Higienizacja osadu ściekowego wykorzystywanego rolniczo we wstępnej obróbce i dwustopniowej fermentacji

• Autorzy: Machnicka A. , Nowicka E.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2015.9(2)075

Warianty tytułu

EN

Hygienisation of sewage sludge after pre-treatment and two-stage anaerobic digestion for the application in agriculture

• Konferencja: ECOpole’14 Conference (15-17.10.2014, Jarnoltowek, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wykorzystanie ustabilizowanego osadu ściekowego w rolnictwie jest regulowane przez ustawodawstwo dotyczące kontroli zawartości bakterii, robaków pasożytniczych i metali ciężkich. Dezintegracja w procesie kawitacji hydrodynamicznej, suchym lodem i dwustopniowej fermentacji ma pozytywny wpływ na higienizację osadu ściekowego. Na podstawie analiz mikrobiologicznych i parazytologicznych zauważono znaczącą redukcję bakterii chorobotwórczych, colifagów i robaków pasożytniczych. Liczba pałeczek Salmonella sp. w 1 g s.m.o. uległa 100% redukcji podczas 60-minutowej dezintegracji osadu czynnego nadmiernego z wykorzystaniem kawitacji hydrodynamicznej. Destrukcja osadu czynnego nadmiernego z użyciem kawitacji hydrodynamicznej skutkowała całkowitą redukcją jaj helmintów. Przy stosunku objętościowym osadu do suchego lodu 1:1 liczba bakterii Salmonella sp. uległa redukcji o 68,3%. Potwierdzeniem destrukcyjnego działania zamrażania/rozmrażania na mikroorganizmy było ograniczenie liczby jaj robaków. Ilość jaj Ascaris sp. zmniejszyła się o 85,3%, Trichuris sp. o 88,5%, a Toxocara sp. o 94,7%. Higienizacja osadu nadmiernego w dwustopniowej fermentacji umożliwiła obniżenie całkowitej liczby patogennych bakterii, colifagów i jaj helmintów. Po fermentacji mezofilowej zaobserwowano niewielkie obniżenie liczby Salmonella sp. - o 30,8%, podczas gdy wyniki analiz mikrobiologicznych po fermentacji termofilowej wskazywały na całkowitą eliminację organizmów wskaźnikowych. Fermentacja mezofilowa wydaje się nieskutecznym procesem w eliminacji jaj robaków pasożytniczych, takich jak Ascaris sp., Trichuris sp. i Toxocara sp. Natomiast fermentacja termofilowa w 55±1ºC redukuje pasożyty do poziomu niewykrywalności.

EN

The utilization of treated sewage sludge in agriculture is controlled by legislation regulating the content of bacteria, helminth parasites and heavy metals. Disintegrated by hydrodynamic cavitation, dry ice and two-steps fermentation has a positive effect on the sewage sludge hygienisation. Based on the microbiological and parasitological analyses a significant reduction in pathogenic bacteria, coliphages and helminth parasites has been noticed. The number of rods Salmonella sp. in 1 g d.w. decrease about 100%, after 60 minutes of disintegration of surplus activated sludge by hydrodynamic cavitation. The disintegration of the surplus activated sludge by hydrodynamic cavitation resulted in the total reduced number of helminthes eggs. The total number of Salmonella sp. in 1 g d.w. of the volume ratio of the sludge to dry ice 1:1 was reduced by 68.3%. The confirmation of the destructive action of freezing/thawing on microorganisms, were the results of limited number of helminth eggs. Number of Ascaris sp. eggs reduced by 85.3%, number of Trichuris sp. eggs decreased by 88.5% and number of Toxocara sp. eggs reduced by 94.7%. The hygienisation of the surplus activated sludge by two steps anaerobic digestion carried out, helped to reduce the total number of pathogenic bacteria, coliphages and helminth eggs. After mesophilic fermentation was observed a slight reduction Salmonella sp. by 30.8%, whereas total elimination of analyzed microorganisms indicators was observed after thermophilic anaerobic digestion. Mesophilic anaerobic digestion appears to be ineffective in reducing the number of parasite eggs such as Ascaris sp., Trichuris sp. and Toxocara sp. Thermophilic anaerobic digestion at 55±1ºC reduces these parasites to undetectable levels.

Słowa kluczowe

PL

higienizacja; kawitacja hydrodynamiczna; zamrażanie; rozmrażanie; fermentacja dwustopniowa

EN

hygienisation; hydrodynamic cavitation; freezing; thawing; two step anaerobic digestion

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 9, No. 2
• Strony: 649--656
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., tab.

Twórcy

autor

Machnicka A.

• Zakład Mikrobiologii i Biotechnologii Środowiskowej, Instytut Ochrony i Inżynierii Środowiska, Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej, ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, tel. [phone]

autor

Nowicka E.

