodnych w gruncie - odnotowano wtedy 20-krotny wzrost szybkości biodegradacji.
W ostatnich latach bardzo duże znaczenie w usuwaniu ksenobiotyków mają metody biologiczne. Wiele gatunków mikroorganizmów występujących w środowisku glebowym ma zdolność do biodegradacji związków ropopochodnych. Ich rozkład jednak zwykle trwa latami. Intensyfikację tego procesu uzyskuje się głównie poprzez biostymulację i/lub wykorzystanie biopreparatów w formie wolnej biomasy lub immobilizowanej na nośnikach, takich jak alginian, akrylan czy karagen. Aktywność degradacyjna mikroorganizmów zależy od bioróżnorodności środowiska oraz parametrów fizykochemicznych, w tym dostępności związków odżywczych, temperatury, pH czy stężenia tlenu. Z tego powodu podczas bioremediacji bardzo ważnym aspektem jest monitorowanie zmian w składzie związków chemicznych oraz bioróżnorodności zanieczyszczonego środowiska. W artykule przedstawione zostały informacje na temat typów bioremediacji, wpływu czynników fizykochemicznych na efektywność rozkładu ksenobiotyków oraz metody monitorowania przemian związków chemicznych i dynamiki populacji mikroorganizmów w glebie.
EN
In the recent years the demand for petroleum and products associated with its processing, which contributes to the progressive contamination of the environment, has greatly increased. Crude oil consists primarily of hydrocarbons, such as alkanes, cycloalkanes, aromatic hydrocarbons, and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Bioremediation is a technique that combines achievements of microbiology and microbial ecology, biochemistry, genetics and chemistry. Xenobiotics may be removed in the place of contamination (in situ) or preceded by the transfer of contaminated soil from its natural area (ex situ). Many species of microorganisms found in the soil are capable of biodegradation of petroleum compounds. However, the natural biodegradation of petroleum compounds in soil usually takes a long time. The intensification of this process is achieved primarily by biostimulation and/or bioaugmentation. The first method is based on environmental enrichment in nutrients and ensuring optimal environmental conditions (temperature, pH, oxygen concentration). Bioaugmentation relies on the introduction into the environment selected strains of microorganisms capable of degrading xenobiotics in free cells form or immobilized biomass on carriers, such as alginate, acrylate, or carrageenan. Microbial degradation activity depends on biodiversity and physicochemical parameters, including the availability of nutrients, temperature, pH, and oxygen concentration. For this reason, during the bioremediation, a very important aspect is to monitor the changes in the chemical composition of the contaminated environment and the soil biodiversity. Nowadays, we have many laboratory techniques to identify microorganisms. Phenotypic methods include e.g. fatty acid analysis, cell wall structure, the enzyme activity or substrate utilization profile. One of the disadvantages in the analysis of the phenotype is that the full information contained in the genome is never expressed, because it is directly related to the environmental conditions (e.g. growth conditions in the laboratory). Nucleic acid is an excellent tool to study because it is characteristic of all living organisms. For this reason, the molecular biology methods are increasingly used for the identification of microorganisms (such as PCR, hybridization, sequencing, metagenomics). The article presents information about the types of bioremediation, the impact of physical and chemical factors on the efficiency of the xenobiotics decay and methods of monitoring of chemical transformations and dynamics of microorganisms populations in the soil.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.