• Zakład Mikrobiologii i Biotechnologii Środowiskowej, Instytut Ochrony i Inżynierii Środowiska, Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej, ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Westrell T, Schönning C, Stenström TA, Ashbolt NJ. QMRA (quantitative microbial risk assessment) and HACCP (hazard analysis and critical control points) for management of pathogens in wastewater and sewage sludge treatment and reuse. Water Sci Technol. 2004;50:23-30.
• [2] Whitmore TN, Robertson LJ. J Appl Microbiol. 1994;78:34-38. DOI: 10.1111/j.1365-2672.1995.tb01670.x.
• [3] Rozporządzenia Ministra Środowiska (DzU 2010 Nr 137, poz. 924). http://isap.sejm.gov.pl/DetailsServlet?id=WDU20101370924.
• [4] Bień J. Osady ściekowe. Teoria i praktyka. Częstochowa: Wyd. Politechniki Częstochowskiej; 2007.
• [5] Bitton G. Wastewater Microbiology, Third Edition. New Jersey: John Wiley and Sons; 2005. DOI: 10.1002/0471717967.
• [6] Grűbel K, Machnicka A, Suschka. Environ Eng III. 2010;1:279-284. DOI: 10.1201/b10566-46.
• [7] Barjenbruch M, Kopplow O. Adv Environ Res. 2003;7:715-720. DOI: 10.1016/S1093-0191(02)00032-1.
• [8] Jin-Song G, Yu-Feng X. J. Bioremed Biodegrad. 2011;2:130. DOI: 10.4172/2155-6199.1000130.
• [9] Nowicka E, Machnicka A. Proc ECOpole. 2013;7:673-678. DOI: 10.2429/proc.2013.7(2)088.
• [10] Jean DS, Lee DJ, Chang CY. Adv Environ Res. 2001;5:145-150. DOI: 10.1016/S1093-0191(00)00052-6.
• [11] Project Routes (2011-2014), Novel processing routes for effective sewage sludge management. Innovative system solutions for municipal sludge treatment and management. Grant agreement n° 265156. Methodology of Detection and enumeration of spores of Salmonella sp., E. coli, Clostridium perfringens and colifages in sludge, soils and organic fertilizers: Pour plate method for quantification, University of Barcelona.
• [12] Holt JG, Krieg NR, Sneath PHA, Staley JT, Williams ST. Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology. 9th Ed. Baltimore: The Williams & Wilkins Co.; 1994.
• [13] Buczek A. Choroby pasożytnicze. Lublin; Wyd. Koliber: 2005.
• [14] European Directive 86/278 (European Union, 1986).
• [15] European Working Document on Sludge (European Union, 2000).
• [16] 40 CFR Part 503' (U.S. EPA, 1995).
• [17] Virella G. Microbiology and Infectious Diseases. Baltimore: Wyd. Williams & Willins a Waverly Company; 2000.
• [18] Lunn AD, Fàbrega A, Sánchez-Céspedes J, Vila J. Prevalence of mechanisms decreasing quinolonesusceptibility among Salmonella spp. clinical isolates. Research Support, Non-U.S. Gov't. 2010;13:15-20. DOI: 10.2436/20.1501.01.107.
• [19] Kocwa-Haluch R, Woźniakiewicz T. Analiza mikroskopowa osadu czynnego i jej rola w kontroli procesu technologicznego oczyszczania ścieków. Czasop Techn. 2011;6:141-162. https://suw.biblos.pk.edu.pl/resources/i4/i9/i0/i8/r4908/KocwaHaluchR_AnalizaMikroskopowa.pdf.
• [20] Guerrant RL, Thielman NM. Types of Escherichia coli Enteropathogens. Infection of the Gastrointestinal Tract. New York: Raven Press; 1995.
• [21] Levine MM. Escherichia coli that cause diarrhea: enterotoxigenic, enteropathogenic, enteroinvasive, enterohemorrhagic, and enteroadherent. J Infect Dis. 1987;389155:377-389. DOI: 10.1093/infdis/155.3.377.
• [22] Reinthaler F., Posch J, Feierl G, Wüst G, Haas D, Ruckenbauer G, et al. Antibiotic resistance of E. coli in sewage and sludge. Water Res. 2003;37:1685-1690. DOI: 10.1016/S0043-1354(02)00569-9.
• [23] Sidhu Jatinder PS, Toze Simon G. Environmental Internat. 2009;35:187-201. DOI: 10.1016./j.envint.2008.07.006.
• [24] Payment, P, Godfree A, Sartory D. Clostridium. In: Encyclopedia of Environmental Microbiology. G. Bitton, editor-in-chief. New York: Wiley-Interscience; 2002.
• [25] Skraber S, Gantzer C, Maul A, Schwartzbrod L. Fate of bacteriophages and bacterial indicators in the Moselle river. Water Res. 2002;36:3629-3637. DOI: 10.1016/S0043-1354(02)00063-5.
• [26] Mocé-Livina L, Muniesa M, Pimenta-Vale H, Lucena F, Jofre J. Appl Environ Microbiol. 2003;69:1452-1456. DOI: 10.1128/AEM.69.3.1452-1456.2003.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.